L'USO DI MODELLI DIGITALI DEL TERRENO COME STRUMENTO PER LO STUDIO DELL'EVOLUZIONE MORFOLOGICA DEI CORSI D'ACQUA: PROPOSTE METODOLOGICHE E PRIMI RISULTATI Giorgio Lollino1, Daniele Giordan1, Marco Baldo1, Paolo Allasia1 & Federica Pellegrini2 1CNR IRPI, Strada delle Cacce 73, 10135 Torino, tel 011/3977810 2AIPO, Via Garibaldi 75 - 43100 PARMA e-mail: giorgio.lollino@irpi.cnr.it RIASSUNTO: Lollino G. et al., L'uso di modelli digitali del terreno come strumento per lo studio dell'evoluzione morfologica dei corsi d'acqua: proposte metodologiche e primi risultati (IT ISSN 0394-3356, 2008). La disponibilità di strumentazioni per il rilevamento su vaste aree come il LIDAR offre, forse per la prima volta, la possibilità di realizzare modelli Digitali del Terreno (DTM) ad alta risoluzione (2 - 8 punti al metro quadrato) di ampie porzioni di territorio tra cui anche i fiumi. L'elevata complessità morfologica dei corsi d'acqua e la necessità di rilevare anche le porzioni sommerse, rende tale contesto partico- larmente complesso. L'uso esclusivo del LIDAR non è infatti spesso sufficiente per ottenere un DTM completo e devono quindi essere ad esso abbinati altri sistemi di rilevamento delle porzioni sommerse. Come per tutte le strumentazioni relativamente recenti, anche in questo caso non esistono ancora delle modalità di rilevamento standard; esiste dunque forse la necessità, a fronte di progetti di ampia portata, di provare a definire delle possibili combinazioni di più metodi di rilevamento che si adattino alla differenti situazioni riscontra- bili alla scala, per esempio, del Bacino Padano. L'esperienza condotta dal CNR IRPI di Torino in tale ambito ha permesso sin ora di riconoscere una possibile relazione tra tipologia di corso d'acqua e modalità di rilevamento. Tale ipotesi, ancora sperimentale, è comunque il frutto di un’esperienza pluriennale nel campo del rilevamento dei corsi d'acqua con tali tecniche, ma anche dell'impiego di tale tipologia di dati per lo studio dell'evoluzione morfologica. Generato il DTM ad una specifica maglia (la cui densità di punti idonea a rappresentare fedelmente le discontinuità morfologiche del territorio è anch'essa oggetto di ricerca) sono infatti possibili diverse appli- cazioni: dalle più semplici come l'estrazione di sezioni topografiche alle più complesse, che prevedono la comparazione di modelli digi- tali realizzati in tempi diversi sui medesimi tratti di alveo. L'obiettivo di tale comparazione è quello di riconoscere e misurare le variazio- ni occorse, attraverso la creazione di una metodologia di gestione e trattamento dei dati che presuppone specifiche conoscenze sia in campo topografico che geomorfologico. Il processo di comparazione proposto non è infatti un mero esercizio informatico, ma un per- corso basato su una serie di tappe alle quali seguono necessariamente un controllo ed una validazione su basi geomorfologiche attra- verso l'impiego di ortofoto digitali rilevate contestualmente al volo LIDAR. I risultati sin ora raggiunti con questa tecnica sperimentale riguardano sia la possibilità di valutare in modo continuo le variazioni altimetriche occorse che il calcolo delle variazioni volumetriche del medesimo periodo. In questo modo è forse possibile affiancare agli studi condotti su sezioni topografiche, un nuovo approccio di tipo areale (attraverso dei grigliati con passo di 1 m2) che prende in considerazione con continuità l'intero corso d'acqua. Alla luce dei risultati raggiunti ed in parte esposti, tale metodologia sembra essere in grado di evidenziare le variazioni recenti di un corso d'acqua con un grado di dettaglio estremamente elevato e di creare un nuovo metodo di studio da abbinare a quelli già comu- nemente utilizzati dalla comunità scientifica. L'utilizzo poi di sistemi informativi territoriali, consente anche di creare un'unica base di dati in cui, tenendo conto delle enormi differenze in termini di precisioni, possono essere inseriti i dati provenienti dalle cartografie sto- riche, a fianco delle variazioni volumetriche occorse negli ultimi 3-4 anni; l'obiettivo è quello di per poter alla fine ottenere un quadro il più possibile esaustivo di tutte le informazioni disponibili, in un’ottica di analisi multidisciplinare del contesto fluviale. L'oggetto della ricerca non riguarda tuttavia solamente la definizione della metodologia di comparazione dei DTM, ma prende in considerazione an- che le modalità stesse con cui essi vengono generati: la necessità di affiancare al LIDAR altre strumentazioni finalizzate ai rilevamenti delle aree sommerse (single beam, multibeam, side scan sonar) ha innescato una profonda riflessione circa la necessità di definire delle linee giuda che mettano in relazione le tipologie di rilevamento con le caratteristiche morfologiche dei corsi d'acqua analizzati. ABSTRACT: Lollino G. et al., DTMs comparison methodology as a tool for studying morphological river evolution (IT ISSN 0394-3356, 2008). The availability of new instruments for large area survey activities such as LIDAR gives, perhaps for the first time, the possibility to make Digital Terrain Model (DTM) of rivers and other geomorphological contexts. The high geomorphological complexity of rivers and the necessity to also carry out surveys of the submerged zone, make this context very complex. For this reason the exclusive LIDAR use is not always enough and often the use of other survey instrumentation is necessary to obtain a high resolution (2 - 8 point per meter) river DTM. As for other recent instrumentation, also for LIDAR standard survey methodology is still not available. From this point of view, there is probably the necessity to try to define possible relationships between survey methods and morphological river characteristics, for example, at Po Basin scale. The experience conducted by the CNR IRPI of Turin in this field has so far allowed us to recognize a possible relationship between river morphology and surveying methods. Such a hypothesis, until now experimental, has been made due to years of experience in the field of stream surveying using such techniques and this data typology. When a DTM is calculated, it is then in fact possible to use different applications: starting from the more simple such as topographical river section extraction, to arrive at the most complex, such as a digital model comparison carried out at diffe- rent times on the same river bed areas. The goal of such comparisons is to recognize and measure variations which occurred, through the creation of a management and treatment data methodology that implies specific knowledge in both topographical and in the geo- morphologic field. The comparison process here proposed is not in fact a simple computational exercise but a path based on a series of steps where a control and validation from a geomorphologic point of view, through a digital ortophoto analysis, is taken during the LIDAR survey. In this way it is maybe possible to place along side the studies conducted using topographical sections, a new areal approach (through regular grids with a footstep of 1m2), that takes into consideration the whole river bed. In the light of collected results and partly shown, such methodology seems to be able to underline recent variations of a water course with an high degree of reliability and to create a new study methodology to commonly combine those already used by the scientific community. The use of geographic information systems, thus, also allows us to create an unambiguous database in which, keeping in mind the enormous differences, data coming from the historical cartographies, with the variations which occurred in the last 3-4 years, can be imputed; the final goal is to create a more exhaustive scenery using all the available information from a multidisciplinary analysis point of view of a river domain. The aim of this research is not only to define the DTM comparison methodology, but also to evaluate the best way to do them: the necessity to use not only the LIDAR but also some instrumentation to carry out the DTM of submerged areas (single beam, multibeam, side scan sonar) required the possibility to define a survey methodology that assigns the relationship between river morphology and survey activity Parole chiave: Corso d'acqua, DTM, LIDAR, evoluzione morfologica del corso d'acqua. Keywords: river, DTM, LIDAR, river bed morphological evolution. Il Quaternario Italian Journal of Quaternary Sciences 21(1B), 2008 - 331-342 332 G. Lollino et al. 1. INTRODUZIONE Lo studio dell'evoluzione dei corsi d'acqua rap- presenta un tema di ricerca da sempre molto interes- sante per le molteplici ripercussioni che esso ha sia da un punto di vista scientifico, ma anche rispetto alla complessa opera di gestione del territorio. Per quanto riguarda in special modo il secondo aspetto, è ovvio che maggiore è il carico antropico delle aree immedia- tamente limitrofe al corso d'acqua, maggiore saranno anche le problematiche di gestione delle relazioni tra le necessità dell'uomo e gli spazi vitali per il corso d'ac- qua. Tale situazione è perfettamente riscontrabile nel- l'area oggetto della ricerca che fa parte del bacino del Fiume Po, il più lungo fiume italiano che attraversa da E a W la parte settentrionale della Penisola: un settore densamente abitato, in cui l'uomo nel corso dei secoli ha progressivamente occupato ampie porzioni di terri- torio anticamente di pertinenza del fiume (GOVI & TURIT- TO, 1993; SURIAN & RINALDI, 2003). In particolar modo, gli effetti più pesanti dell'azio- ne dell'uomo sul corso d'acqua possono essere sicura- mente ricondotti al XX secolo, durante il quale il prelie- vo di materiale in alveo ha raggiunto livelli molto elevati (GOVI & TURITTO, 1993). Terminato il periodo a cavallo tra gli anni '50 e '70 in cui questo prelievo ha raggiunto l'a- pice (MARCHETTI, 2002), è emersa a partire dagli anni '90 (soprattutto a causa anche di due catastrofici eventi alluvionali verificatisi nel 1994 e nel 2000) una nuova necessità di eseguire degli studi sul possibile trend evolutivo del “sistema Po” finalizzato ad una corretta gestione delle risorse e delle criticità in esso presenti. In particolare, l'attenzione sia dei ricercatori che degli Enti preposti alla gestione del territorio si è con- centrata sull'evoluzione recente del corso d'acqua e sulle modalità per ottenere delle metodologie in grado di valutarne il trend evolutivo, al fine di definire uno strumento di pianificazione finalizzato alla gestione dei sedimenti (RINALDI et al., 2005). In tale ambito nascono e si sviluppano una serie di progetti di ricerca frutto della collaborazione scientifi- ca tra l'AIPO (Agenzia Interregionale per il Fiume Po) e il CNR IRPI di Torino, finalizzati alla definizione di una metodologia di studio per la comprensione dell'evolu- zione dei corsi d'acqua da applicare ad una corretta opera di manutenzione e gestione. Il progetto di ricerca ha visto impegnati i ricercatori e tecnici dei due Enti a partire dal 2004 con una serie di attività volte soprattut- to a studi a carattere storico abbinati all'utilizzo delle più moderne tecnologie di rilevamento quali i rilievi LIDAR - Light detection and ranging e quelli s i n g l e e m u l t i - b e a m ( FR E N C H, 2003; AN D E R S O N et al., 2006). Le esperienze sperimentali note in letteratura hanno infatti evidenziato come grazie all'impiego di sistemi di moni- toraggio ad alta risoluzione sia spesso possibile portare al riconoscimento ed allo studio delle dinamiche erosive e deposizionali (LAWLER, 2005); in particolare, l'utilizzo di DTM realizzati in serie sembra possa essere un valido strumento per lo studio della dinamica dei corsi d'ac- qua (LOLLINO et al, 2005). È infatti emerso come la pos- sibilità di generare Modelli Digitali del Terreno (DTM) ad alta risoluzione con una densità di punti (che nel caso del LIDAR arriva ad essere di 2-8 punti al m2) consente di avere una definizione della superficie topografica su ampie aree difficilmente raggiungibile con altri strumen- ti. Inoltre, la possibilità di ottenere dei rilevamenti in serie sui medesimi corsi d'acqua permette di poterli analizzare da un punto di vista morfologico (BR A N S I N G- T O N et al., 2006) e di valutarne le differenze in termini plano altimetrici e volumetrici, rappresentando così uno strumento conoscitivo estremamente efficace per la comprensione della evoluzione recente del corso d'ac- qua. Tale approccio presuppone tuttavia la definizione di una metodologia che individui le tipologie di rileva- mento da utilizzare per la realizzazione di DTM in modo da garantire un elevato grado di ripetibilità oltre che di affidabilità del dato. La metodologia messa a punto non deve solamente considerare i problemi tecnici connessi all'esecuzione dei rilievi, ma deve anche valutare le diverse caratteristiche dei vari corsi d'acqua presenti all'interno dell'area di studio. Il “Sistema Po” è infatti un sistema molto complesso ed articolato, in cui sono pre- senti realtà anche molto diverse tra loro. Date le carat- teristiche del dato LIDAR e le sue limitazioni connesse alla scarsa (e comunque non affidabile) risposta in cor- rispondenza alle aree sommerse, è verosimile supporre che tale sistema non possa assolutamente essere con- siderato sufficiente per la restituzione di DTM continui, soprattutto nei casi in cui gran parte dell'alveo attivo si trovi ad essere sommerso per gran parte dell'anno. Esiste dunque la necessità, se si vuol provare ad utiliz- zare il metodo di comparazione dei DTM in modo estensivo, di affiancare al LIDAR altre tecniche di rileva- mento delle zone sommerse che siano in grado di col- mare le lacune. Le esperienze condotte sin ora hanno evidenziato come esistano sostanzialmente tre tipologie di strumentazione in grado di garantire tale possibilità: single beam, side scan sonar e multi beam. Si tratta in tutti e tre i casi di sistemici sonici in grado di rilevare la profondità del fondale emettendo un singolo impulso o una sequenza di impulsi che, attraverso un sistema di posizionamento GPS, può portare alla generazione di una nuvola di punti compatibile con quella prodotta dal LIDAR. Il lavoro presentato riguarda una parte delle espe- rienze sin ora condotte su una serie di tratti di diversi corsi d'acqua del Bacino Padano che hanno permesso di giungere ad interessanti risultati relativi allo studio dei singoli tratti indagati corsi d'acqua e di fornire delle interessanti indicazioni per la messa a punto di una metodologia di riferimento da estendere progressiva- mente a tutto il bacino. L'obiettivo è infatti quello di aumentare il grado di conoscenza dello stato di evolu- zione attuale dei corsi d'acqua del bacino Padano uti- lizzando le nuove tecnologie disponibili, in modo da affiancare alle metodologie di studio e ricerca già in essere anche un approccio quantitativo che misuri l'e- voluzione recente dei corsi d'acqua stessi. Tale meto- dologia prevede l'utilizzo integrato dei DTM rilevati in epoca recente e della loro comparazione anche con i risultati derivanti dalla ricerca e dall'analisi della carto- grafia storica disponibile. Lo studio condotto su un intervallo di tempo sufficientemente ampio (almeno 100 anni) permette di ricostruire nel tempo e nello spazio le variazioni planimetriche occorse al corso d'acqua, a cui vanno ad aggiungersi anche i dati ricavati per lo studio dell'evoluzione recente che hanno l'interessante carat- teristica di essere in tre dimensioni, prendendo cioè anche in considerazione le variazioni altimetriche (prima difficilmente desumibili se non in corrispondenza a sezioni topografiche). Partendo dal presupposto che un corso d'acqua sia un'entità che si evolve su una scala temporale che non è confrontabile con la percezione umana del tempo, questo studio va quindi visto come uno sforzo di integrare diverse tecniche d'indagine in modo da poter coprire un lasso di tempo il più possibil- mente ampio con un dettaglio via via crescente. 2. METODOLOGIA UTILIZZATA Le attività di ricerca dei progetti condotti dal CNR IRPI di Torino sono state rivolte sia ad uno studio del- l'evoluzione storica tramite la realizzazione di un siste- ma informativo delle differenti basi cartografiche e delle informazioni dedotte da riprese aerofotogrammetriche degli ultimi 150 anni, che ad una caratterizzazione delle condizioni attuali tramite analisi sedimentologiche e realizzazione di DTM ad alta risoluzione. In particolare, per mettere a punto una metodologia d'indagine basata sull'uso di DTM, sono stati presi in esame differenti por- zioni di corsi d'acqua del Bacino Padano in modo da ottenere un set di dati ed esperienze che fossero il più possibile rappresentativi di diverse condizioni presenti nel Bacino; particolar per tale ragione, sono stati analiz- zati con tecniche e metodologie di rilevamento differen- ti i seguenti tratti: • due tratti del Fiume Po: il primo, per un totale di circa 6 km, in corrispondenza a Pontelagoscuro (FE) e il tratto di Po di Tolle da Porto Tolle al Mare; i due tratti rilevati sono molto brevi e finalizzati esclusivamente a condurre una serie di valutazioni sull'operatività del side scan sonar; esiste infatti un rilevamento comple- to dell'alveo a cura dell'Autorità di Bacino del fiume Po realizzato integrando la tecnica LIDAR con quella multibeam (FILIPPI et al., 2004; CAMORANI et al., 2006). Rilevamenti eseguiti: LIDAR aereo + side scan sonar; anno di rilevamento: 2006 • il Torrente Orco - Regione Piemonte, sinistra idrogra- fica del Fiume Po; il tratto indagato è lungo circa 40 km (da Pont Canavese a confluenza Po) e manifesta un assetto planimetrico riconducibile al modello flu- viale che ha, come aspetto peculiare, la presenza di più canali di deflusso con interposte isole e numerose barre, a testimonianza della componente grossolana della granulometria che costituisce il fondo alveo dotato di elevata mobilità. Rilevamenti eseguiti: LIDAR aereo; anno di rilevamento: 2003, 2004, 2006, 2007; • il Fiume Adda - Regione Lombardia, sinistra idrografi- ca del Fiume Po; il tratto indagato è lungo circa 21 km (da confluenza Brembo a Bisnate) e manifesta un andamento unicursale a tratti pseudomeandriforme. Rilevamenti eseguiti: LIDAR aereo + single beam; anno di rilevamento: 2004, 2006 • il Fiume Taro - Regione Emilia Romagna, destra idro- grafica del Fiume Po; il tratto indagato è lungo circa 16 km (da Fornovo di Taro a Noceto) In base a quelle che sono le classificazioni conosciute (ROSGEN, 1994; THORNE, 1998) è molto difficile inquadrare la tipologia dell'alveo del Fiume Taro, che può essere definito come un corso d'acqua a più canali di deflus- so, molti dei quali effimeri in condizioni di livelli idro- metrici bassi. Inoltre, da un'osservazione generale 333L’uso di modelli digitali nel terreno ... appare evidente come l'alveo del corso d'acqua si configuri come molto ampio con situazioni in cui i canali attivi scorrono in prevalenza nelle parti laterali, in destra e sinistra dell'alveo attivo. Nella parte cen- trale si sviluppa un sistema di barre più o meno attive caratterizzate generalmente da una quasi totale assenza di vegetazione. Rilevamenti eseguiti: LIDAR aereo; anno di rilevamento: 2004, 2006; • il Fiume Secchia - Regione Emilia Romagna, destra idrografica del Fiume Po; il tratto indagato è lungo circa 17 km (da confluenza Torrente Dolo a Castellarano). Il tratto di Fiume Secchia analizzato si inserisce ancora in un contesto decisamente appen- ninico, caratterizzato anche da un'importante intera- zione con la dinamica di versante molto attiva in que- st'area. Il Fiume Secchia ha sviluppato nel corso del tempo un andamento a più canali di deflusso rag- giungendo in tratti e tempi diversi una morfologia di tipo braided, con la presenza di numerosi canali attivi (molti dei quali effimeri o di dimensioni ridotte al momento del rilievo). Rilevamenti eseguiti: LIDAR aereo; anno di rilevamento: 2004, 2006; Questa prima trance di rilevamenti ha coperto un'area di più di 60 km2, fungendo da test site per la messa a punto delle metodologie di rilevamento e di analisi dei dati oggetto del presente lavoro. Ad essi si vanno attualmente aggiungendo ulteriori 250 km2 d i corsi d'acqua del Bacino Padano su cui si sta applican- do la proposta metodologica ivi presentata, la quale è oggetto di un nuovo progetto di ricerca. L'impiego congiunto di DTM ad alta risoluzione degli ultimi anni e della ricerca storica ha permesso di integrare informazioni diverse sia in termini di scala temporale che di risoluzione; lo scopo è quello di unire efficacemente le diverse fonti di dato per riuscire ad ottenere una visione del fenomeno il più completa pos- sibile. Le tecniche utilizzate sono state impiegate con estrema attenzione, in modo da ottenere dei prodotti con un grado di precisione tale da permettere una loro comparazione per lo studio dell'evoluzione morfologica dei corsi d'acqua. In quest'ottica, sono stati sperimen- tati diversi sistemi in grado di rilevare sia la parte emer- sa che quella sommersa dell'alveo, cercando di ottene- re sempre dei rilevamenti di tipo areale che fossero al tempo stesso rappresentativi del tratto indagato, ma che tenessero in somma considerazione anche la sostenibilità economica del rilevamento. Per quanto riguarda le zone emerse, il sistema maggiormente utiliz- zato è stato il LIDAR aviotrasportato (GOMES PEREIRA & WICHERSON, 1999; CHARLTON et al., 2003), al quale sono state affiancate reti GPS di inquadramento e controllo e rilevamenti topografici di tipo tradizionale. Nel caso, invece, delle zone sommerse, sono stati impiegati a seconda delle condizioni di navigabilità e della profon- dità media del fondale sia sistemi single beam che side scan sonar (HORRITT et al., 2006). Tutti i set di dati sono stati verificati utilizzando punti di controllo a terra su aree ritenute invariate nel tempo. Una volta accertata la conformità dei dati laser alle specifiche dichiarate dalla ditta esecutrice dei rile- vamenti, che come verrà dettagliato in seguito sono risultate essere contenute in 15cm r.m.s. sulla compo- nente ellissoidica WGS84, si è passati alle procedure di generazione delle superfici per il processo di confronto temporale. I dati ricavati sono infatti stati opportuna- mente processati attraverso una metodologia speri- mentale messa a punto dal CNR che ha permesso di ottenere anche delle indicazioni interessanti in merito alle variazioni morfologiche occorse nel periodo consi- derato, sia di tipo qualitative che quantitative. Le esperienze condotte nelle diverse realtà opera- tive legate al particolare contesto morfologico hanno evidenziato come esista la necessità, per ottenere una procedura il più possibile omogenea, di definire uno schema classificativo che descrive le modalità di rileva- mento per la creazione di un DTM in funzione della caratteristiche morfologiche del corso d'acqua; i dati sin ora raccolti hanno permesso di definire sperimental- mente tale schema che, allo stato attuale, deve comun- que essere considerato ancora di tipo sperimentale. 2.1 Tecniche di rilevamento LIDAR utilizzate e loro accuratezza Per gli studi di comparazione effettuati si è partiti da una base dati costituita da rilevamenti LIDAR eli/aerotrasportati effettuati con sensori ALTM e RIEGL, abbinati a camere fotografiche ROLLEI e HASSEL- BLAD. I rilevamenti sono stati pianificati per l'acquisizio- ne di una nuvola di punti con densità non inferiore a 2punti/mq, con una risoluzione fotografica di 15-20 cm/pixel. Alla quota di volo media dei singoli voli, risul- tata essere di circa 500 - 700m AGL (Above Ground L e v e l), l'affidabilità, verificata a posteriori, è risultata essere di circa 10 - 15cm sulla componente altimetrica ellissoidica WGS84, mentre quella planimetrica, sul medesimo ellissoide, è risultata essere di circa 20 - 40cm. Poiché i modelli di planning di volo, vengono pro- gettati per offrire ampie garanzie di copertura tramite dei coefficienti di sicurezza sui dati di input iniziali (den- sità di punti a terra; copertura trasversale e longitudina- le delle strisciate fotografiche ecc.), la densità di punti al suolo riscontrata a posteriori è risultata essere deci- samente superiore a quella di progetto, con presenza media di variabile tra 2 - 8 punti/mq). La risoluzione a terra delle ortofoto utilizzate è risultata essere di 20cm/pixel, con un'affidabilità di orientamento planimetrico del singolo tile appartenente all'ortomosaico di circa 40cm. Tale margine, risultante congruente con quello della nuvola di punti laser, costi- tuisce di fatto il margine di affidabilità con cui sono state effettuate le successive operazioni di scontorna- mento delle aree sommerse e delle aree reputate rap- presentative per l'esecuzione dei computi volumetrici analitici secondo un procedimento che verrà descritto nel capitolo seguente. 2.2 Tecnica di comparazione dei DTM I dati così rilevati sono stati utilizzati per lo studio dell'evoluzione morfologica del corso d'acqua attraver- so una tecnica basata sul confronto multitemporale di DTM attraverso una metodologia sperimentale messa a punto dal CNR IRPI (LO L L I N O et al., 2005). Il procedi- mento prevede infatti l'esecuzione, mantenendo inva- riate le condizioni al contorno, di rilevamenti LIDAR aerotrasportati di tratti di corsi d'acqua ad intervalli temporali prestabiliti, per poterne poi valutare numeri- camente le variazioni; la frequenza con la quale vengo- no eseguiti tali rilievi è anch'essa oggetto di studio e deve essere correlata alla scala d'indagine geomorfolo- gia (LA N E et al., 1993). Allo stato attuale dello studio, tale sistema prevede l'impiego di rilevamenti LIDAR e delle ortofoto ad esso associate per riconoscere e peri- metrare, mediante interpretazione visiva l'area emersa dei tratti di alveo indagati. Una volta definita la superfi- cie su cui verranno eseguiti i calcoli analitici per la determinazione delle variazioni volumetriche occorse (il rilevamento LIDAR viene solitamente effettuato su un perimetro pari alla fascia B PAI - fascia fluviale che, per convenzione, prende in considerazione la superficie potenzialmente occupata dal corso d'acqua in occasio- ne di una piena con tempo di ritorno duecentennale) si procede, a partire dalla nuvola di punti non regolarizza- ta (con densità tipicamente dell 'ordine di 2 - 8 punti/mq), alla creazione di grigliato a maglia regolare (definito in tale metodologia di ampiezza pari a 1m2) che indica punto per punto la variazione altimetrica media avvenuta tra i due rilievi. Tale variazione, derivata da una maglia molto fitta e regolarizzata con passo di 1m2, risulta avere un'accuratezza media di circa 10-15cm sulla componente altimetrica ellissoidica WGS84. In questo modo è possibile ottenere sia delle tavole che evidenziano tali variazioni tramite scale di colori, che procedere ad un calcolo volumetrico delle variazioni avvenute (LOLLINO et al., 2005). È tuttavia da sottolineare come tale metodologia non possa essere considerata come una semplice applicazione informatica, ma come un procedimento basato su una serie di tappe fonda- mentali alle quali corrispondono altrettante fasi di con- trollo dei r isultati ottenuti su basi geodetiche e gemorfologiche; il ruolo della geomorfologia nello stu- dio di queste dinamiche è infatti fondamentale (CO N A- C H E R, 2002), ed anche nella metodologia sperimentale messa a punto dal CNR IRPI svolge un ruolo di primaria importanza: sia la perimetrazione delle aree emerse che il successivo riconoscimento delle zone in cui è effetti- vamente avvenuta una variazione volumetrica superiore alla tolleranza strumentale delle misure avviene sì attra- verso un'analisi di affidabilità del dato laser, ma soprat- tutto grazie all'impiego di ortofoto e tramite un'attenta analisi da parte di operatori esperti che valutano la cor- rispondenza tra i dati ottenuti e le evidenze morfologi- che di tale evoluzione. Da un punto di vista procedurale, il modello con- cettuale che regola il riconoscimento e l'estrazione delle zone su cui verrà calcolata la variazione volumetri- ca è schematizzato nella Figura 1. È infatti importante sottolineare come uno dei limiti maggiori dell'impiego del LIDAR sia l'impossibilità da parte di tale strumento di restituire un modello digitale anche della parte d'al- veo sommersa. Per prima cosa si è dunque definita una procedura che permettesse l'estrazione delle aree som- merse e l'esclusione di esse dai calcoli successivi; que- sta limitazione, seppur importante, deve comunque essere valutata tenendo sempre in considerazione l'ele- vata risoluzione spaziale della strumentazione utilizzata (ANDERSON et al., 2006) e la possibilità che tale strumen- to offre di condurre un'analisi di tipo areale e non più legata all'utilizzo di sezioni topografiche una tantum (che comunque restano di primaria importanza per il controllo del dato LIDAR e per relazionare i dati futuri 334 G. Lollino et al. con l'importante bagaglio storico disponibile). Oltre alle aree sommerse, un altro fattore che deve essere preso in seria considerazione sia durante il trattamento che l'analisi dei dati riguarda la presenza di vegetazione e il suo effetto sull'accuratezza della misu- ra (HE R I T A G E & HE T H E R I N G T O N, 2007); anche in questo caso l'impiego delle ortofoto digitali permette di esegui- re un controllo accurato della risultante dalla compara- zione tra i DTM alla ricerca di eventuali anomalie. Oggetto della ricerca è stata dunque anche la definizione delle modalità di realizzazione di un grigliato a maglia regolare (grid) da utilizzare per le operazioni di confronto dei DTM. Il miglior compromesso in fatto di rappresentatività delle caratteristiche geomorfologiche e di utilizzabilità del dato per questioni di dimensioni dei file utilizzati è risultata essere la generazione di un grid a passo regolare di 1m. Tale grid, utilizzato per le com- parazioni, è derivato dall'interpolazione (con algoritmo Natural Neighborough) della nuvola di punti totale con densità sopra descritta attraverso un'azione di ricam- pionamento che ha, di fatto, diminuito il numero di punti a terra (non c'è stato quindi un'interpolazione volta ad infittire artificiosamente i dati di partenza ma, al contra- rio, una loro regolarizzazione mediante sfoltimento). In queste condizioni, sulla base di test effettuati con grid a passo minore, non sono state riscontrate apprezzabili differenze sulle stime analitiche a posteriori effettuate. L'approssimazione risultante, infatti, deve comunque essere figlia di una buona densità per unità di terreno, continuando quindi a rappresentare in maniera affidabi- le la morfologia del zona rilevata. L'utilizzo di maglie inferiori si sarebbe quindi tra- dotto in un eccessivo dilatamento dei tempi macchina necessari per processare la grande quantità di dati, senza tuttavia offrire maggiori vantaggi ai fini delle suc- cessive interpretazioni sul carattere evolutivo dei corsi d'acqua analizzati. I risultati ottenibili dal confronto dei DTM (figura 2) sono dunque un grid (sempre passo 1 m) che evidenzia le variazioni altimetriche occorse tra i due DTM ed un calcolo volumetrico eseguito sulle aree in cui si è avuta una reale variazione morfologica (validata sia dal g r i d che dall'analisi delle ortofoto) La metodologia fin ora descritta prende in consi- derazione i DTM derivati dall'utilizzo esclusivo dei dati LIDAR. Tale metodologia può dunque apparire più complessa a causa della necessità di escludere tutte quelle aree in cui il dato LIDAR non è ritenuto attendibi- le; tuttavia, se si analizzano nel complesso le operazioni di rilevamento e trattamento dati, è possibile notare come essa risulti la più semplice perché connessa ad una sola fonte di dati. Non a caso tutto il procedimento è nato su queste basi e si è sviluppato successivamen- te affiancando anche altri sistemi di rilevamento bati- metrico in grado di completare le zone in cui il dato LIDAR è lacunoso. Nel caso, dunque, si consideri anche il contributo di altre fonti di dati il procedimento non cambia nella sostanza, ma ad esso devono essere aggiunti solamen- te alcuni passaggi: dopo aver depurato il dato LIDAR dei dati non considerati attendibili, si aggiungono nelle medesime aree quelli provenienti dagli altri sistemi di rilevamento, ottenendo così un DTM senza lacune. Il successivo procedimento di comparazione dei DTM non cambia, così come non cambiano i risultati ottenibili. 3. APPROCCIO METODOLOGICO ALLE ATTIVITA' DI RILEVAMENTO E STUDIO DEI CORSI D'ACQUA DEL BACINO PADANO: LINEE GUIDA E RISULTATI OTTENUTI Una volta definito il metodo per il trattamento dei dati e l'esecuzione del processo di comparazione, prima fondamentale tappa nello sviluppo della metodo- logia presentata, ci si è concentrati sulla sua applicabi- lità su vaste aree quali, per esempio, il Bacino Padano. L'elemento fondamentale chiaramente emerso sin dalle prime battute riguarda la forte eterogeneità dell'ambito studiato, che si riflette necessariamente sulle modalità di esecuzione delle attività di rilevamento per la creazio- ne dei DTM. Oggetto della ricerca appare dunque non essere solo la valutazione delle potenzialità dei DTM e del loro utilizzo, ma anche tutto ciò che concerne le operazioni di rilevamento per la generazione degli stes- si. Per utilizzare al meglio le potenzialità dei DTM risulta infatti sempre più evidente come sia necessario poter definire delle linee guida per l'esecuzione degli stessi, in modo da ottenere dei dati omogenei e tra loro compa- rabili. Il tema risulta essere quanto mai attuale, in quan- to, al momento, molti Enti ed Unità di Ricerca hanno infatti fatto eseguire rilevamenti in aree specifiche senza 335 Fig. 1 - Schema concettuale delle fasi principali del processo di comparazione dei DTM (LOLLINO et al. 2005). Conceptual framework of principal DTMs comparison process phases (LOLLINO et al 2005). L’uso di modelli digitali nel terreno ... tuttavia utilizzare un sistema univoco di esecuzione (esistono infatti delle specifiche che riguardano quasi esclusivamente i rilevamenti LIDAR, o le caratteristiche dei DTM, ma non contemplano, per il momento l'insie- me delle possibili correlazioni strumentali). Lungi dal voler pretendere di rappresentare un prospetto esaustivo delle possibilità di rilevamento nelle diverse realtà di un sistema complesso come quello del Bacino Padano, è tuttavia possibile tracciare un primo bilancio delle esperienze condotte dal CNR IRPI di Torino in base ai dati acquisisti in questi ultimi anni (i primi rilevamenti risalgono infatti al 2003): l'approccio al momento più efficace pare possa essere quello di defi- nire differenti tipologie di utilizzo combinato di più stru- mentazioni, in funzione delle caratteristiche morfologi- che del singolo corso d'acqua analizzato. Per fare ciò è possibile proporre un primo e molto schematico rag- gruppamento dei corsi d'acqua in macro categorie che 336 Fig. 2 - Tavola che mostra la risultanza grafica del processo di elaborazione dei DTM; nell'immagine sono evidenziate le aree che hanno subito delle variazioni altimetriche e su cui è stato eseguito il relativo calcolo delle variazioni volumetriche. Si noti inoltre come vi siano dei settori in cui non è presente il grigliato ma un graticciato nero: sono le zone in cui è stato eseguito il confronto dei DTM e su cui non sono state riscontrate variazioni volumetriche. Board showing graphic results of DTM processing; in the picture are highlighted areas with height variations where volumetric change computation was performed. There are sectors without a grid but marked with black grating: these are zones where DTM comparison was made and where no appreciable volumetric changes were detected. G. Lollino et al. tengano conto del battente d'acqua medio nei periodi di magra e del rapporto tra superficie dell'alveo di magra e dell'alveo ordinario. In questo modo è quindi possibile formulare una classificazione che lega le modalità di rilevamento e generazione dei DTM alle caratter istiche morfologiche dei corsi d'acqua. L'obiettivo è ovviamente quello di generare un DTM completo dell'alveo, tenendo tuttavia in considerazione i rapporti costi/benefici delle singole attività di rileva- mento. È infatti probabile che, a fronte di un rilevamen- to continuo su tratti d'alveo considerevoli, la presenza di qualche zona senza dato, soprattutto se paragonate a metodi di studio basati su sezioni spesso distanti anche alcuni chilometri, possa essere considerata un compromesso accettabile. Qui di seguito viene dunque illustrata una propo- sta di lavoro sperimentale, in cui per ogni tipologia di corso d'acqua sono anche stati descritti una parte dei risultati raggiunti. I risultati descritti sono presentati a titolo di esempio e non vogliono essere una descrizione esaustiva degli studi condotti, ma solamente la testimo- nianza dell'efficacia dell'approccio utilizzato. 3.1 Affluenti del Fiume Po A - torrenti in aree di montagna, con materasso alluvionale non continuo ed alveo talvolta profonda- mente inciso direttamente nel substrato roccioso. In questi settori l'impiego della metodologia basata sui DTM potrebbe risultare poco efficace, le attività di rile- vamento sono infatti rese difficoltose sia dalla presenza dei versanti che, molto spesso, dall'elevata vegetazione anche ad alto fusto presente in alveo. Inoltre, data l'ele- vata pezzatura del materiale in alveo e la sua disomo- genea distribuzione, il rischio di rilevare delle ampie porzioni di territori per poi concentrasi su poche e poco estese aree su cui le condizioni permettono lo studio tramite il confronto di DTM rende il metodo difficilmente sostenibile; nel caso in cui ci siano delle realtà molto particolari e strategiche si rende quindi necessario ese- guire delle approfondite valutazioni preliminari caso per caso in quanto il rapporto costi/benefici può non essere a favore di un rilevamento LIDAR. Capitolo a parte meritano le zone di conoide, dove i rilevamenti LIDAR possano essere considerati come un ottimo strumento per l'esecuzione di modelli DTM attraversi i quali defini- re differenti caratteristiche morfologiche e morfometri- che (CAVALLI & MARCHI, 2008) ed in base ai quali estrarre sezioni topografiche per la costruzione di modelli numerici. B - corsi d'acqua pluricursali in zone di pianura, con battente d'acqua medio di molto inferiore al metro (periodo di magra), e forte differenza in termini di aree relative all'alveo di magra (indicativamente il 15%) ed alveo ordinario. In questo caso l'esecuzione di un rile- vamento LIDAR può essere considerato una soluzione esaustiva; il rilevamento è da eseguire necessariamente durante i periodi di magra che, nel caso analizzato coincidono con la stagione estiva o quella tardo inver- nale (rispettivamente i mesi di agosto o febbraio). Le esperienze sin ora condotte hanno evidenziato come tutti e due i periodi possibili per l'esecuzione dei rileva- menti siano caratterizzati da una serie di vantaggi e svantaggi: durante il periodo estivo sussiste il problema della maggior copertura vegetativa, derivante soprattut- to dalle latifoglie che schermano anche pesantemente il raggio laser mascherando porzioni di territorio; durante il periodo invernale possono esserci problemi connessi alla copertura di neve alla quote più alte e di repentina variabilità delle condizioni meteo che rendono difficolto- sa la fase di pianificazione del volo; nel periodo inverna- le, inoltre, le foto abbinate al rilievo sono spesso meno contrastate e caratterizzate da ombre più lunghe che ne riducono sensibilmente l'efficacia. Per quanto riguarda le portate spesso non ci sono sostanziali differenze tra quelle estive ed invernali, fatto slavo per l'effetto legato ai prelievi antropici: è infatti emerso in molti casi come i prelievi connessi alla presenza di canali irrigui riducano fortemente la portata in alveo. È importante ribadire nuovamente che il DTM così realizzato può presentare dei tratti in cui manca il dato di fondo alveo, spesso molto importante per lo studio del corso d'acqua; tuttavia, la disponibilità di un dato molto fitto delle zone emerse consente spesso un facile completamento del dato con altre metodologie di rile- vamento tradizionali (per esempio rilevamenti GPS RTK), che può essere eseguito eventualmente anche solo in corrispondenza alle sezioni topografiche tradi- zionali, permettendo così un abbinamento tra le due metodologie d'indagine e confronto. Tale soluzione di compromesso è spesso necessaria in quanto le energie necessarie per effettuare il completamento di tutto l'al- veo sono ingenti, rispetto alla limitata entità del territo- rio da rilevare. Un esempio di questa tipologia di corso d'acqua è il tratto rilevato del Fiume Taro (da Fornovo di Taro a Noceto, per una lunghezza di circa 16 Km); si tratta di un corso d'acqua di tipo b r a i d e d con depositi di tipo sabbioso ghiaioso. In questo caso il rilievo ha interessato un area di circa 15 Km2 di cui 6.37 Km2 di alveo attivo; di questi ultimi il 17 % corrisponde all'area esclusa dal procedi- mento di comparazione dei DTM in quanto sommersa almeno durante uno dei due rilevamenti, mentre su un'area corrispondente a ben 83 % è stato possibile effettuare la comparazione dei DTM. I risultati ottenuti comparando il rilievo del 2004 con quello eseguito nel 2006 hanno evidenziato un bilancio volumetrico com- plessivo pari a: 630 m3 legati a variazioni positive e 475 m3 connessi invece a settori in cui le variazioni sono state negative. Il risultato è un bilancio positivo di 154 m3.di materiale sedimentato nell'arco di due anni. Oltre al dato volumetrico, il procedimento di comparazione permette di ottenere anche delle tavole tematiche che esprimono la variazione altimetrica espressa mediante un grigliato con celle di 1 m2. Queste tavole dimostrano chiaramente la tendenza evolutiva del corso d'acqua tramite la migrazione laterale dei canali e delle barre tipica di questa tipologia di corso d'acqua (figura 2). C - corsi d'acqua unicursali con battenti d'ac- qua medio superiore al metro e con alveo molto incana- lato (spesso caratterizzato anche dalla presenza di dife- se spondali continue che ne limitano fortemente la pos- sibilità di divagare lateralmente), poca differenza tra alveo di magra ed alveo ordinario, con una superficie sommersa anche durante i periodi di magra superiore al 50% dell'alveo ordinario. In questo caso, invece, il rile- vamento LIDAR deve necessariamente essere imple- 337L’uso di modelli digitali nel terreno ... mentato con rilevamenti batimetrici che ne vadano a completare la parte sommersa (COREN et al., 2003). Data la scarsa continuità dal punto di vista della navigabilità che spesso caratterizza gli affluenti del fiume Po che hanno queste caratteristiche, sono da preferire sistemi di rilevamento single beam abbinati a natanti tipo hovercraft in grado di muoversi su tutti i ter- reni; tale configurazione si rende quanto mai necessaria soprattutto se si eseguono i rilevamenti durate il perio- do primaverile o autunnale, in cui la poca copertura vegetativa delle sponde e le giornate non molto corte favori- scono la produttività del rilievo. Un esempio può essere considerato il caso del Fiume Adda. Il tratto di Adda analizza- to (da confluenza Brembo a Bisnate, per una lunghezza di circa 21 Km) è caratterizzato da uno andamento in prevalenza unicursale. Questo assetto pla- nimetrico è dovuto all'elevato grado di antropizzazione di entrambe le sponde, lungo le quali la presenza di argini è pressoché continua. In questo caso la sola possibilità di otte- nere un rilevamento continuo anche delle zone caratterizzate da battenti d'acqua molto bassi è risultato essere quello di utiliz- zare un hovercraft (fig. 3) come mezzo di trasporto; tale mezzo permette infatti di viaggiare indifferentemente su acqua e terra utilizzando un cuscino d'a- ria prodotto dal mezzo stesso. Il mezzo ha la possibilità navigare sia in modali tà stazionaria (senza cuscino d'aria e con lo scafo a fondo piatto in acqua con un pescaggio r idotto di pochi centimetri), durante la quale avvengono le attività di rilevamento, che di navigare su cuscino d'aria, per effettuare i trasferimenti a velocità più sostenuta. La figura 4 evidenzia l'in- serimento delle traiettorie del rilevamento batimetrico (traccia- ti in bianco all'interno dell'alveo) nel contesto LIDAR; è chiaro che in questo caso la densità di punti della zona sommersa è inferiore a quella del LIDAR; le esperienze condotte dimostrano comunque che a seconda della forma dell'alveo e della velocità della corrente (che influisce molto sulla manovrabilità del mezzo), è possibile ottenere un buon modello anche solo con una singola passata sinuosa, eventualmente abbinata a due rilevamenti laterali che ne definiscono meglio la morfo- logia sommersa delle sponde. 3.2 Fiume Po Sino ad ora sono stati trattati solamente gli affluenti del Fiume Po, il quale costituisce, almeno nel suo tratto a valle di Torino, un corso d'acqua con carat- teristiche differenti da quelle precedentemente descrit- te, soprattutto per quanto riguarda la portata (e di con- 338 Fig. 3 - Hovercraft allestito con un supporto verticale dotato di sensori single beam e GPS RTK. Hovercraft used for single beam and RTK GPS surveys. Fig. 4 - Esempio di rilevamento del fiume ADDA con accoppiamento dato LIDAR e single beam. Example of Adda river reach survey with LIDAR and single beam point cloud. G. Lollino et al. seguenza la corrente) e le caratteristiche morfologiche. A sua volta, dal punto di vista delle modalità di rilevamento e navigabilità, questo settore può essere ulteriormente suddiviso in due sottotratti: A - il settore a monte di Cremona, caratterizzato da non continue condizioni di navigabilità e da un alveo di magra spesso considerevolmente inferiore all'alveo ordinario. In quest'area è possibile un utilizzo congiunto di rilevamenti LIDAR aviotrasportato e single beam (da utilizzare su natanti di dimensione adatta in funzione delle condizioni di navigabilità e della velocità della cor- rente). Un esempio di tale modalità di rilevamento può essere considerato il caso della confluenza Po-Sesia. Per la realizzazione di un modello idraulico di tale setto- re (FUGAZZA et al., 2007), il CNR IRPI è stato chiamato ad eseguire un rilevamento dell'intera area ed a fornire un DTM completo della parte sommersa ed emersa. In questo caso le condizioni di navigabilità hanno permes- so di utilizzare un gommone a motore su cui è stato installato un single beam con posizionamento tramite GPS RTK. Le attività di rilevamento si sono dimostrate non di facile esecuzione a causa dell'elevata corrente e delle variazioni di profondità del fondale che hanno reso difficoltoso il passaggio del mezzo soprattutto nelle zone di collegamento tra due anse successive caratte- rizzate da un ridotto battente d'acqua. B - Settore a valle di Cremona, caratterizzato da condizioni di navigabilità relativamente continue anche per natanti di dimensioni maggiori, in cui i rilevamenti della parte emersa costituiscono un elemento impor- tante quasi esclusivamente nelle aree di golena, mentre i rilevamenti della porzione sommersa costituiscono la parte preponderante del rilievo. In questo caso è possi- bile utilizzare anche degli apparati più complessi e performanti dei single beam quali i sistemi multi beam o side scan sonar; si tratta di sistemi per l'esecuzione di rilevamenti batimetrici caratterizzati da una emissione di un fascio di impulsi che nascono per il rilevamento marino (GARDNER et al., 2003), che possono anche esse- re applicati a grandi fiumi navigabili. Indipendente dal sistema utilizzato, queste strumentazioni sono in grado di emettere un fascio di impulsi e di registrarne i segnali di ritorno, che poi dovranno essere sincronizzati con i segnali provenienti dal GPS e compensati in base alle informazioni provenienti da un sistema inerziale in grado di misurare le variazioni di assetto (beccheggio, rollio e imbardata) del natante. L'elemento discriminate per la scelta del sistema più opportuno è rappresentata proprio dalla profondità media del fiume: per l'impiego di sistemi più complessi è richiesta una profondità che superi con una discreta continuità i due metri e che renda possibile l'utilizzo di un natante di medie dimen- sioni in grado di alloggiare tutta la strumentazione a bordo. Un esempio tratto dal progetto di ricerca è il rile- vamento eseguito nei pressi di Pontelagoscuro, nei pressi di Ferrara. Si tratta di uno dei nodi idraulici importanti per il Po (basti pensare all'evento dell'otto- bre 2000, durante il quale fu in parte sollevato il ponte ferroviario per il timore che l'ondata di piena non potes- se transitare proprio in corrispondenza a tale attraver- samento). Per i rilevamenti eseguiti sì è optato per un s e n s o r e side-scan sonar in quanto caratterizzato da una maggior operatività in acque basse. Questo tratto campione ha permesso di valutare il grado di correlabi- lità tra dato LIDAR e side scan sonar, ottenendo un DTM completo dell'alveo con un grado di dettaglio estremamente elevato. 4. CONCLUSIONI Sino ad ora sono state esposte una serie di espe- rienze condotte dal CNR IRPI di Torino nell'ambito del rilevamento dei corsi d'acqua finalizzato alla creazione di DTM ed ad un loro utilizzo per tentare di valutare quantitativamente l'evoluzione morfologica degli stessi. La disponibilità di strumentazioni per il rilevamento sempre più avanzate offre infatti oggi nuove possibilità per lo studio dell'evoluzione del territorio attraverso tec- niche di rilevamento e monitoraggio dello stesso. L'utilizzo di strumentazioni LIDAR per lo studio dell'evo- luzione topografica di un determinato settore soggetto a delle dinamiche evolutive esogene non è certo più una novità, ma trova applicazioni in ambiti geomorfolo- gici sempre più vasti e differenziati (WH I T E & WA N G, 2003; HU N T E R et al., 2003; MCKE A N & RO E R I N G, 2004; GOLD, 2004; SCHULTZ, 2004; LAWLER, 2005; THOMA et al., 2005; LOLLINO et al., 2007). Tuttavia, se paragonate ad altri ambiti come, per esempio, i fenomeni franosi, le esperienze di monitoraggio condotte sui corsi d'acqua con questi mezzi non sono ancora molte. Molto proba- bilmente la spiegazione è relativamente semplice e va ricercata nella maggior complessità che caratterizza un corso d'acqua, sia in termini di variabilità spaziale delle sue caratteristiche geomorfologiche, che dell'ampiezza del rilevamento e delle energie necessarie per eseguir- lo, le quali sono decisamente più elevate rispetto ad un contesto arealmente più contenuto e topograficamente più omogeneo come un fenomeno franoso. In più, la necessità di doversi confrontare con l'interfaccia acqua/aria e di dover necessariamente abbinare diffe- renti tecniche di rilevamento rende il tutto molto com- plesso. Malgrado tali difficoltà, in Italia come in altri paesi (FRENCH, 2003) sono già stati realizzati, o sono in procinto di esserlo, ampi progetti finalizzati al rileva- mento dei corsi d'acqua principali: tra di essi va sicura- mente citato il “Piano Straordinario di Telerilevamento ad Alta Precisione per le aree a rischio idrogeologico” (previsto dall'articolo 27 della Legge n.179/2002) del Ministero dell'Ambiente e della tutela del Territorio e del Mare. Questi progetti di ampio respiro forniranno ovvia- mente una mole di dati importante e molto probabil- mente evidenzieranno anche come via siano ancora una serie di problematiche non risolte sulle modalità di rilevamento dei corsi d'acqua. L'esperienza accumulata dal CNR IRPI ha permesso infatti di evidenziarne alcune e di cominciare ad ipotizzare delle possibili soluzioni, tenendo presente che uno dei concetti basilari per il monitoraggio di un qualsiasi fenomeno naturale consi- ste nella ripetibilità del rilevamento con modalità analo- ghe, in quanto l'obiettivo delle attività di rilevamento legate al monitoraggio consiste infatti nella possibilità di rendere confrontabili più set di misura. Come prece- dentemente evidenziato, infatti, l'oggetto della ricerca connesso allo studio dei corsi d'acqua non riguarda solamente l'utilizzo dei DTM e dei dati derivabili dal loro confronto, ma anche le tecniche stesse con cui tali DTM devono essere generati. 339L’uso di modelli digitali nel terreno ... Nasce da qui la proposta metodologica sulle modalità di rilevamento dei corsi d'acqua in grado di mettere in correlazione le tecniche e gli strumenti per il rilevamento con le caratteristiche morfologiche dei corsi d'acqua stessi. La possibilità di analizzare diversi tratti di corsi d'acqua all'interno del Bacino Padano ha infatti evidenziato come sia possibile definire uno sche- ma classificativo estremamente semplificato da un punto di vista morfologico ma con una elevata valenza operativa per quanto riguarda le operazioni di rileva- mento dell'alveo. Oltre alla proposta di relazionare le modalità di rilevamento con le caratteristiche del corso d'acqua, la disponibilità di tali dati apre anche nuovi orizzonti di ricerca inerenti al loro utilizzo; le tecnica sperimentale di comparazione dei DTM rappresenta infatti un primo passo in tale direzione, che in parte può permettere di intuire quale possa essere il potenziale di tale nuova tipologia di dato. L'utilizzo dei DTM rende infatti possi- bile un approccio nuovo e di tipo continuo, su vaste porzioni di territori, completamento slegato da metodi consolidati basati sullo studio delle sezioni topografi- che; per certi versi, infatti, il processo di comparazione tra DTM può essere considerato come il naturale suc- cessore delle sezioni topografiche, oggi reso possibile dalle nuove tecnologie. I DTM realizzati oggi hanno infatti un elevato valore perché sono l'equivalente “moderno” delle prime sezioni topografiche in alveo, oggi ritenute preziosissime in quanto in grado di valuta- re, a distanza di anni, le modificazioni occorse in quei determinati punti considerati rappresentativi. Inoltre, la possibilità di poter valutare con continuità le variazioni occorse in un ambito tridimensionale offre anche delle elevate potenzialità nel calcolo delle variazioni volume- triche (LO L L I N O et al., 2005), introducendo un ulteriore valore aggiunto alla tecnica messa a punto. Malgrado i risultati raggiunti, appare comun- que chiaro e deve essere sottolineato come tali dati riguardino al momento un lasso temporale estrema- mente ridotto e del tutto inadeguato a formulare delle ipotesi chiare sulla possibile evoluzione dei corsi d'ac- qua; esiste quindi la necessità di lavorare utilizzando un approccio integrato che permetta di rendere disponibili tutte le fonti di dati in un unico sistema. Anche in que- sto caso la tecnologia è in grado di fornire una possibile soluzione attraverso l'utilizzo di sistemi informativi terri- toriali, in grado di accogliere in un'unica struttura di gestione sia i dati storici che i dati connessi al monito- raggio con le più moderne tecniche disponibili. In que- sto modo è possibile analizzare le variazioni morfologi- che occorse nel tempo, passando dinamicamente da dati storici risalenti ad oltre un secolo fa, ai rilevamenti LIDAR eseguiti negli ultimi anni. E' ovvio che tale varietà di fonti diverse debba essere analizzata con cautela, tenendo sempre presente quali siano le caratteristiche ed i limiti di tutte le informazioni presenti all'interno del sistema informativo; tuttavia, la possibilità di creare un continuum in grado di evidenziare le variazioni morfolo- giche occorse nel tempo, consente la formulazione di una serie di ipotesi in merito all'evoluzione del corso d'acqua e mette in luce come tali variazioni siano spes- so legate anche (e forse soprattutto) all'intervento del- l'uomo. Sebbene a scale diverse e con un diverso grado di dettaglio, i dati ricavati dai vari corsi d'acqua raccontano una storia in cui l'evoluzione del corso d'ac- qua è da molto tempo ormai inevitabilmente da mettere in relazione con gli interventi umani, siano essi finalizza- ti a difendere le strutture già esistenti o a edificare nuovi edifici o sistemi di comunicazione. In tutto questo non va dimenticato il ruolo preponderante assunto dall'atti- vità estrattiva in alveo, soprattutto nell'immediato dopo- guerra e fino agli anni ottanta, quando la legislazione ha messo un freno a questa pratica. Da questo punto di vista il metodo di confron- to dei DTM basato sul rilevamento LIDAR si sta rivelan- do uno strumento molto potente per la comprensione delle dinamiche recenti responsabili della situazione attuale dei tratti di corsi d'acqua analizzati. Risulta quindi opportuno, alla luce dei risultati sperimentali ottenuti, procedere alla definizione di una metodologia in grado di definire un sistema univoco di rilevamento di questi ambienti, per procedere alla progressiva creazio- ne di un rilievo completo dell'intero “Sistema Po” da utilizzare come punto di partenza per indagini future. BIBLIOGRAFIA ANDERSON E.S., THOMPSON J.A. & CROUSE D.A. & AUSTIN R.E. 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