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Utilità dei GIS nella modellistica della propagazione del fronte di fiamma negli incendi boschivi
Eva LorraiCRS4
Definizione di GIS“ A GIS is a powerful set of tools for collecting, storing, retrieving at will, transforming, and displaying spatial data from the real world”, Burrough 1986
“A GIS is a decision support system involving the integration of spatially referenced data in a problem solving environment”, Cowen 1988
“A GIS is a computer system that can hold and use data describing places on earth’s surface”, Rhind 1989
A GIS is any manual or computer based set of procedures used to store and manipulate geographically referenced data”, Aronoff 1989
Definizione di GIS
nizzazione che gestisce, elabora ed integra informazione su una base spaziale”, Barrett-Rumor 1993
Hardware
Software
PersoneProcedure
Dati
“A GIS is a group of procedures that provide data input, storage and retrieval, mapping and spatial analysis for both spatial and attribute data to support the decision-making activities of the organisation”, Grimshaw 1995
“ A GIS is an organized collection of computer hardware, software, geographic data, and personnel designed to efficiently capture, store, update, manipulate, analyze, and display all forms of geographically referenced information”, ESRI
“Un GIS è un sistema composto da banche dati, hardware, software e orga-
Utilizzi del GIS� Restituzione cartografica
� Pianificazione territoriale
� Pianificazione urbana
� Percorsi ottimali
� Individuazione di siti
� Turismo
� Analisi di mercato
� Analisi demografiche
� Reti tecnologiche
� Analisi dei rischi
GIS al CRS4� Integrazione GIS – Modelli
� Progettazione e sviluppo di database, GIS e DSS
� Pubblicazione su WEB di sistemi GIS
� Formazione e tutoring
Realizzazione di Multi-catch.avxUtile in sistemi-multi bacino, dove l’aggregazione dei risultati di SWAT per bacini adiacenti può essere necessaria per una visione integrata delle risorse idriche
Base di dati relativi alle risorse
idriche
Base di dati geografici
ODBC
PiezometriaPiezometria
Clique
GRASS Mapserver EnginframeiRods
Utente A Utente B
Utente C
Mapset 1
Mapset 2
Mapset 3
Mapset 4
Execute application
Mapset 5
Mapset n
Mapset Permanent
Software Open Source� gvSIG: http://www.gvsig.org/web/
� Quantum GIS: http://www.qgis.org/
� GRASS GIS: http://grass.itc.it
I dati di una LOCATION hanno tutti lo stesso sistema di riferimento e la stessa proiezione. Per ogni sessione di GRASS si può scegliere un solo GISDBASE e lavorare su una sola LOCATION
Struttura dati GRASS
Ogni LOCATION contiene uno o più MAPSET, insiemi di mappe omogenee (proiezione, luogo, ecc.).
PERMANENT
PERMANENT contiene in genere le mappe in sola lettura mentre gli altri Mapset sono leggibili e scrivibili dai loro proprietari. Contiene inoltre alcune informazioni sulla Location stessa che non si trovano in altri Mapsets
Struttura dati GRASS
element contenutovector/ geometria dei vectordbf/ attributi dei vectorcell/ file rastercellhd/ headers dei file rastercats/ categorie dei file rastercolr/ tabella dei colori per file rastercell_misc/ file di supporto statistiche dei rasterfcell/ file raster floating pointhist/ informazioni su file rastericons/ icone usate da p.mappaint/ label usate da p.maparc/ file Arc/Info ungenerate
Struttura dati GRASS
Un raster di nome soils ha associati i seguenti files:
cell/soils raster binariocellhd/soils headercats/soils categoriecolr/soils mappa coloricell_misc/soils/ directory che contiene informazioni accessorie
Formato dei file RASTERIl valore di una cella occupa da 1 a 4 byteTre formati:1) non compresso2) compresso runlenght encoding3) riclassificato (esiste solo logicamente, viene memorizzata la regola perricrearlo)
Struttura dati GRASS
Nella directory vector/ esiste una cartella con il nome di ogni file, contenente:
cidx file di indicizzazione (binario);coor coordinate (binario);dbln database link (lista dei dbf associati, ASCII);head header (ASCII);hist informazioni sul file (ASCII);sidx file di indicizzazione (binario);topo topologia (binario).
Nella directory dbf/ sono contenute le informazioni tabellari
Dati di input per la modellistica degli incendi
Fattori predisponenti:
�le condizioni climatiche (vento, umidità e temperatura)
�la morfologia del terreno (pendenza ed esposizione)
�le caratteristiche della vegetazione (facilità di accensione e velocità di combustione)
Pendenza ed esposizione
Nel rischio statico sono raggruppati tutti i fattori che non cambiano o che mutano molto lentamente nel tempo.
Caratteristiche della vegetazioneEquazione di Rothermel:
R=(Ir*ξ(1+ΦW+ΦS))/(ρb*ε*Qig ) velocità di propagazione del fronte di fiamma [m/min]
dove il numeratore rappresenta la quantità di calore ricevuto dal materiale combustibile mentre il denominatore indica la quantità di calore necessaria a portare lo stesso alla temperatura di accensione.
Ir = intensità in Kcal/m2 min
ξ = coefficiente di propagazione del flusso calorico
ΦW = fattore di ventosità
ΦS = fattore di declivio
ρb = concentrazione combustibile in Kcal/Kg
ε = indice di preriscaldamento
Qig = calore di preignizione in Kcal/Kg
Dato che la conoscenza specifica e dettagliata dei suddetti fattori è certamente difficoltosa ed impegnativa, Rothermel ha ricondotto le diverse tipologie vegetali a “modelli” di combustibile, di immediata utilizzazione nella suddetta espressione.
Caratteristiche della vegetazione
Carico (M g ha-1) Gruppo M odello di combustibile
1a classe
2a classe
3a classe
4a classe
Altezza strato combustibile
(cm)
Contenuto idr ico
autoestizione (% )
1) Erba bassa 1,82 0,00 0,00 0,00 30 12
2) Sottobosco erbaceo
4,94 2,47 1,23 1,23 30 15
A (dello strato erbaceo: pascoli, prati, incolti)
3) Erba alta 7,43 0,00 0,00 0,00 75 25
4) Macchia alta (1,8 m)
12,37 9,90 4,94 12,37 180 20
5) Cespugliato (0,6 m)
2,47 1,23 0,00 4,94 60 20
6) Cespugli in riposo
3,70 6,17 4,94 0,00 75 25
B (del cespugliato-macchia)
7) Sottobosco 2,79 4,61 3,70 0,91 75 40 8) Lettiera compatta
3,70 2,47 6,17 0,00 6 30
9) Lettiera latifoglie
7,21 1,01 0,37 0,00 6 25
C (delle lettiere)
10) Lettiera e sottobosco
7,43 4,94 12,37 4,94 30 25
11) Carico leggero
3,70 11,13 13,60 0,00 30 15
12) Carico medio
9,90 34,65 40,82 0,00 70 20
D (dei residui selvicolturali)
13) Carico pesante
17,31 56,90 69,28 0,00 90 25
I 13 modelli sono raggruppati in quattro gruppi all’interno dei quali vi è una suddivisione in sottogruppi in base ai carichi (Mg ha-1) per le quattro classi dimensionali espresse dal time-lag period, all’altezza dello strato combustibile, e al contenuto idrico di
autoestinzione.Per classi dimensionali espresse dal time-lag period si intendono le classi di essiccamento di 1 ora, 10 ore, 100 ore e 1000 ore definite dal tempo necessario al combustibile per perdere il 63% della propria umidità in condizioni standard di temperatura, 25°C, ed umidità, 20%, partendo da condizioni di saturazione (Brown et al.,
1982).
Caratteristiche della vegetazione
In cartografia: rappresentazioni a curve di livello
In digitale (GPS, scannerizzazioni e GIS)
�DSM (Digital Surface Model)
�DEM (Digital Elevation Model)
�DTM (Digital Terrain Model)
Dati di input per la modellistica degli incendi: i modelli di elevazione
Dati di input per la modellistica degli incendi: acquisizione dati
� Raccolta dati: acquisizione dei dati come x,y,z (Rilievo topografico con metodi classici o GPS differenziale, Fotogrammetria, Cartografia, Interferometria SAR, Scansione laser)
� Strutturazione secondo la topologia: creazione del modello topologico
� Interpolazione: interpolazione ed estrapolazione dei dati nelle aree dove non ci sono valori
Dati di input per la modellistica degli incendi: DSM
Il Modello Digitale delle Superfici (DSM) rappresenta in forma digitale le quote della parte superiore del terreno comprensivo degli edifici, delle infrastrutture e degli alberi senza procedure di filtraggio.
Dati di input per la modellistica degli incendi: DEM
Il Modello Digitale di Elevazione (DEM) è la rappresentazione dei valori continui di elevazione sopra una superficie topografica con un array regolare di valori di quota, riferiti ad uno stesso Datum. (ESRI)
Il DEM o Modello Digitale di Elevazione (Digital Elevation Model) èla rappresentazione della distribuzione delle quote di una certa superficie, in formato digitale. Occorre specificare quale sia la superficie rappresentata
Dati di input per la modellistica degli incendi: DTM
Nella gran parte delle applicazioni pratiche la superficie che interessa modellare è la superficie del suolo terrestre. In questo caso si parla piùprecisamente di Modello Digitale del Terreno o brevemente DTM, dall'inglese Digital Terrain Model.
Utilizzi del DTM
I DEM possono essere impiegati in un GIS per produrre nuovi dati: carte di acclività o di orientazione del versante, carte di visibilità da un punto etc.Tutti questi prodotti, se impiegati in un ambiente GIS, hanno numerose applicazioni nello studio del territorio e alle indagini per la mitigazione dei rischi naturali.
•Analisi delle pendenze•Analisi dei bacini idrografici•Analisi dei campi di visibilità•Supporto alla previsione di processi di erosione/deposizione
DATUMElemento rappresentativo di una particolare rappresentazione cartografica, riferita all'intero globo o ad una porzione di essa, che individua l'ellissoide e la sua orientazione.
Tipi di datum� WGS84
Datum con ellissoide (WGS84) con orientazione media globale usato nel GPS
� ED50Datum medio europeo con ellissoide internazionale orientato vicino Bonn (Germania) usato anche nelle carte numeriche IGM
� ROMA40Datum Italiano con ellissoide internazionale orientato a Roma M. Mario, base del sistema cartografico italiano
ProiezioniSi usano delle superfici ausiliarie sviluppabili su cui si proietta la terra
�proiezioni cilindriche
Diretta
Inversa
Trasverso o obliqua
�proiezioni coniche
Diretta
Inversa
Trasversa o obliqua
Diretta: asse coincidente con quello della terraInversa: asse giacente nel piano equatorialeObliqua: asse qualsiasi passante per il centro della terra
ProiezioniPROIEZIONE CILINDRICA
U.T.M
GAUSS
ECC .. .
Longitudine-LatitudineGRASS è in grado di gestire anche cartografie nel sistema latitudine e longitune (con sistema di riferimento che non è stato proiettato, dove i punti vengono individuati tramite le coppie di coordinate Lat – Long espresse in gradi, normalmente decimali).
Utilizzando questo sistema di riferimento conta eslusivamente il datum e non il tipo di proiezione.
È possibile passare da un sistema di riferimento non priettato (lat – long) ad uno proiettato utilizzando le classiche metodologie di riproiezione di GRASS (libreria esterna proj).
Geoportale
Geoportale
Budoni
Tagli in scala 1:50.000: Unione dei tagli 444, 445, 462, 463 in cui ricade il territorio di Budoni
DTM
Digital Terrain Model del territorio in esame, in metri.
Slope
Carta delle pendenze del territorio in esame, in gradi.
Aspect
Carta delle esposizioni del territorio in esame, in gradi.
Fuel type
Tipi di combustibile per la zona interessata dall'incendio
SEAP
SEAP