Utilizzo di DEM in ambiente GIS per la creazione di modelli idrologici superficiali: applicazioni disponibili

The paper introduces the usefulness of tools and algorithms, now available in most of the major spatial data analysis software, for the calculation of the permanent and episodic river channel network from Digital Elevation Models (DEM). These kind of investigations are usually part of procedures devoted to the evaluation of hydraulic hazard, and related risks, and take advantage of the increased availability of DEM at varying spatial resolution and vertical accuracy by even more productive terrestrial and aero-photogrammetric surveying or aerial and terrestrial laser scanning. Strategies of analysis have been introduced in this work and some core issues faced. Regardless the final accuracy achieved, for some of the most diffused GIS software able to perform such hydrological analysis, a pro-cons analysis based on aspects related to completeness and complexity was provided within this paper. The user level of interaction with the algorithm could vary significantly and only rarely the integration of models with information from other disciplines (geomorphology, geology, geotechnical engineering) is guaranteed. By explorative analyses carried out using the TauDEM algorithms over three study-case areas located in the southern section of the Italian Apennine chain, the work tested the performances achieved in the delineation of the channel network and accumulation of flows in relation to the different typologies of prevalent orography and resolution of the used terrain models. In terms of reliability and relevancy with reality, the analysis showed a good quality of products generated for hilly and mixed orography in addition to a positive dependence with the spatial resolution of the elevation models. The successive comparison with a reference channel network brings to discrepancies in the cumulative length of main fluvial branches within the 16% due to a slightly different order assigned to branches by the ordering procedures.

Il lavoro esplora le potenzialità degli strumenti disponibili in alcuni dei principali software di analisi spaziale dei dati ai fini del calcolo della rete del deflusso superficiale e dei prodotti ad esso connessi. Questi studi, generalmente condotti nell’ambito di procedure di valutazione della pericolosità dei processi idrologici e dei rischi che da essa derivano, si avvalgono oggi della maggiore disponibilità di Modelli Digitali di Elevazione (DEM), a varia risoluzione spaziale e accuratezza verticale, ottenibili da tecniche di rilevamento terrestre, aerofotogrammetrico, LiDAR. Gli algoritmi disponibili nei software GIS fanno riferimento a strategie di analisi comuni, che sono introdotte nel lavoro, ma presentano un livello di interazione con l’utente molto variabile e solo raramente consentono l’integrazione di informazioni provenienti dalle altre discipline coinvolte (geomorfologia, geologia, ingegneria geotecnica). Per alcuni di questi software, non necessariamente specializzati nei modelli idrologici, il lavoro offre inizialmente una panoramica relativa agli aspetti appena citati che, tuttavia, non riguarda l’accuratezza complessiva dei prodotti ottenuti. In seguito, grazie ad analisi condotte con il software TauDEM su tre aree-studio collocate nei territori del Sub-Appennino Dauno (Puglia), il lavoro ha verificato le prestazioni raggiunte nell’estrazione del reticolo del deflusso. Questo in relazione alla differente orografia prevalente per le tre aree e per prodotti altimetrici indipendenti caratterizzati da una risoluzione spaziale variabile: 40, 20 e 8 metri. L’analisi ha prodotto dei reticoli idrografici che risultano coerenti tra loro e con il reale assetto territoriale solo per ambienti collinari e misti. Come atteso, la definizione spaziale dei reticoli idrografici è migliore per modelli altimetrici di maggiore qualità, mentre da un confronto con un reticolo di riferimento le discrepanze sulle lunghezze delle aste fluviali (fino ad un valore massimo del 16%), sono giustificate da alcune, limitate, difformità nei risultati della gerarchizzazione delle stesse.