Eva Lorrai (CRS4) Percorso A Seminari CRS4 2012

1. Utilità dei GIS nella modellistica
della propagazione del fronte di
fiamma negli incendi boschivi
Eva Lorrai
CRS4

2. 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

3. Definizione di GIS
“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, Software
geographic data, and personnel designed
to efficiently capture, store, update, Hardware Dati
manipulate, analyze, and display all
forms of geographically referenced
information”, ESRI
Procedure Persone
“ Un GIS è un sistema composto da
banche dati, hardware, software e orga-
nizzazione che gestisce, elabora ed integra informazione su una base spaziale”,
Barrett-Rumor 1993

4. 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

5. GIS al CRS4
Realizzazione di Multi-catch.avx
Utile in sistemi-multi bacino, dove l’aggregazione application
Execute
Integrazione GIS – Modelli
dei risultati di SWAT per bacini adiacenti può
essere necessaria per una visione integrata delle Base di dati
risorse idriche
geografici
Utente A Utente B
Mapset Mapset
Progettazione e sviluppo di database, GIS e DSS
Mapset
1 2
4
Mapset
Permanent
ODBC
Mapset Mapset
3 Mapset
n
Pubblicazione su WEB di sistemi GIS
Clique
5
GRASS Mapserver iRods Enginframe
Utente C
Base di dati
relativi alle risorse
Formazione e tutoring idriche
Piezometria

6. 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

7. 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

8. Struttura dati GRASS
element contenuto
vector/ geometria dei vector
dbf/ attributi dei vector
cell/ file raster
cellhd/ headers dei file raster
cats/ categorie dei file raster
colr/ tabella dei colori per file raster
cell_misc/ file di supporto statistiche dei raster
fcell/ file raster floating point
hist/ informazioni su file raster
icons/ icone usate da p.map
paint/ label usate da p.map
arc/ file Arc/Info ungenerate

9. Struttura dati GRASS
Un raster di nome soils ha associati i seguenti files:
cell/soils raster binario
cellhd/soils header
cats/soils categorie
colr/soils mappa colori
cell_misc/soils/ directory che contiene informazioni accessorie
Formato dei file RASTER
Il valore di una cella occupa da 1 a 4 byte
Tre formati:
1) non compresso
2) compresso runlenght encoding
3) riclassificato (esiste solo logicamente, viene memorizzata la regola per
ricrearlo)

10. 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

11. 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)

12. Pendenza ed esposizione
Nel rischio statico sono raggruppati tutti i fattori
che non cambiano o che mutano molto
lentamente nel tempo.

13. Caratteristiche della vegetazione
Equazione 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.

14. Caratteristiche della vegetazione
Gr uppo M odello di Carico (M g ha-1) Altezza str ato Contenuto I 13 modelli sono raggruppati in
combustibile combustibile idr ico quattro gruppi all’interno dei
1a 2a 3a 4a (cm) autoestizione quali vi è una suddivisione in
classe classe classe classe (% ) sottogruppi in base ai carichi
A (dello strato 1) Erba bassa 1,82 0,00 0,00 0,00 30 12 (Mg ha-1) per le quattro classi
erbaceo: pascoli,
prati, incolti) 2) Sottobosco 4,94 2,47 1,23 1,23 30 15
dimensionali espresse dal time-
erbaceo lag period, all’altezza dello
3) Erba alta 7,43 0,00 0,00 0,00 75 25 strato combustibile, e al
contenuto idrico di
B (del 4) Macchia 12,37 9,90 4,94 12,37 180 20
cespugliato- alta (1,8 m) autoestinzione.
macchia) 5) Cespugliato 2,47 1,23 0,00 4,94 60 20 Per classi dimensionali
(0,6 m) espresse dal time-lag period si
6) Cespugli in 3,70 6,17 4,94 0,00 75 25 intendono le classi di
riposo
essiccamento di 1 ora, 10 ore,
7) Sottobosco 2,79 4,61 3,70 0,91 75 40
C (delle lettiere) 8) Lettiera 3,70 2,47 6,17 0,00 6 30 100 ore e 1000 ore definite dal
compatta tempo necessario al
9) Lettiera 7,21 1,01 0,37 0,00 6 25 combustibile per perdere il 63%
latifoglie della propria umidità in
10) Lettiera e 7,43 4,94 12,37 4,94 30 25 condizioni standard di
sottobosco
temperatura, 25° C, ed umidità,
D (dei residui 11) Carico 3,70 11,13 13,60 0,00 30 15
selvicolturali) leggero 20%, partendo da condizioni di
12) Carico 9,90 34,65 40,82 0,00 70 20 saturazione (Brown et al.,
medio
1982).
13) Carico 17,31 56,90 69,28 0,00 90 25
pesante

15. Caratteristiche della vegetazione

16. Dati di input per la modellistica degli
incendi: i modelli di elevazione
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)

17. 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

18. 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.

19. 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) è
la rappresentazione della distribuzione
delle quote di una certa superficie, in
formato digitale. Occorre specificare
quale sia la superficie rappresentata

20. 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 più
precisamente di Modello
Digitale del Terreno o
brevemente DTM,
dall'inglese Digital Terrain
Model.

21. 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

22. DATUM
Elemento rappresentativo di una particolare
rappresentazione cartografica, riferita all'intero globo o ad
una porzione di essa, che individua l'ellissoide e la sua
orientazione.

23. Tipi di datum
WGS84
Datum con ellissoide (WGS84) con orientazione media
globale usato nel GPS
ED50
Datum medio europeo con ellissoide internazionale
orientato vicino Bonn (Germania) usato anche nelle
carte numeriche IGM
ROMA40
Datum Italiano con ellissoide internazionale orientato a
Roma M. Mario, base del sistema cartografico italiano

24. Proiezioni
Si 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 terra
Inversa: asse giacente nel piano equatoriale
Obliqua: asse qualsiasi passante per il centro della terra

25. Proiezioni
PROIEZ IONE CILINDRICA
U.T.M
GAUSS
ECC ...

26. Longitudine-Latitudine
GRASS 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).

27. Geoportale

28. Geoportale

29. Budoni
Tagli in scala 1:50.000:
Unione dei tagli 444, 445,
462, 463 in cui ricade il
territorio di Budoni

30. DTM
Digital Terrain
Model del
territorio in
esame, in metri.

31. Slope
Carta delle
pendenze del
territorio in
esame, in gradi.

32. Aspect
Carta delle
esposizioni del
territorio in
esame, in gradi.

33. Fuel type
Tipi di
combustibile per
la zona
interessata
dall'incendio

34. SEAP

35. SEAP