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Corso UTILIZZO DI SOFTWARE GIS PER LA REDAZIONE DI PAI Lezione 1/1 (v1.0) 
Corso di «UTILIZZO DI SOFTWARE GIS PER LA REDAZIONE DI PIANI DI ASSETTO IDROGEOLOGICO (PAI)» Analisi Idrologica e Geomorfologica su base DEM in ambiente GIS Lezione Teorica 
fernando.nardi@unistrapg.it
Corso UTILIZZO DI SOFTWARE GIS PER LA REDAZIONE DI PAI Lezione 1/1 (v1.0) 
Sommario 
•I modelli digitali del terreno (DEM) 
•Le funzioni idrologiche 
•Le funzioni geomorfologiche 
•Applicazioni 
fernando.nardi@unistrapg.it
Corso UTILIZZO DI SOFTWARE GIS PER LA REDAZIONE DI PAI Lezione 1/1 (v1.0) 
I modelli digitali del terreno (DEM) 
fernando.nardi@unistrapg.it 
Un modello digitale del terreno (o delle elevazioni), DEM, è uno strato 
informativo di tipo raster (matriciale) o di tipo TIN (Triangular 
Irregular Network) il cui attributo sono le quote topografiche assolute 
GRID
Corso UTILIZZO DI SOFTWARE GIS PER LA REDAZIONE DI PAI Lezione 1/1 (v1.0) 
I modelli digitali del terreno (DEM) 
fernando.nardi@unistrapg.it 
Le caretteristiche principali di un DEM sono la risoluzione spaziale 
e la precisione numerica 
GRID
Corso UTILIZZO DI SOFTWARE GIS PER LA REDAZIONE DI PAI Lezione 1/1 (v1.0) 
I modelli digitali del terreno (DEM) 
fernando.nardi@unistrapg.it 
La risoluzione spaziale e’ riferita alla densità (spaziatura) di punti. La 
precisione definisce invece le caratteristiche delle quote (valori interi 
o decimali) 
GRID
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I modelli digitali del terreno (DEM) 
fernando.nardi@unistrapg.it 
Sorgenti dati: 
•Cartografia geomorfologica (e.g. IGMI 25.000) 
•Rilievi sul campo (GPS, Laser scanner) 
•Rilievi aerei e satellitari (Lidar, SRTM, ASTER)
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I modelli digitali del terreno (DEM) 
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Da una nuovola di punti (x,y,z) o da un set di polilinee quotate si stima la matrice GRID o la TIN 
TIN 
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Spline 
Adattato da Graeme Aggett 2001 
Interpolazione dei dati:
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I modelli digitali del terreno (DEM) 
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•Dati dell’Istituto Geografico Militare Italiano (IGMI) 
•Dati delle missioni NASA (SRTM, ASTER) 
•Prodotti commerciali 
DEM disponibili su larga scala:
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I modelli digitali del terreno (DEM) 
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•Raster DTM Matrix 
•Passo 20m 
•Precisione INTERA 
DEM IGMI
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I modelli digitali del terreno (DEM) 
fernando.nardi@unistrapg.it 
•Raster DTM SRTM 
•Passo 30m e 90m (1 km) 
•Precisione DECIMALE 
SRTM 
http://www2.jpl.nasa.gov/srtm/ 
Target Name: 
Earth 
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I modelli digitali del terreno (DEM) 
fernando.nardi@unistrapg.it 
http://www2.jpl.nasa.gov/srtm/ 
Copertura SRTM Da 56 gradi suda 60 gradi nord
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I modelli digitali del terreno (DEM) 
fernando.nardi@unistrapg.it 
•Raster DTM ASTER 
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•Precisione DECIMALE 
ASTER 
http://asterweb.jpl.nasa.gov/gdem.asp
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I modelli digitali del terreno (DEM) 
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Copertura ASTER Da 83 gradi nord a 83 gradi sud 99% delle terre emerse 
http://www2.jpl.nasa.gov/srtm/
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I modelli digitali del terreno (DEM) 
fernando.nardi@unistrapg.it 
Prodotti commerciali 
http://www.geoeye.com http://apollomapping.com/ http://it.wikipedia.org/wiki/Immagini_satellitari
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Le funzioni idrologiche nei GIS 
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-Direzioni (pendenze) di drenaggio 
-Depressioni artificiali 
-Aree drenate 
-Bacino idrografico 
-Distanze idrologiche 
-Reticolo idrografico
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Le funzioni idrologiche nei GIS 
fernando.nardi@unistrapg.it 
Direzioni di drenaggio 
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pendenza da 
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celle adiacenti
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Le funzioni idrologiche nei GIS 
fernando.nardi@unistrapg.it 
Pendenza Schema di celle 3x3 usato per il calcolo della PENDENZA 
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e. g. Massima pendenza per direzione in ArcGIS 
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Le funzioni idrologiche nei GIS 
fernando.nardi@unistrapg.it 
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Le funzioni idrologiche nei GIS 
fernando.nardi@unistrapg.it 
Direzioni di drenaggio 
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Le funzioni idrologiche nei GIS 
fernando.nardi@unistrapg.it 
La rimozione delle depressioni artificiali 
Celle o zone depresse 
rispetto alle celle o 
zone adiacenti
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Le funzioni idrologiche nei GIS 
fernando.nardi@unistrapg.it 
La rimozione delle depressioni artificiali 
Celle o zone depresse 
rispetto alle celle o 
zone adiacenti
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Le funzioni idrologiche nei GIS 
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La rimozione delle depressioni artificiali 
-9999 -9999 2518 2422 -9999 -9999 
-9999 -9999 2333 2230 2193 -9999 
-9999 -9999 2365 2117 2279 -9999 
2514 2386 2233 1992 2217 2189 
2314 2062 1851 2077 2249 2222 
2167 1744 2261 -9999 -9999 -9999 
1801 1888 2343 -9999 -9999 -9999 
-9999 -9999 2518 2422 -9999 -9999 
-9999 -9999 2333 2230 2193 -9999 
-9999 -9999 2365 2117 2279 -9999 
2514 2386 2233 1992 2217 2189 
2314 2062 1851 2077 2249 2222 
2167 1801 2261 -9999 -9999 -9999 
1801 1888 2343 -9999 -9999 -9999 
DEM originale DEM corretto
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Le funzioni idrologiche nei GIS 
fernando.nardi@unistrapg.it 
Le aree drenate 
http://casoilresource.lawr.ucdavis.edu/drupal/node/111
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Le funzioni idrologiche nei GIS 
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Le aree drenate 
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Conteggio celle drenanti un determinato numero di celle
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Le funzioni idrologiche nei GIS 
fernando.nardi@unistrapg.it 
Il bacino idrografico 
Selezione delle celle drenanti nella predefinita sezione di chiusura
Corso UTILIZZO DI SOFTWARE GIS PER LA REDAZIONE DI PAI Lezione 1/1 (v1.0) 
Le funzioni idrologiche nei GIS 
fernando.nardi@unistrapg.it 
Le distanze idrologiche 
La distanza stimata dalla cella alla sezione di chiusura del bacino seguendo la direzione di drenaggio
Corso UTILIZZO DI SOFTWARE GIS PER LA REDAZIONE DI PAI Lezione 1/1 (v1.0) 
Le funzioni idrologiche nei GIS 
fernando.nardi@unistrapg.it 
Le distanze idrologiche 
La distanza stimata dalla cella alla sezione di chiusura del bacino seguendo la direzione di drenaggio ovvero il tempo richiesto per effettuare il percorso (definite le velocità di scorrimento)
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Le funzioni idrologiche nei GIS 
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Le distanze idrologiche 
La distanza stimata dalla cella alla sezione di chiusura del bacino seguendo la direzione di drenaggio ovvero 
il tempo richiesto per effettuare il percorso (definite le velocità di scorrimento) 
MFD+D8 
-1 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 
WF_NORM 
0.21 
0.2 
0.19 
0.18 
0.17 
0.16 
0.15 
0.14 
0.13 
0.12 
0.11 
0.1 
0.09 
0.08 
0.07 
0.06 
0.05 
0.04 
0.03 
0.02 
0.01 
0 
x
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Reticolo idrografico 
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Dati climatici 
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Le funzioni geomorfologioche nei GIS 
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-Curve di livello 
-Pendenze 
-Declinazione
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Le funzioni geomorfologioche nei GIS 
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Analisi Idrologica e Geomorfologica su base DEM in ambiente GIS

  • 1. Corso UTILIZZO DI SOFTWARE GIS PER LA REDAZIONE DI PAI Lezione 1/1 (v1.0) Corso di «UTILIZZO DI SOFTWARE GIS PER LA REDAZIONE DI PIANI DI ASSETTO IDROGEOLOGICO (PAI)» Analisi Idrologica e Geomorfologica su base DEM in ambiente GIS Lezione Teorica fernando.nardi@unistrapg.it
  • 2. Corso UTILIZZO DI SOFTWARE GIS PER LA REDAZIONE DI PAI Lezione 1/1 (v1.0) Sommario •I modelli digitali del terreno (DEM) •Le funzioni idrologiche •Le funzioni geomorfologiche •Applicazioni fernando.nardi@unistrapg.it
  • 3. Corso UTILIZZO DI SOFTWARE GIS PER LA REDAZIONE DI PAI Lezione 1/1 (v1.0) I modelli digitali del terreno (DEM) fernando.nardi@unistrapg.it Un modello digitale del terreno (o delle elevazioni), DEM, è uno strato informativo di tipo raster (matriciale) o di tipo TIN (Triangular Irregular Network) il cui attributo sono le quote topografiche assolute GRID
  • 4. Corso UTILIZZO DI SOFTWARE GIS PER LA REDAZIONE DI PAI Lezione 1/1 (v1.0) I modelli digitali del terreno (DEM) fernando.nardi@unistrapg.it Le caretteristiche principali di un DEM sono la risoluzione spaziale e la precisione numerica GRID
  • 5. Corso UTILIZZO DI SOFTWARE GIS PER LA REDAZIONE DI PAI Lezione 1/1 (v1.0) I modelli digitali del terreno (DEM) fernando.nardi@unistrapg.it La risoluzione spaziale e’ riferita alla densità (spaziatura) di punti. La precisione definisce invece le caratteristiche delle quote (valori interi o decimali) GRID
  • 6. Corso UTILIZZO DI SOFTWARE GIS PER LA REDAZIONE DI PAI Lezione 1/1 (v1.0) I modelli digitali del terreno (DEM) fernando.nardi@unistrapg.it Sorgenti dati: •Cartografia geomorfologica (e.g. IGMI 25.000) •Rilievi sul campo (GPS, Laser scanner) •Rilievi aerei e satellitari (Lidar, SRTM, ASTER)
  • 7. Corso UTILIZZO DI SOFTWARE GIS PER LA REDAZIONE DI PAI Lezione 1/1 (v1.0) I modelli digitali del terreno (DEM) fernando.nardi@unistrapg.it Da una nuovola di punti (x,y,z) o da un set di polilinee quotate si stima la matrice GRID o la TIN TIN IDW Spline Adattato da Graeme Aggett 2001 Interpolazione dei dati:
  • 8. Corso UTILIZZO DI SOFTWARE GIS PER LA REDAZIONE DI PAI Lezione 1/1 (v1.0) I modelli digitali del terreno (DEM) fernando.nardi@unistrapg.it •Dati dell’Istituto Geografico Militare Italiano (IGMI) •Dati delle missioni NASA (SRTM, ASTER) •Prodotti commerciali DEM disponibili su larga scala:
  • 9. Corso UTILIZZO DI SOFTWARE GIS PER LA REDAZIONE DI PAI Lezione 1/1 (v1.0) I modelli digitali del terreno (DEM) fernando.nardi@unistrapg.it •Raster DTM Matrix •Passo 20m •Precisione INTERA DEM IGMI
  • 10. Corso UTILIZZO DI SOFTWARE GIS PER LA REDAZIONE DI PAI Lezione 1/1 (v1.0) I modelli digitali del terreno (DEM) fernando.nardi@unistrapg.it •Raster DTM SRTM •Passo 30m e 90m (1 km) •Precisione DECIMALE SRTM http://www2.jpl.nasa.gov/srtm/ Target Name: Earth Is a satellite of: Sol (our sun) Mission: Shuttle Radar Topography Mission (SRTM) Spacecraft: Space Shuttle Endeavour Instrument: C-Band Interferometric Radar Product Size: 9600 x 7240 pixels (width x height) Produced By: JPL Full-Res TIFF: PIA03377.tif (130.7 MB) Full-Res JPEG: PIA03377.jpg (56.09 MB)
  • 11. Corso UTILIZZO DI SOFTWARE GIS PER LA REDAZIONE DI PAI Lezione 1/1 (v1.0) I modelli digitali del terreno (DEM) fernando.nardi@unistrapg.it http://www2.jpl.nasa.gov/srtm/ Copertura SRTM Da 56 gradi suda 60 gradi nord
  • 12. Corso UTILIZZO DI SOFTWARE GIS PER LA REDAZIONE DI PAI Lezione 1/1 (v1.0) I modelli digitali del terreno (DEM) fernando.nardi@unistrapg.it •Raster DTM ASTER •Passo 30m •Precisione DECIMALE ASTER http://asterweb.jpl.nasa.gov/gdem.asp
  • 13. Corso UTILIZZO DI SOFTWARE GIS PER LA REDAZIONE DI PAI Lezione 1/1 (v1.0) I modelli digitali del terreno (DEM) fernando.nardi@unistrapg.it Copertura ASTER Da 83 gradi nord a 83 gradi sud 99% delle terre emerse http://www2.jpl.nasa.gov/srtm/
  • 14. Corso UTILIZZO DI SOFTWARE GIS PER LA REDAZIONE DI PAI Lezione 1/1 (v1.0) I modelli digitali del terreno (DEM) fernando.nardi@unistrapg.it Prodotti commerciali http://www.geoeye.com http://apollomapping.com/ http://it.wikipedia.org/wiki/Immagini_satellitari
  • 15. Corso UTILIZZO DI SOFTWARE GIS PER LA REDAZIONE DI PAI Lezione 1/1 (v1.0) Le funzioni idrologiche nei GIS fernando.nardi@unistrapg.it -Direzioni (pendenze) di drenaggio -Depressioni artificiali -Aree drenate -Bacino idrografico -Distanze idrologiche -Reticolo idrografico
  • 16. Corso UTILIZZO DI SOFTWARE GIS PER LA REDAZIONE DI PAI Lezione 1/1 (v1.0) Le funzioni idrologiche nei GIS fernando.nardi@unistrapg.it Direzioni di drenaggio Direzione di massima pendenza da una cella ad una delle otto celle adiacenti
  • 17. Corso UTILIZZO DI SOFTWARE GIS PER LA REDAZIONE DI PAI Lezione 1/1 (v1.0) Le funzioni idrologiche nei GIS fernando.nardi@unistrapg.it Pendenza Schema di celle 3x3 usato per il calcolo della PENDENZA 7.6% 10% e. g. Massima pendenza per direzione in ArcGIS - Trigonometrica s z S   (%) 100 e.g. Horn (1981) in ArcINFO 2 2 (%) 100 x y S   f  f - Differenza vettoriale 20m resolution
  • 18. Corso UTILIZZO DI SOFTWARE GIS PER LA REDAZIONE DI PAI Lezione 1/1 (v1.0) Le funzioni idrologiche nei GIS fernando.nardi@unistrapg.it Pendenza 0 Bacino dell’Ortacesus (Sardegna, Italia)
  • 19. Corso UTILIZZO DI SOFTWARE GIS PER LA REDAZIONE DI PAI Lezione 1/1 (v1.0) Le funzioni idrologiche nei GIS fernando.nardi@unistrapg.it Direzioni di drenaggio Direzione di massima pendenza da una cella ad una delle otto celle adiacenti
  • 20. Corso UTILIZZO DI SOFTWARE GIS PER LA REDAZIONE DI PAI Lezione 1/1 (v1.0) Le funzioni idrologiche nei GIS fernando.nardi@unistrapg.it La rimozione delle depressioni artificiali Celle o zone depresse rispetto alle celle o zone adiacenti
  • 21. Corso UTILIZZO DI SOFTWARE GIS PER LA REDAZIONE DI PAI Lezione 1/1 (v1.0) Le funzioni idrologiche nei GIS fernando.nardi@unistrapg.it La rimozione delle depressioni artificiali Celle o zone depresse rispetto alle celle o zone adiacenti
  • 22. Corso UTILIZZO DI SOFTWARE GIS PER LA REDAZIONE DI PAI Lezione 1/1 (v1.0) Le funzioni idrologiche nei GIS fernando.nardi@unistrapg.it La rimozione delle depressioni artificiali -9999 -9999 2518 2422 -9999 -9999 -9999 -9999 2333 2230 2193 -9999 -9999 -9999 2365 2117 2279 -9999 2514 2386 2233 1992 2217 2189 2314 2062 1851 2077 2249 2222 2167 1744 2261 -9999 -9999 -9999 1801 1888 2343 -9999 -9999 -9999 -9999 -9999 2518 2422 -9999 -9999 -9999 -9999 2333 2230 2193 -9999 -9999 -9999 2365 2117 2279 -9999 2514 2386 2233 1992 2217 2189 2314 2062 1851 2077 2249 2222 2167 1801 2261 -9999 -9999 -9999 1801 1888 2343 -9999 -9999 -9999 DEM originale DEM corretto
  • 23. Corso UTILIZZO DI SOFTWARE GIS PER LA REDAZIONE DI PAI Lezione 1/1 (v1.0) Le funzioni idrologiche nei GIS fernando.nardi@unistrapg.it Le aree drenate http://casoilresource.lawr.ucdavis.edu/drupal/node/111
  • 24. Corso UTILIZZO DI SOFTWARE GIS PER LA REDAZIONE DI PAI Lezione 1/1 (v1.0) Le funzioni idrologiche nei GIS fernando.nardi@unistrapg.it Le aree drenate Direzioni di deflusso Aree drenate Conteggio celle drenanti un determinato numero di celle
  • 25. Corso UTILIZZO DI SOFTWARE GIS PER LA REDAZIONE DI PAI Lezione 1/1 (v1.0) Le funzioni idrologiche nei GIS fernando.nardi@unistrapg.it Il bacino idrografico Selezione delle celle drenanti nella predefinita sezione di chiusura
  • 26. Corso UTILIZZO DI SOFTWARE GIS PER LA REDAZIONE DI PAI Lezione 1/1 (v1.0) Le funzioni idrologiche nei GIS fernando.nardi@unistrapg.it Le distanze idrologiche La distanza stimata dalla cella alla sezione di chiusura del bacino seguendo la direzione di drenaggio
  • 27. Corso UTILIZZO DI SOFTWARE GIS PER LA REDAZIONE DI PAI Lezione 1/1 (v1.0) Le funzioni idrologiche nei GIS fernando.nardi@unistrapg.it Le distanze idrologiche La distanza stimata dalla cella alla sezione di chiusura del bacino seguendo la direzione di drenaggio ovvero il tempo richiesto per effettuare il percorso (definite le velocità di scorrimento)
  • 28. Corso UTILIZZO DI SOFTWARE GIS PER LA REDAZIONE DI PAI Lezione 1/1 (v1.0) Le funzioni idrologiche nei GIS fernando.nardi@unistrapg.it Le distanze idrologiche La distanza stimata dalla cella alla sezione di chiusura del bacino seguendo la direzione di drenaggio ovvero il tempo richiesto per effettuare il percorso (definite le velocità di scorrimento) MFD+D8 -1 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 WF_NORM 0.21 0.2 0.19 0.18 0.17 0.16 0.15 0.14 0.13 0.12 0.11 0.1 0.09 0.08 0.07 0.06 0.05 0.04 0.03 0.02 0.01 0 x
  • 29. Corso UTILIZZO DI SOFTWARE GIS PER LA REDAZIONE DI PAI Lezione 1/1 (v1.0) Le funzioni idrologiche nei GIS fernando.nardi@unistrapg.it Le distanze idrologiche La distanza stimata dalla cella alla sezione di chiusura del bacino seguendo la direzione di drenaggio ovvero il tempo richiesto per effettuare il percorso (definite le velocità di scorrimento) Isocorrive
  • 30. Corso UTILIZZO DI SOFTWARE GIS PER LA REDAZIONE DI PAI Lezione 1/1 (v1.0) Le funzioni idrologiche nei GIS fernando.nardi@unistrapg.it Direzioni di deflusso Aree drenate Il reticolo idrografico Selezione celle drenanti un contributo minimo pari all’area soglia
  • 31. Corso UTILIZZO DI SOFTWARE GIS PER LA REDAZIONE DI PAI Lezione 1/1 (v1.0) Le funzioni idrologiche nei GIS fernando.nardi@unistrapg.it Analisi dei PIT Bacino dell’Assino DEM Risoluzione 200 m Doppio canale per effetto di estesa area piana. Fiume Chiascio IGMI 20 m Canali parallelii per presenza pit ed aree piane per un sottobacino del Lazio IGMI 20 m Versante a Pettine per effetto di estesa area piana. Fiume Chiascio IGMI 20 m Il reticolo idrografico
  • 32. Corso UTILIZZO DI SOFTWARE GIS PER LA REDAZIONE DI PAI Lezione 1/1 (v1.0) Le funzioni idrologiche nei GIS fernando.nardi@unistrapg.it DEM Correzione DEM (Depressioni/aree piane) Analisi Idrologica (Direzioni di drenaggio/ Aree drenate) Reticolo idrografico Caratteristiche della rete Idrogeomorfologia fluviale Bacino idrografico Attributi topografici ed idrologici Uso del suolo Vegetazione Dati climatici … Ancillary data
  • 33. Corso UTILIZZO DI SOFTWARE GIS PER LA REDAZIONE DI PAI Lezione 1/1 (v1.0) Le funzioni geomorfologioche nei GIS fernando.nardi@unistrapg.it -Curve di livello -Pendenze -Declinazione
  • 34. Corso UTILIZZO DI SOFTWARE GIS PER LA REDAZIONE DI PAI Lezione 1/1 (v1.0) Le funzioni geomorfologioche nei GIS fernando.nardi@unistrapg.it -Curve di livello
  • 35. Corso UTILIZZO DI SOFTWARE GIS PER LA REDAZIONE DI PAI Lezione 1/1 (v1.0) Le funzioni geomorfologioche nei GIS fernando.nardi@unistrapg.it -Pendenza Gradi Percentuale
  • 36. Corso UTILIZZO DI SOFTWARE GIS PER LA REDAZIONE DI PAI Lezione 1/1 (v1.0) Le funzioni geomorfologioche nei GIS fernando.nardi@unistrapg.it -Declinazione