Language
Country/Area
No result found
Le meraviglie della tecnologia informatica: come automatizzare la delimitazione dei bacini idrografici utilizzando modelli digitali di elevazione?
La delineazione del bacino idrografico è il processo di identificazione dei confini di un bacino idrografico, comunemente chiamato anche bacino idrografico, bacino drenante o bacino idrografico. Si tratta di un passo importante in molti campi della scienza, dell'ingegneria e della gestione ambientale, come lo studio delle inondazioni, degli habitat acquatici o dell'inquinamento dell'acqua. Storicamente, la delineazione del bacino idrografico veniva eseguita manualmente su mappe topografiche cartacee da geografi, scienziati e ingegneri. Tuttavia, con l'uso di computer e dati elettronici, a partire dagli anni '80 sono stati gradualmente sviluppati metodi automatizzati per la delineazione del bacino idrografico e questi metodi sono ora ampiamente utilizzati.
Un bacino idrografico è un'unità geografica fondamentale in idrologia, lo studio del movimento, della distribuzione e della gestione dell'acqua sulla Terra.
Gli attuali metodi automatizzati di delineazione dei bacini idrografici utilizzano principalmente modelli di elevazione digitali (DEM), ovvero set di dati che rappresentano l'altezza della superficie terrestre. La delineazione digitale dei bacini idrografici viene effettuata tramite software specializzati di modelli idrologici, come WMS, o software di sistemi di informazione geografica (GIS) come ArcGIS o QGIS, o anche utilizzando linguaggi di programmazione come Python o R, che migliorano notevolmente l’efficienza.
La storia della delineazione dei bacini idrografici artificiali
I metodi tradizionali per delineare i bacini idrografici vengono generalmente disegnati a mano su mappe topografiche cartacee o utilizzando sovrapposizioni trasparenti. I ricercatori utilizzano misuratori per stimare i bacini idrografici o digitalizzare i risultati per utilizzarli con software di mappatura. Anche nell’era digitale, la delineazione manuale dei bacini idrografici rimane una competenza utile per confermare che i confini dei bacini idrografici generati dal software siano corretti. Secondo l'U.S. Geological Survey, ci sono cinque passaggi per delineare i bacini idrografici artificiali:
- Trova un punto di interesse lungo il fiume sulla mappa, un "punto di drenaggio".
- Immagina o immagina linee d'acqua che puntano verso il basso dal ripido pendio del contorno del terreno.
- Segna i punti topografici più alti (picchi) che circondano il fiume.
- Segnare i punti (creste) lungo le linee di contorno che dividono la direzione del flusso.
- Collegare i marcatori per delineare le aree di raccolta dell'acqua.
In questo processo, i confini del bacino idrografico dovrebbero essere perpendicolari alle curve di livello e non dovrebbero attraversare i fiumi tranne che nei punti di drenaggio. Sebbene i metodi manuali siano più accurati, sono soggetti al giudizio dell'analista e in alcuni casi possono richiedere visite sul campo per confermare le caratteristiche del terreno.
Vantaggi della delineazione automatizzata dei bacini idrografici
L'utilizzo di software per delineare i bacini idrografici è molto più rapido rispetto ai tradizionali metodi manuali e i risultati sono più coerenti perché la soggettività viene eliminata. I metodi automatizzati di delineazione dei bacini idrografici sono stati ampiamente utilizzati nelle comunità scientifiche e ingegneristiche sin dagli anni '80. Negli ultimi anni, gli scienziati hanno utilizzato metodi computerizzati per delineare i bacini idrografici anche su Marte.
La delineazione automatizzata dei bacini idrografici utilizza i dati digitali del terreno per calcolare la direzione del flusso d'acqua e il flusso cumulativo attraverso modelli digitali di elevazione (DEM).
Esistono due modi principali per ottenere modelli digitali di elevazione. Il primo era attraverso la scansione e la digitalizzazione di mappe topografiche cartacee, mentre ora viene utilizzata maggiormente la tecnologia di rilevamento remoto aerea o satellitare. Per ottenere risultati affidabili nella delineazione del bacino, il modello digitale di elevazione deve prima essere elaborato o "sintonizzato" per riempire le depressioni e calcolare la direzione del flusso e le portate cumulative.
Sviluppo di strumenti software
In FORTRAN sono nati software specializzati per la delineazione dei bacini idrografici, come CATCH e DEDNM. Con l'uso di sistemi di informazione geografica (GIS) e software di modellazione idrologica, gli strumenti di delineazione dei bacini idrografici sono stati integrati in molti software GIS popolari, come ArcGIS, QGIS e GRASS GIS. Esistono anche programmi indipendenti di delineazione dei bacini idrografici come TauDEM, nonché una serie di strumenti web specifici per regione che forniscono funzionalità aggiuntive come statistiche di flusso e analisi della qualità dell'acqua.
Nel processo di automazione, come negli algoritmi di calcolo del flusso come D8 e D∞, la scelta tra diversi algoritmi influirà anche sulla precisione dei risultati.
Nonostante la notevole efficienza della delineazione elettronica dei bacini idrografici, questi metodi non sono sempre corretti perché possono derivare errori da problemi quali l'accuratezza e la risoluzione dei dati digitali del terreno. Inoltre, molte istituzioni sottolineano ancora la necessità di controllare i risultati automatizzati per verificarne l’accuratezza.
Mentre ci muoviamo verso un futuro automatizzato, come possiamo garantire che le informazioni che otteniamo ci siano effettivamente utili nella gestione ambientale
