Analisi dei bacini

Giunti a questo punto del tutorial può essere utile sperimentare alcune delle funzionalità più avanzate di GRASS per l'analisi idrologica.

Prima di tutto si devono resettare le impostazioni di regione con g.region in modo che siano le stesse del file di elevazione elevation (dalla finestra g.region impostare elevation alla voce Set region to match this raster map, controllando anche che la risoluzione sia di 30 metri).
Per questo esempio si utilizzeranno i file elevation come modello digitale del terreno, la mappa aspect per l'esposizione e slope per la pendenza.

Estrazione dei bacini

Visualizzare nel display il file elevation (DTM). L'area rappresentata è suddivisibile in una serie di bacini e sottobacini. Questa operazione può essere effettuata automaticamente utilizzando il comando r.watershed (Raster -> Hydrologic modeling -> Watershed analysis) per identificare tutti i bacini con una superficie di almeno 1 chilometro quadrato. Vengono poste una serie di richieste, per le quali si può lasciare i valori di default o lasciare il campo vuoto (le mappe non vengono richieste o create), tranne:







Interfaccia del comando r.watershed

r.watershed può essere lanciato anche in background; verificare le opzioni del modulo r.watershed con g.manual (nota: in alcuni casi r.watershed funziona meglio su DEM lisciati con un filtro sulla media dei vicini, che si esegue utilizzando il comando r.neighbors; questa operazione, nell'esempio in questione, non è fondamentale!).


Il raster bacini

La mappa in output di r.watershed identifica ogni bacino con un numero identificativo intero, che può essere individuato utilizzando la già descritta procedura di interrogazione delle mappe raster.

r.watershed dà alla mappa del bacino una color table "random". Il comando r.colors (Raster -> Manage colors -> Color tables) serve per assegnare una color table diversa alla mappa, per esempio "rainbow". Selezionare il nome della mappa bacini nella etichetta Required e "rainbow" in Colors . Per visualizzare il cambiamento di colore fare un refresh della mappa premendo sul Map Display).


Interfaccia al comando r.colors etichetta Colors

Il raster bacini e ordinamento sequenziale dei bacini imbriferi
A volte risulta utile e didatticamente valido per la comprensione dei processi elaborativi "fondere", durante la visualizzazione, le mappe dell'esposizione con la mappa dell'elaborazione effettuata: per fare ciò si utilizza il GIS Layer Manager cliccando sull'icona per aggiungere un raster e selezionando l'opzione Add shaded relief map layer: in questo caso come selezionare le opzioni come in figura.

Gestione dell'ombreggiatura

Merge della mappa dell'esposizione e di bacini

Estrazione della rete

La mappa di accumulazione calcola il numero di celle che drenano da ogni cella. I valori negativi indicano che la cella in questione riceve un certo flusso da un bacino esterno alla regione di indagine.


La mappa accumulazione

Si individuano alcuni elementi principali del reticolo idrografico, ma poco altro. Si può usare r.mapcalc per calcolare il logaritmo del valore assoluto della mappa di accumulazione, un parametro che viene utilizzato nei calcoli idrologici. si digiti nella console:

r.mapcalc 'log_accumulazione=log(abs(accumulazione)+1)'

Si visualizzi, poi, la mappa appena creata (log_accumulazione):


Parametro del modello idrologico (logaritmo della mappa accumulazione)

Usare ancora r.mapcalc per estrarre il reticolo da questa mappa di accumulo logaritmica: un buon valore di soglia è 6. Si assegna il valore 1 alle celle che hanno valore il cui logaritmo è maggiore di 6 e 0 alle altre.

r.mapcalc 'inf_fiumi=if(log_accumulazione>6)'


Il raster inf_fiumi

Per creare infine un layer vettoriale dei flussi ottenuti, in primo luogo, bisogna lanciare r.thin dal menù selezionando Raster -> Transform features -> Thin per ridurre alle dimensioni di un pixel le linee nella mappa raster binaria (inf_fiumi): il nuovo file si chiamerà thin_fiumi.

Con il comando r.to.vect selezionato da File -> Map type conversions -> Raster to vector si possono vettorializzare i corsi d'acqua ottenuti, che vengono così salvati nel file fiumi.


Interfaccia grafica al comando r.thin

Si visualizzi il vettoriale fiumi utilizzando l'icona del Display Manager (procedura già effettuata nella lezione di vettorializzazione delle curve di livello).


Mappa vettoriale fiumi

La mappa fiumi contiene dei tratti di fiume piccolissimi vicino ai bordi appartenenti a bacini esterni alla regione di lavoro. È possibile cancellare questi tratti, evidenziati in figura con le frecce azzurre, con la funzione di digitalizzazione. Selezionare nel menù a tendina in alto a destra sul Map Display l'opzione Digitize: compare una barra di bottoni per la modifica del vettoriale. La mappa da modificare si seleziona nel menù a tendina di sinistra, cliccando su fiumi.


Interfaccia per digitalizzare attiva nel Map Display

Selezionare l'icona e cliccare con il tasto sinistro del mouse sulle linee orizzontali per selezionarle e con il tasto destro per cancellarle. Alla fine dell'operazione, uscire dalla modalità di digitalizzazione cliccando l'icona e salvando le modifiche.

Sovrapporre ora la mappa vettoriale dei corsi d'acqua alla mappa dei bacini ed identificare gli spartiacque principali. Il risultato è mostrato qui sotto:


Risultati delle elaborazioni

Potrebbe essere interessante, per finire, estrarre un file vettoriale che contiene i confini dei bacini.
Per fare questo utilizzare il comando File -> Map type conversions -> Raster to vector map ed impostare i parametri come da figura


Interfaccia al comando r.to.vect

Visualizzare il file bacini creato: provare a eliminare dalla visualizzazione le entità "centroids" e ad assegnare un colore random alle aree (nella figura è stato sovrapposto anche il file fiumi per una visualizzazione più completa).


Visualizzazione della mappa vettoriale bacini e della mappa vettoriale fiumi

NOTA

La risoluzione consigliata per far funzionare i comandi relativi all'analisi di bacino è di 30 metri. È interessante eseguire delle prove per vedere se cambia qualcosa impostando la risoluzione a 10 o 50 metri.