Lo studio delle proprietà dei sedimenti è essenziale per comprendere numerosi processi che avvengono sulla superficie del nostro pianeta, come le dinamiche di corsi d’acqua e di mari, la morfologia costiera, il trasporto sedimentario eolico, fluviale o glaciale, i fenomeni di inquinamento, la distribuzione di piante ed animali, ecc. La granulometria dei sedimenti è un parametro fisico fondamentale per lo studio della superficie terrestre ed è uno strumento essenziale per la classificazione degli ambienti sedimentari (Folk and Ward, 1957; Reed et al., 1975; Taira and Scholle, 1979; McLaren and Bowles, 1985; Singer et al., 1988; Vandenberghe et al., 1997). La granulometria fornisce importanti informazioni sull’energia e la dinamica degli ambienti deposizionali aiutando a comprendere la provenienza, il trasporto e la storia dei sedimenti (Folk and Ward, 1957; Friedman, 1979; McCave and Syvitski, 1991; Pye and Blott, 2004). Negli ultimi 25 anni è considerevolmente aumentato l’interesse per i dati granulometrici negli studi ambientali, soprattutto riguardo a fenomeni di contaminazione da micro-inquinanti (Albertazzi et al., 1987; Moore et al., 1989; Hieke Merlin et al., 1992; Hathaway et al., 1994) o di erosione dei litorali. Krumbein (1933) ha introdotto l’uso dei diagrammi triangolari per classificare i sedimenti in base alla relativa granulometria. I tre membri limite di questi diagrammi mostrano le proporzioni relative dei vari componenti (per esempio la percentuale di sabbia, silt e argilla o di ghiaia, sabbia e fango). Al giorno d’oggi in letteratura sono disponibili numerosi differenti classificazioni con i relativi diagrammi triangolari. I sistemi informativi territoriali (GIS) sono frequentemente usati per generare mappe della distribuzione spaziale di varie variabili ambientali. Il recente sviluppo dell’analisi spaziale nel GIS può servire a gestire, elaborare e visualizzare dati sedimentologici come la granulometria. Questi dati sono spesso costituiti da campioni puntuali, che quindi necessitano di modelli di distribuzione spaziale per essere descritti in uno spazio continuo, che è spesso l’obiettivo di questo tipo di ricerca. L’utilizzo di algoritmi capaci di eseguire l’analisi spaziale può semplificare notevolmente l’interpretazione di dati puntuali passando da dati discreti alla rappresentazione continua nello spazio delle variabili. A questo proposito sono stati sviluppati vari tipi di interpolazione spaziale, da semplici modelli deterministici come l’Inverse Distance Weighting (IDW) a modelli geostatistici più sofisticati come il kriging. Recentemente i GIS sono stati implementati dalla map algebra, un linguaggio informatico usato nell’analisi spaziale (Tomlin, 1990). La map algebra è un insieme di espressioni matematiche applicate a dati spaziali che utilizzano operatori aritmetici, relazionali, booleani e logici con lo scopo di risolvere problemi spaziali complessi. In questo poster si presentano alcuni algoritmi di map algebra che sono stati sviluppati allo scopo di generare automaticamente le mappe della distribuzione spaziale delle classi granulometriche e di classificare automaticamente la granulometria dei sedimenti sulla base dei diagrammi triangolari più comuni, come il diagramma di Shepard (1954) e di Flemming (2000) per i sedimenti composti da sabbia, silt e argilla, Folk et al. (1970) e Blair and McPherson (1999) per quelli composti da ghiaia, sabbia e fango. La procedura proposta trova largo impiego in diversi ambiti di studio sedimentario, come (a) la classificazione della granulometria dei sedimenti in un ambiente sedimentario (b) lo sviluppo di mappe della distribuzione granulometrica dei sedimenti; (c) l’individuazione di cambiamenti e modificazioni nella distribuzione dei sedimenti sia nel tempo che nello spazio.

Sviluppo di algoritmi algebrici per la classificazione automatica della granulometria di sedimenti in ambiente GIS

MASIOL M;MOLINAROLI E
2006

Abstract

Lo studio delle proprietà dei sedimenti è essenziale per comprendere numerosi processi che avvengono sulla superficie del nostro pianeta, come le dinamiche di corsi d’acqua e di mari, la morfologia costiera, il trasporto sedimentario eolico, fluviale o glaciale, i fenomeni di inquinamento, la distribuzione di piante ed animali, ecc. La granulometria dei sedimenti è un parametro fisico fondamentale per lo studio della superficie terrestre ed è uno strumento essenziale per la classificazione degli ambienti sedimentari (Folk and Ward, 1957; Reed et al., 1975; Taira and Scholle, 1979; McLaren and Bowles, 1985; Singer et al., 1988; Vandenberghe et al., 1997). La granulometria fornisce importanti informazioni sull’energia e la dinamica degli ambienti deposizionali aiutando a comprendere la provenienza, il trasporto e la storia dei sedimenti (Folk and Ward, 1957; Friedman, 1979; McCave and Syvitski, 1991; Pye and Blott, 2004). Negli ultimi 25 anni è considerevolmente aumentato l’interesse per i dati granulometrici negli studi ambientali, soprattutto riguardo a fenomeni di contaminazione da micro-inquinanti (Albertazzi et al., 1987; Moore et al., 1989; Hieke Merlin et al., 1992; Hathaway et al., 1994) o di erosione dei litorali. Krumbein (1933) ha introdotto l’uso dei diagrammi triangolari per classificare i sedimenti in base alla relativa granulometria. I tre membri limite di questi diagrammi mostrano le proporzioni relative dei vari componenti (per esempio la percentuale di sabbia, silt e argilla o di ghiaia, sabbia e fango). Al giorno d’oggi in letteratura sono disponibili numerosi differenti classificazioni con i relativi diagrammi triangolari. I sistemi informativi territoriali (GIS) sono frequentemente usati per generare mappe della distribuzione spaziale di varie variabili ambientali. Il recente sviluppo dell’analisi spaziale nel GIS può servire a gestire, elaborare e visualizzare dati sedimentologici come la granulometria. Questi dati sono spesso costituiti da campioni puntuali, che quindi necessitano di modelli di distribuzione spaziale per essere descritti in uno spazio continuo, che è spesso l’obiettivo di questo tipo di ricerca. L’utilizzo di algoritmi capaci di eseguire l’analisi spaziale può semplificare notevolmente l’interpretazione di dati puntuali passando da dati discreti alla rappresentazione continua nello spazio delle variabili. A questo proposito sono stati sviluppati vari tipi di interpolazione spaziale, da semplici modelli deterministici come l’Inverse Distance Weighting (IDW) a modelli geostatistici più sofisticati come il kriging. Recentemente i GIS sono stati implementati dalla map algebra, un linguaggio informatico usato nell’analisi spaziale (Tomlin, 1990). La map algebra è un insieme di espressioni matematiche applicate a dati spaziali che utilizzano operatori aritmetici, relazionali, booleani e logici con lo scopo di risolvere problemi spaziali complessi. In questo poster si presentano alcuni algoritmi di map algebra che sono stati sviluppati allo scopo di generare automaticamente le mappe della distribuzione spaziale delle classi granulometriche e di classificare automaticamente la granulometria dei sedimenti sulla base dei diagrammi triangolari più comuni, come il diagramma di Shepard (1954) e di Flemming (2000) per i sedimenti composti da sabbia, silt e argilla, Folk et al. (1970) e Blair and McPherson (1999) per quelli composti da ghiaia, sabbia e fango. La procedura proposta trova largo impiego in diversi ambiti di studio sedimentario, come (a) la classificazione della granulometria dei sedimenti in un ambiente sedimentario (b) lo sviluppo di mappe della distribuzione granulometrica dei sedimenti; (c) l’individuazione di cambiamenti e modificazioni nella distribuzione dei sedimenti sia nel tempo che nello spazio.
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