Implementazione di un sistema informativo geografico per la

Implementazione di un sistema informativo geografico per la
zonazione agricola (olivicola e viticola) nella Valle Telesina
M. Buonanno1, F. Terribile2, M. Tosca1, P. Magliulo1, A.P. Leone1
1
C.N.R. - I.S.A.FO.M.Sez. di Napoli
Via Patacca, 85 - 80056 Ercolano (NA) – ITALIA
Tel. 081.574.6606/6575 - Fax 081.7718045
E-mail: [email protected]
2
Dipartimento di Scienze del Suolo, della Pianta e dell'Ambiente
Sez. di Scienze Chimico-Agrarie
Università degli Studi di Napoli Federico II
Via Università, 100 80055 Portici (NA)
Tel. 081.7885211 - Fax 081.7755130
Abstract: The setting up of a GIS of the territoty of Valle Telesina (Southern Italy, Prov. of Benevento) is
reported. The aim of the project is to archive environmental information useful for subsequent evaluation
of land suitability for high quality Olive and Vine cultivations.
INTRODUZIONE
L’analisi integrata delle risorse ambientali può essere oggi
vantaggiosamente sviluppata mediante l’uso di sistemi
informativi geografici computerizzati (GIS) [4,5]. Tali
sistemi permettono di immagazzinare ed integrare in un
unico database la distribuzione e le caratteristiche
descrittive degli oggetti o dei fenomeni analizzati (es.
vegetazione, suolo, temperature, altimetria, ecc.).
L'insieme di tali informazioni tematiche può essere
utilizzato, oltre che per l'analisi sintetica dei fenomeni
suddetti, per l'implementazione di modelli funzionali e di
distribuzione.
Le attività descritte in questa relazione costituiscono la
fase preparatoria di un successivo lavoro di analisi delle
attitudini agricole del territorio della Valle Telesina. Gli
obiettivi di questo progetto sono stati:
a) costituire un primo nucleo di un sistema informativo
territoriale da utilizzare successivamente nella valutazione
delle attitudini alla coltivazione dell’Olivo e della Vite
nell'area di studio;
b) produrre dei documenti cartografici convenzionali, utili
alla descrizione dei temi inseriti nel GIS.
L’AREA DI STUDIO
L'area di studio è costituita dalla Valle Telesina. Essa
ricade in 13 Comuni del settore occidentale della
Provincia di Benevento (Reg. Campania), per una
superficie totale di circa 20.000 ettari.
La valle coincide con il medio e basso corso del Fiume
Calore, fino alla confluenza di quest’ultimo con il Fiume
Volturno. Essa è limitata a nord ed a sud rispettivamente
dagli horst carbonatici del gruppo Matese-Monte
Maggiore e del gruppo Taburno-Camposauro, entrambi
ad andamento est-ovest. La giustapposizione di tali
elementi morfostrutturali comporta notevoli escursioni di
quota tra il fondovalle (34 metri) e le cime dei rilievi
carbonatici (1390 metri della cima del Camposauro).
Fig. 1. Inquadramento geografico dell’area di
studio.
Nell’area di studio si riconoscono una serie di morfotipi,
di varia genesi, raccordanti il fondovalle con i ripidi
versanti dei massicci carbonatici.
Lungo il corso del Fiume Calore si rinvengono, in destra e
sinistra orografica, una serie di terrazzi alluvionali
delimitati da scarpate di erosione fluviale. In destra
orografica questi si raccordano ai versanti carbonatici
mediante le porzioni relitte di una superficie d’erosione
(glacis d’erosione) debolmente inclinata verso l’asta
fluviale. In sinistra orografica, invece, i terrazzi si
raccordano al versante settentrionale del Camposauro
attraverso un serie di conoidi alluvionali tra loro
coalescenti e, più a monte, una falda detritica stratificata.
Più a valle, in prossimità della confluenza tra Calore e
Volturno questa sequenza di forme si interrompe, e lascia
Atti del Convegno CNR-ISAFOM, Portici (NA), 24-25 Settembre 2002
posto a nord del Calore alla piana di Telese, San
Salvatore Telesino ed Amorosi, mentre a sud subentra un
sistema di basse colline flyshoidi.
Molto variabile è anche la natura litologica dell’area. La
zona di fondovalle è occupata da depositi alluvionali
(limi, sabbie e ghiaie), localmente associati depositi
piroclastici ascrivibili alla formazione del Tufo Grigio
Campano.
La base dei versanti è coperta dai detriti provenienti dalla
disgregazione dei rilievi che vanno a costituire grosse
conoidi alluvionali e falde di detrito.
Le aree collinari sono invece associate a terreni
flyschioidi o argillosi.
Su tutta l’area dominano i massicci carbonatici del gruppo
Matese - Monte Maggiore a nord e del TaburnoCamposauro a sud. Essi sono costituiti da una parte basale
di natura dolomitica, una centrale calcareo-dolomitica ed
una sommitale calcarea.
-
Idrografia superficiale (corsi d’acqua e sorgenti)
-
Uso del suolo attuale
Unità di paesaggio
Suolo
Parametri climatici
deficit idrico, ecc.)
(pluviometria,
termometria,
Come cartografia di base è stata scelta la vecchia serie a
scala 1.25.000 (Serie 25V) dell’Istituto Geografico
Militare (IGM). L’area di studio ricade in 8 tavolette.
Una volta inserita nel GIS, tale cartografia è servita sia da
‘base’ di riferimento geografico, che per l’estrazione di
altri livelli informativi.
Il limite dell'area di studio è stato definito sulla base della
cartografia IGM (Serie 25V) seguendo i confini
amministrativi dei 13 comuni nei quali ricade l'area di
studio.
Nel territorio della Valle Telesina si possono riconoscere
due tipologie di uso: le zone di fondovalle e collinari, a
minore pendenza, caratterizzate da intensa attività
agricola (vigneti da vino, oliveti, produzione di foraggio);
la zona montana caratterizzata da un paesaggio seminaturale, dove le dinamiche naturali dominano su quelle
antropiche (sfruttamento estensivo dei pascoli e gestione
dei boschi).
Il DEM è stato creato partendo da informazioni
altimetriche tratte dalle tavolette IGM a scala 1:25.000, e
più precisamente inserendo nel GIS una selezione di
isoipse e punti quotati.
Negli ultimi venti anni la coltura della vite si è sviluppata
notevolmente occupando gran parte del terre ‘basse’,
mentre gli oliveti, nonostante una riqualificazione degli
impianti, hanno mantenuto la loro collocazione in una
fascia altimetrica più elevata ed a pendenza maggiore.
L’idrografia superficiale e le sorgenti sono state anch’esse
tratte dalla cartografia a scala 1:25.000 dell’IGM (Serie
25V).
MATERIALI E METODI
I livelli informativi inseriti nel GIS e le fonti dei dati
La pianificazione del database GIS è stata preceduta da
una fase di analisi delle variabili in gioco, delle loro
presumibili relazioni e del loro peso relativo.
Nonostante nella definizione della vocazione di un
territorio ad una certa coltivazione contino anche le
variabili socio-economiche ed infrastrutturali, in questa
fase si è data priorità ai fattori non antropici ed in
particolare a quelli ambientali. La scelta dei dati da
inserire nel database GIS è così caduta sui seguenti temi:
-
Cartografia di base
-
Esposizioni
Limiti dell’area di studio
Modello altimetrico del terreno (DEM – Digital
Elevation Model)
Le pendenze e le esposizioni sono state calcolate sulla
base del DEM sfruttando le funzioni di analisi del GIS.
I temi delle unità di paesaggio e del suolo sono stati
inseriti nel GIS a partire da cartografia a scala 1:25.000
frutto di un intenso lavoro di fotointerpretazione e
rilevamento di campo compiuto da un gruppo di pedologi
nell’ambito del progetto U.O.T. [2]. Alla carta dei suoli è
stato associato un database contenente le informazioni
annotate sulle schede di rilevamento pedologico.
Il livello informativo dell’uso del suolo attuale è stato
creato a partire da una carta a scala 1:25.000 prodotta
nell’ambito
di
questo
progetto
mediante
fotointerpretazione e restituzione manuale [3].
Per la georeferenziazione dei dati cartografici è stato
prescelto il sistema di riferimento Roma 1940 GaussBoaga.
L’informatizzazione dei documenti cartografici
I dati raccolti nel corso di questo progetto sono stati
informatizzati mediante l'uso di vari software scelti in
funzione delle metodiche di digitalizzazzione prescelte:
Pendenze
Atti del Convegno CNR-ISAFOM, Portici (NA), 24-25 Settembre 2002
•
•
•
•
PC ARC/INFO v.3.5.1 della ESRI - software GIS,
sfruttato per la digitalizzazione su tavolo
digitalizzatore e l'editing delle coverage;
ArcView v.3.1 della ESRI - software GIS, mediante
il quale è stata anche compiuta la digitalizzazione a
video su sfondo raster georeferenziato, l'analisi dei
dati e la stampa degli elaborati cartografici finali;
ENVI v.3.1 della Research Systems – software di
elaborazione d’immagini telerilevate, usato per la
georettificazione delle immagini raster;
RasterToVector della Able Software – applicato nella
vettorializzazione di uno dei temi cartografici;
Varie sono state le procedure utilizzate per
l’informatizzazione dei dati, scelte a secondo della natura
del documento di partenza e comunque con il criterio
dell’ottimizzazione dei tempi di inserimento.
La cartografia di base, per esempio, è stata inserita nel
GIS in formato raster (TIFF) mediante scansione a 100dpi
e successiva rettificazione e georeferenziazione mediante
le apposite routine del software ENVI v.3.1.
Il limite dell'area di studio, la Carta dei Suoli e la
distribuzione spaziale dei punti di campionamento
pedologico sono stati invece digitalizzati manualmente
utilizzando un tavolo digitalizzatore A00 e le apposite
routine di PC ARC/INFO (Edit, ArcEdit, Clean, Build,
ecc.).
L'idrografia superficiale è stata informatizzata mediante
digitalizzazione a video in ambiente ArcView. Dallo
sfondo raster della cartografia di base sono stati estratti i
corsi d'acqua e le linee d'impluvio, gli specchi d'acqua e le
sorgenti.
La Carta dell'uso del suolo attuale è stata infine inserita
nel GIS utilizzando una procedura di rasterizzazione e
successiva vettorializzazione dei limiti delle unità di uso.
Tale tecnica si dimostra molto più rapida e talvolta più
precisa della digitalizzazione manuale quando sia
possibile estrarre dallo 'sfondo' e manipolare
esclusivamente gli elementi geometrici d'interesse.
La creazione del modello altimetrico del terreno (DEM –
Digital Elevation Model) è stata la fase che ha richiesto
più impegno, soprattutto in termini di tempo necessario
all'inserimento e verifica dei dati. Dalle tavolette IGM
sono stati estratti i seguenti elementi cartografici:
a) isoipse (ogni 25m e laddove disponibili ogni 5 metri);
b) punti quotati;
c) punti quotati stimati, lungo i fiumi (ogni 100m lineari);
per un totale di ca. 8.700 elementi puntiformi e lineari. Ad
ognuno di questi elementi è stata associata la relativa
quota sul livello del mare così come riportata sulla
cartografia di riferimento.
Da questa banca dati, ottenuta mediante digitalizzazione a
video in ambiente ArcView, si è quindi derivato un primo
modello altimetrico continuo sotto forma di un TIN
(Triangulated Irregular Network). Si è scelto tale sistema
di spazializzazione dei dati poichè è quello che meno
degli altri risente della campionatura delle quote lungo le
isoipse, evitando il tipico aspetto a 'terrazzi' del DEM. Gli
altri sistemi di interpolazione si dimostrano invece
migliori nel caso di campionamento su griglia o più o
meno casuale.
L’estrazione di informazioni dalla banca dati
mediante operazioni di interrogazione ed analisi
Terminata la fase di inserimento dei dati nel sistema
informativo si è proceduto ad operare una prima
manipolazione degli stessi al fine di estrarre alcuni temi
derivati (DEM raster, matrice delle esposizioni e delle
pendenze) ed una serie di informazioni statistiche di
sintesi. Tali operazioni sono state tutte portate a termine
in ambiente ArcView.
La produzione del DEM raster e dei temi ‘Esposizioni’ e
‘Pendenze’
Partendo dal TIN precedentemente prodotto, si è
proceduto a calcolare i seguenti temi derivati, utili ad una
migliore descrizione della topografia:
a) un DEM raster a passo 10m, e da questo
b) un raster delle pendenze del terreno espresse in gradi
c) un raster delle classi di esposizione (azimut)
Per ottenere ciò è stata attivata l’estensione ‘Spatial
Analyst’ di ArcView.
L’estrazione di parametri statistici descrittivi di base
Al fine di definire le caratteristiche salienti di ogni tema
inserito nel GIS, sono stati calcolati alcuni parametri
statistici descrittivi mediante l’interrogazione delle
rispettive tabelle degli attributi.
Nel caso delle coverage relative all’idrografia
superficiale, al suolo ed all’uso del suolo attuale sono stati
di volta in volta calcolati il numero di oggetti, la
lunghezza o l’area totale di ogni classe di elementi
cartografici e quindi loro consistenza percentuale.
Nel caso del DEM e dei temi ‘Pendenze’ ed
‘Esposizioni’, matrici costituite da variabili continue, si è
proceduto a calcolare sia alcuni parametri statistici
descrittivi (minimo, massimo, range, media, deviazione
standard) che le frequenze dei valori suddivisi in intervalli
predefiniti.
I parametri statistici sono stati ottenuti utilizzando
l’estensione ‘Spatial Analyst’.
L’analisi delle frequenze è stata invece compiuta
predisponendo per ogni tema una legenda nella quale i
valori continui fossero suddivisi in intervalli utili alla
descrizione dello stesso, quindi applicando il comando
Atti del Convegno CNR-ISAFOM, Portici (NA), 24-25 Settembre 2002
‘Histogram’ ed esportando in EXCEL il file .DBF
associato all’istogramma prodotto.
L’analisi della distribuzione di quote, pendenze ed
esposizioni nelle classi di uso del suolo e pedologiche
Oltre alla descrizione dei singoli temi inseriti nel GIS è
stato ritenuto utile iniziare uno studio preliminare delle
relazioni spaziali tra essi esistenti, con la finalità di
fornire conferme o spunti di riflessione al gruppo degli
agronomi, fisiologi e pedologi coinvolti nel progetto.
Fig. 2. Il DEM derivato dai dati altimetrici (in
azzurro i principali corsi d’acqua).
30,0
27,8
26,0
25,0
20,0
Frequenza %
Anche in questo caso, l’analisi della distribuzione di
quote, pendenze ed esposizioni in ognuna delle classi di
uso e di suolo è stata compiuta mediante i comandi
‘Summarize Zones’ ed ‘Histogram Zones’ disponibili
nell’estensione ‘Spatial Analyst’ utilizzando le classi di
poligoni di uso e di suolo come ‘Zones’. I due comandi
suddetti hanno fornito rispettivamente i parametri
statistici descrittivi (minimo, massimo, range, media,
deviazione standard) e le frequenze di distribuzione nelle
varie classi di uso e pedologiche degli intervalli di
altitudine, pendenza ed esposizione.
15,0
13,3
10,0
5,8
5,0
2,6
1,2
Per la descrizione dei risultati si rimanda al report citato
in bibliografia [1].
L’analisi delle relazioni spaziali tra classi di uso del suolo
e suoli
Anche l’analisi delle relazioni spaziali tra classi di uso del
suolo e suoli è stata compiuta in ambiente ArcView.
I dati di partenza sono stati la coverage del tema ‘Uso del
Suolo al 1990’ e la coverage del tema ‘Suoli’.
La tabella delle coincidenze tra classi di uso e tipologie di
suolo è stata ottenuta mediante un’operazione di incrocio
(overlay) di questi due temi, seguita dall’estrazione
automatica di dati di sintesi.
Per la descrizione dei risultati si rimanda al report citato
in bibliografia [1].
3,0
2,0
3,8
4,7
3,9
4,0
1,6
0,3
0,0
1300 1390
1200 1300
1100 1200
1000 1100
900 1000
800 - 900 700 - 800 600 - 700 500 - 600 400 - 500 300 - 400 200 - 300 100 - 200 34 - 100
Fasce altimetriche (m s.l.m.)
Fig. 3. Distribuzione percentuale delle quote nelle
varie fasce altimetriche.
Le esposizioni e le pendenze
Le esposizioni prevalenti nell’area di studio ricadono
rispettivamente nel terzo quadrante (Sud-Ovest) alla
destra orografica del F.Calore e nel quarto (Ovest-Nord)
alla sinistra orografica dello stesso fiume (Figg. 4 e 5).
La pendenza del terreno (Fig. 6) si distribuisce come
mostrato nel grafico in Fig. 7. I valori statistici descrittivi
di tale variabile espressi in gradi sono i seguenti:
Pendenza minima ………..
Pendenza massima ………
Pendenza media …………
Dev.Stand. ………..……..
RISULTATI
Vengono qui riassunti, per ogni singolo livello tematico, i
risultati dell'interrogazione preliminare del database
cartografico.
0°
82°
12°
12°
Modello altimetrico del terreno (DEM – Digital
Elevation Model)
Dall’interrogazione del DEM scaturisce che il territorio
analizzato ha il seguente sviluppo altimetrico espresso in
metri s.l.m. (vedi anche Fig. 2 e 3):
Quota minima …………..
34
Quota massima ………… 1390
Range ………………….. 1356
Quota media ………..….
323
Dev.Stand. ……………..
320
Fig. 4. La carta delle esposizioni (in verde scuro i
principali corsi d’acqua).
Atti del Convegno CNR-ISAFOM, Portici (NA), 24-25 Settembre 2002
20,0
18,0
16,0
14,0
Frequenze %
12,0
10,0
8,0
6,0
4,0
2,0
0,0
Piano
Nord
Nord-Est
Est
Sud-Est
Sud
Sud-Ovest
Ovest
Nord-Ovest
Fig. 5. Distribuzione delle esposizioni.
Fig. 8. L’idrografia superficiale (impluvi, torrenti,
fiumi, laghi e sorgenti).
I Suoli
I suoli della Valle Telesina si originano e distribuiscono
nei seguenti sistemi pedogenetici: dei terrazzi fluviali
antichi (51%), dei rilievi montuosi calcarei (28%), delle
conoidi e fasce detritiche pedemontane (12%), delle
pianure alluvionali (9%).
Fig. 6. La carta delle pendenze (in azzurro i
principali corsi d’acqua).
50,0
45,0
40,0
35,0
Frequenze %
30,0
25,0
20,0
15,0
10,0
5,0
0,0
0-8
8 - 16
16 - 25
25 - 33
33 - 41
41 - 49
Pendenze in gradi
49 - 58
58 - 66
66 - 74
74 - 82
Fig. 9. La carta dei suoli. Con le tonalità di grigio
sono individuati i suoli del sistema delle pianure
alluvionali, con quelle dell’azzurro e del verde i
suoli del sistema dei terrazzi fluviali antichi, con
quelle del giallo i suoli del sistema delle conoidi e
delle falde di detrito, con quelle dell’arancio, rosa
e del viola i suoli del sistema dei rilievi montani
calcarei.
Fig. 7. Distribuzione delle pendenze (in gradi).
20
20
L’idrografia superficiale (corsi d’acqua e sorgenti)
16
16
14
12
12
12
12
Presenza %
Lo sviluppo complessivo del reticolo idrografico (vedi
Carta allegata) è di circa 1.280 Km, di cui il 17%
costituito da linee d’impluvio, il 77% da torrenti
(stagionali o perenni) ed il 5% dal corso dei fiumi Calore,
Volturno e Titerno.
Le sorgenti, concentrate principalmente nel territorio alla
destra orografica del F.Calore, sono in totale 293, delle
quali 228 perenni.
L’unico specchio d’acqua presente nella Valle Telesina è
il piccolo laghetto di Telese di circa 4 ettari.
18
10
9
8
8
6
5
4
3
3
COS
COC
2
0
PAL
TEA
TEC
TET
COL
PED
MOL
MOT
Ambienti
Fig. 10. Estensione percentuale degli ‘Ambienti’
pedogenetici nell’area di studio.
Atti del Convegno CNR-ISAFOM, Portici (NA), 24-25 Settembre 2002
L’uso del suolo attuale
Le tipologie di uso del suolo ad oggi più diffuse in Valle
Telesina sono quelle delle colture specializzate di Vite ed
Olivo (6.437 e 3.471 ha) e quelle dei boschi di latifoglie
decidue a Castagno o Faggio (1.346 ha) (Fig. 11).
Fig. 11. La carta dell’uso del suolo attuale. In viola
sono indicati i vigneti, in verde oliva gli oliveti ed
in verde scuro i boschi di Castagno o Faggio.
BIBLIOGRAFIA
[1] Buonanno M. (2000) Implementazione di un Sistema
Informativo Territoriale finalizzato alla valutazione delle
attitudini alla coltivazione dell'Olivo nella Valle Telesina.
CNR-ISPAIM, Report tecnico N.5/2000.
[2] CNR-ISPAIM - Regione Campania (1996) La Carta
dei Suoli della Valle Telesina (BN). Rapporto conclusivo
Convenzione U.O.T. - Reg. CEE 2052/88, Obiettivo 1,
"Sviluppo della divulgazione agricola e delle attività
connesse".
[3] Fuschini V. (2000) Note alla Carta dell’Uso del Suolo
della Valle Telesina. CNR-ISPAIM, Report tecnico.
[4] Literio M., di Gennaro A., Freschi P., Leone A.P.,
Motti R., Santopolo A., Terribile F. (1993) Un sistema
informativo teritoriale per la gestione delle areee a
pascolo del territorio della regione Molise. Genio Rurale,
n.6 : 29-40.
[5] Napoli R., Costantini E.A.C., Gardin L. (1999)
Metodologia di costruzione di un sistema informativo
pedologico per le valutazioni agro-ambientali a scala di
dettaglio e semi-detaglio. Agricoltura e Ricerca.
Atti del Convegno CNR-ISAFOM, Portici (NA), 24-25 Settembre 2002