Integrazione tra rilievi GPS ed elaborazioni GIS per il

Integrazione tra rilievi GPS ed elaborazioni GIS per il rilievo topografico
dell’area del Forte di San Andrea sulla Via Appia Antica, tra Fondi e Itri
(Lazio meridionale)
Cinzia Bacigalupo. Consiglio Nazionale delle Ricerche (CNR) - Istituto per le Tecnologie applicate ai Beni
Culturali (ITABC), [email protected]
Paola Carfora. Seconda Università degli Studi di Napoli (SUN) - Dipartimento di Lettere e Beni Culturali.
(DILBEC), [email protected]
Anna De Meo. CNR – ITABC, [email protected]
Emiliano Di Luzio. CNR – ITABC, [email protected]
Andra Di Somma. CNR – ITABC, [email protected]
Tommaso Leti Messina CNR – ITABC, [email protected]
Parole chiave: Rilievo GPS, DEM, Geoarcheologia, Appia antica
ABSTRACT
Nell’ambito di un progetto FIRB (i.e. Futuro in Ricerca di Base) dedicato allo studio interdisciplinare
dell’antico tracciato della Via Appia al valico dei Monti Aurunci, tra Fondi e Itri (LT), è stata completata una
campagna di rilievo topografico attraverso un sistema GPS e l'impiego di una stazione totale.
In questo settore l'antico tracciato stradale attraversa le gole di S. Andrea, dove l'articolata topografia dei
rilievi carbonatici circostanti ha reso necessari numerosi interventi ingegneristici per la costruzione dell'opera
(IV-II a.C.) e per il suo mantenimento nelle epoche successive.
I punti del rilievo topografico, dopo essere stati importati in ArcGIS Desktop, sono stati riclassificati su base
tipologica per completare una documentazione georeferenziata della topografia locale e delle strutture di
interesse geo-archeologico. Attraverso operazioni di interpolazione è stato poi realizzato un DEM ad alta
risoluzione, utilizzando come barrier polyline quegli elementi antropici che hanno comportato variazioni
significative del naturale andamento topografico. Il risultato di tali operazioni ha permesso l'accurata
documentazione delle opere di profilatura dei versanti e delle modificazioni del paesaggio più localizzate
quali aree di cava e tagli rupestri. Questi elementi hanno contribuito sensibilmente al miglioramento della
documentazione topografica e geoarcheologica nell'area in esame.
1.
Introduzione
Il presente lavoro è parte del progetto FIRB “Il paesaggio di una grande strada romana. Modello di approccio
multidisciplinare per una ricostruzione diacronica applicato alla via Appia al valico degli Aurunci” coordinato
dall’Istituto per le Tecnologie Applicate ai Beni Culturali del CNR in collaborazione con il Dipartimento di
Lettere e Beni Culturali della Seconda Università degli Studi di Napoli.
L’area complessiva di intervento corrisponde ad un tratto dell’antica Via Appia che si sviluppa per circa tre
km parallelamente alla moderna strada statale, tra le località di Fondi ed Itri (LT). Questo settore della regina
viarum é dominato, a circa metà del percorso, dalle rovine di un forte di età napoleonica, il Forte S. Andrea
(che prende il nome dal fossato su cui si affaccia verso nord). Tale struttura ingloba i resti di un luogo di culto
di epoca romana probabilmente dedicato al dio Apollo (Figura 1).
Su quest’ultima zona si sono concentrate le indagini del presente lavoro. È stata completata infatti una
campagna di rilevo topografico allo scopo di definire in maniera dettagliata l’andamento delle quote. La
finalità è la realizzazione, attraverso l’impiego di operatori di analisi spaziale in ambiente GIS, di un DEM ad
alta risoluzione. Per l’acquisizione delle quote è stato impiegato un sistema GPS Topcon R5 ed una
Stazione Totale GPT 7503. Le analisi GIS sono state effettuate con una piattaforma ArcGIS Desktop
provvista di estensioni 3D Analyst e Spatial Analyst.
2. L’esigenza
Lungo il tracciato dell’antica Via Appia, l’area che circonda il Forte di San Andrea è significativa per la
presenza, tra l’altro, di numerose strutture di origine antropica. Infatti, rimangono visibili più interventi di
natura ingegneristica realizzati nelle diverse epoche storiche a partire dall’età romana fino a quella
borbonica.
Dunque emergono strutture sovrapposte con funzioni diverse, tra cui opere di sistemazione dei versanti quali
terrazzamenti e imponenti sostruzioni che modificano sostanzialmente l'originario aspetto del paesaggio,
anche per lunghi tratti. Inoltre, in alcuni settori più localizzati della zona di indagine, sono evidenti delle
brusche variazioni nell’andamento topografico causate da strutture naturali come faglie o da altre opere di
natura antropica, quali i numerosi fronti di cava che tagliano in maniera netta i versanti.
In primo luogo, quindi, é emersa nel corso del progetto la necessità di documentare attraverso un rilievo
topografico di dettaglio, l'insieme delle modificazioni antropiche arrecate al paesaggio naturale, per averne
anche una migliore comprensione.
Si è pertanto realizzato un modello digitale delle quote ad elevata risoluzione che rispondesse in maniera
opportuna alle necessità del lavoro. Nel contesto dello stesso progetto, il DILBEC ha provveduto alla
realizzazione di una restituzione aerofotogrammetrica di un area molto più ampia di quella trattata in questo
contributo, entro la quale invece si é deciso di acquisire ulteriore documentazione.
3.
La soluzione
Sull’area in questione si é intrapresa nel 2015 una campagna di misure che ha portato all'acquisizione in
diverse fasi di circa 4.300 punti quotati. Si é proceduto sul terreno utilizzando un GPS differenziale in
modalità di lavoro continua, con misurazioni prese ogni due metri e, per alcuni settori anche ogni metro
(Figura 1).
Durante i surveys topografici é stata inoltre impiegata una stazione topografica per quei settori difficili da
raggiungere con il GPS, posizionandola su punti di stazione in modo tale da materializzare sul terreno una
poligonale chiusa con ulteriori collegamenti di controllo.
Successivamente, le misure sono state inserite tramite opportuna georeferenziazione, in ArcGIS Desktop.
Per quelle aree dove l'andamento topografico si mostrava regolare e non alterato da modificazioni
antropiche, sono stati digitalizzati altri punti con l’ausilio della cartografia digitale acquisita dalla Regione
Lazio; allo scopo di rendere il più omogenea possibile la distribuzione dei punti sull’intera area di interesse.
Successivamente i punti quotati sono stati codificati secondo delle classi tipologiche, per distinguere:
 le quote prese direttamente sulla superficie topografica per la costruzione del DEM;
 i punti a quote diverse sui rilevati;
 i punti sulla sommità dei rilevati.
Questi ultimi, indicati in classificazione come “TOP MURO”, sono stati utilizzati localmente per identificare
delle "linee di barriera" in corrispondenza di quelle strutture antropiche che nell'area studiata generano
brusche interruzioni della morfologia del terreno. Tali linee di barriera (barrier polyline), una volta inserite
negli algoritmi di interpolazione, hanno incrementato il dettaglio del DEM che, altrimenti, non avrebbe
restituito un modello verosimile della morfologia reale (Figura 2).
Il prodotto finale realizzato (Figura 3) tuttavia non può essere definito come un DSM (Digital Surface Model)
in quanto non comprende le quote degli elementi antropici in rilevato presenti sul terreno che non
determinano variazioni nella morfologia locale (es. murature).
Figura 1. Distribuzione dei punti del rilievo topografico riportate sulla cartografia vettoriale della Regione
Lazio (SITR, Sistema Informativo Territoriale Regionale) e localizzazione delle linee di barriera (in verde).
4.
Il cambiamento
Dall’elaborazione di 4.300 di valori di quota rilevati sul terreno, si é derivato un modello dell’andamento delle
elevazioni coerente con la situazione reale.
Al fine di rendere il modello più leggibile è stata applicata una vestizione grafica idonea. In primo luogo,
attraverso l’utilizzo del software Google Earth Pro, si é proceduto al download di un’immagine ad alta
risoluzione (1m) dell’intera area di studio in formato PDF. Per rendere leggibile tale immagine in ArcGis è
stato necessario convertirla in un formato più adatto (.jpeg). Tale operazione è risultata possibile impiegando
il software freeware "Smallpdf".
Successivamente questa immagine è stata ritagliata in settori di dimensioni più piccoli rispetto all’estensione
complessiva dell’area indagata. Ciò allo scopo di facilitare la georeferenziazione e non creare deformazioni
accentuate. Quindi, sono stati estrapolati quattro settori, georeferenziati e, infine, mosaicati per riproporre
l’immagine nella sua interezza.
L’immagine estrapolata da Google Earth Pro si è rivelata maggiormente integrabile con i dati di quota rilevati
rispetto alle ortofotocarte del SITR. Difatti determinate evidenze morfologiche risultano avere un livello di
nitidezza superiore che ha aumentato il livello di conoscenza e permesso una più approfondita analisi delle
trasformazioni territoriali.
Nelle figure 2 e 3 sono visibili le immagini da satellite di Google Earth Pro integrate in ArcScene
rispettivamente con il DEM (risoluzione 1m) ricostruito a partire dal rilievo topografico senza alcun
accorgimento nelle operazioni di interpolazione e quello realizzato con l'inserimento delle barrier polyline.
Risulta evidente, nel secondo caso, l'effetto realizzato dalle sostruzioni che fiancheggiano il tracciato
stradale verso il Fosso di S. Andrea e la presenza di alcune aree di cava nei dintorni dell'omonimo forte.
Figura2. Immagine da satellite (Google Earth Pro) sovrapposta al DEM ricostruito senza le barrier polyline.
Figura 3. Immagine da satellite (Google Earth Pro) sovrapposta al DEM elaborato in questo lavoro.
Riferimenti
Biagi L. (2009), I fondamentali del GPS, Geomatic Workbooks, Vol. 8, 2009 (disponibile online:
http://geomatica.como.polimi.it/workbooks/n8/)
Dainelli N., Bonechi F., Spagnolo M. and Canessa A. (2008). Cartografia Numerica – Manuale Pratico per
l’utilizzo dei GIS, Dario Flaccovio Editore, Palermo, Italy.
Ghilani C. D., Wolf P. R. (2012), Elementary Surveying. An Introduction to Geomatics, Prentice Hall, Upper
Saddle River, USA.
Leica Geosystems (2003). Il sistema GPS - applicazioni e sviluppi nel rilievo del territorio, Maggioli Editore,
Santarcangelo di Romagna, Italy.
Quilici L. (2003). Il Tempio di Apollo ad clivum Fundanum sulla Via Appia al valico di Itri, "L'Erma" di
Bretschneide, Roma, Italy.
Quilici L. (2008). Land Transports, Roads and Bridges, The Oxford Handbook of Engineering and
Technology in the Classical World, Oxford, Great Britain.
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