|
ISOMAP
è un programma per il trattamento di dati tridimensionali,
orientato in particolare alle discipline legate alla geoingegneria;
le opzioni di calcolo disponibili in ISOMAP ne fanno uno strumento
ideale per il trattamento di dati topografici, geologici, geofisici
e idrogeologici.
Il
programma ricostruisce la superficie generando un reticolo di maglie
regolari a partire da un set di punti in cui, a coordinate planimetriche
arbitrariamente disposte, viene associato un valore di elevazione
che può rappresentare grandezze fisiche quali quote, profondità,
spessori, misure gravimetriche o piezometriche, concentrazioni.
Per la generazione del reticolo regolare sono disponibili diversi
metodi di interpolazione ed estrapolazione.
Il
metodo delle medie pesate si basa sull'ipotesi che avvicinandosi
ad un punto di misura la superficie converga ad esso, ed a questo
fine viene effettuata una media dei valori di elevazione utilizzando
come set di pesi il reciproco della distanza tra il punto da ricalcolare
ed i punti di misura (o una potenza di tale valore scelta dall'operatore).
Il
kriging opera in due fasi: costruisce innanzi tutto un variogramma,
ovvero una curva che esprime la differenza di elevazione tra le
stazioni di misura in funzione della loro distanza; quindi per il
punto da ricalcolare identifica il valore di elevazione che minimizza
la somma degli scarti tra le differenze di elevazione ottenute e
quelle misurate sul variogramma.
Questi metodi richiedono una distribuzione omogenea delle stazioni
di misura; in caso contrario si possono incontrare serie difficoltà
ad ottenere una ricostruzione affidabile delle aree in cui non sono
state effettuate misurazioni.
Utilizzando
invece il metodo di calcolo a "trend polinomiale" il programma
costruisce la griglia dopo aver calcolato la superficie polinomiale
che approssima l'andamento regionale della grandezza in esame, superficie
che è utilizzata per fornire informazioni nelle aree in cui
le stazioni di misura sono meno fitte o assenti, ed in particolare
nelle aree di contorno al di fuori dell'originale distribuzione
di punti.
Allontanandosi da tale zona la superficie generata da ISOMAP converge
alla superficie polinomiale limite anziché al piano corrispondente
al valore medio, come avviene con il metodo della media pesata,
od al valore del punto più vicino, come avviene con il metodo
del kriging. In tal modo si elimina il fenomeno della chiusura delle
curve di livello nelle aree di contorno, che può introdurre
disturbi inaccettabili, ad esempio in termini di valutazione della
direzione del gradiente massimo.
L'algoritmo
a trend polinomiale permette di ottenere una superficie più
realistica anche nelle zone interne al nucleo dei punti di misura,
in quanto tale metodo è meno sensibile alla distribuzione
spaziale ed alla densità dei valori rilevati. Il modello
così ottenuto, essendo idealmente continuo e continuamente
derivabile, è particolarmente adatto a fasi successive di
elaborazione in cui vengono usate espressioni differenziali della
superficie, quali la simulazione del rotolamento massi, l'analisi
degli acquiferi, il trattamento di mappe gravimetriche.
ISOMAP
prevede inoltre un ampio set di operazioni eseguibili sulle griglie:
- Generazione
delle griglie
- Mappe
delle pendenze
- Mappe
delle esposizioni
- Differenze
di griglie
- Trasformazioni
Lineari
- Filtraggio
- Duplicazione
di griglie
- Importazione
di DTM
Utilizzando
i comandi implementati nel programma si possono realizzare mappe
delle pendenze o delle esposizioni oppure, tramite somme e sottrazioni
di griglie, carte delle isopache o delle isobate.
È
inoltre disponibile una flessibile opzione di trasformazione lineare
che consente variazioni di scala, conversioni di unità di
misura, traslazioni verticali, o trasformazioni in scala centesimale
di intervalli arbitrari.
Utilizzando il comando per il filtraggio digitale in dominio di
spazio, effettuato attraverso la convoluzione di filtri numerici
con la griglia, si possono trattare dati gravimetrici e magnetometrici,
per ottenere la separazione delle anomalie locali e regionali attraverso
una prima fase di filtraggio ed una successiva di sottrazione del
dato regionale così ottenuto dalla griglia contenente i valori
originali.
ISOMAP
prevede numerose opzioni di personalizzazione della restituzione
grafica.
Il passo delle curve di livello quotate e non quotate viene suggerito
dal programma per una leggibilità ottimale, ma può
comunque essere modificato dall'utente.
Viene
offerta la possibilità di inibire la stampa delle curve di
livello corrispondenti a determinati intervalli di valori. Tale
opzione può essere utile ad esempio nella rappresentazione
delle concentrazioni, consentendo di eliminare i valori negativi,
privi di significato fisico, che fossero accidentalmente risultati
dal calcolo.
Un
altro caso è quello delle carte magnetometriche, in cui piccolissime
oscillazioni tra valori positivi e negativi genera una notevole
quantità di linee in corrispondenza del valore zero; tali
linee, che riducono notevolmente la leggibilità dell'elaborato,
possono facilmente essere eliminate escludendo dalla stampa i valori
appartenenti ad un opportuno intervallo intorno allo zero.
ISOMAP
permette di eliminare alcune aree, in modo da poter "scontornare"
la zona in cui sono state effettuate le letture qualora queste non
siano distribuite uniformemente su tutta l'area, oppure quando si
volessero evidenziare o escludere aree particolari come edifici
o impianti.
È possibile, in corrispondenza di ciascun nodo della griglia,
inserire opzionalmente vettori orientati che rappresentano il gradiente,
la velocità o la direzione di flusso.
Utilizzando
la rappresentazione ad aree di colore ed utilizzando differenti
posizioni di un punto luce definito dall'utente è possibile
creare mappe in cui i rilievi appaiono ombreggiati. Il programma
ISOMAP genera inoltre diversi tipi di proiezioni prospettiche della
superficie, un'operazione particolarmente utile per facilitare la
comprensione "a colpo d'occhio" dell'andamento della grandezza
rappresentata, anche grazie alla possibilità di variare la
posizione del punto di vista ed il rapporto di deformazione verticale
per evidenziare le piccole variazioni altimetriche della superficie.
Anche in questo tipo di restituzione è prevista la possibilità
di disabilitare la stampa di alcune maglie, in modo da limitare
la restituzione delle curve di livello e la costruzione della proiezione
alle zone significative.
|