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115
Italian Journal of Engineering Geology and Environment, Special Issue 1 (2011)
© Casa Editrice Università La Sapienza
www.ijege.uniroma1.it
DOI: 10.4408/IJEGE.2011-01.S-09
L
ILIANA
B. TERUGGI,
M
ASSIMO
RINALDI,
I
VAN
CHIAVERINI & D
ANIELE
OSTUNI
(*)
(*)
Università degli Studi di Firenze - Dipartimento di Ingegneria Civile e Ambientale - Via Santa Marta, 3 - 50139 Firenze, Italia
E-mail: lteruggi@dicea.unifi .it - mrinaldi@dicea.unifi .it - ivanchi@dicea.unifi .it - dostuni@dicea.unifi .it
APPLICAZIONE DELLA FOTOGRAMMETRIA TERRESTRE ALLA MISURA
DELL’ARRETRAMENTO DI UNA SPONDA FLUVIALE
APPLICATION OF TERRESTRIAL PHOTOGRAMMETRY TO
THE MEASUREMENT OF A RIVERBANK RETREAT
RIASSUNTO
Viene riportato uno studio di dettaglio sull’arretramento di una
sponda fl uviale con l’obiettivo di indagare sui vantaggi e i limiti di
una metodologia di alta risoluzione come la fotogrammetria terre-
stre e di quantifi care il materiale eroso da un tratto rappresentativo di
sponda in arretramento in un intervallo temporale di circa 30 mesi.
La sponda monitorata è localizzata lungo il corso del fi ume Ceci-
na (Toscana centrale, Italia). I depositi della sponda sono stati rilevati
e sono state eseguite le analisi granulometriche in corrispondenza dei
principali livelli.
Il tratto in oggetto è stato rilevato con la fotogrammetria terrestre
applicando sia metodologie analitiche che digitali per verifi care l’ac-
curatezza delle misure e comparare vantaggi e svantaggi di ognuna.
I rilevamenti fotogrammetrici di alta risoluzione sono stati in-
tegrati con rilevamenti topografi ci, ripetendoli dopo i principali
eventi di piena nel periodo monitorato. Le precipitazioni e le va-
riazioni dei livelli idrometrici misurati durante gli eventi di piena
sono stati acquisiti ed analizzati.
Il confronto tra i diversi rilievi ha permesso il calcolo delle diffe-
renze volumetriche tra loro e il totale del volume eroso. La distribu-
zione e l’intensità dell’erosione sono illustrate attraverso l’ottenimen-
to di una mappa di erosione della superfi cie di sponda.
T
ERMINI
CHIAVE
: erosione di sponda, fotogrammetria terrestre analitica e di-
gitale, fi ume Cecina
INTRODUZIONE
Le metodologie impiegate per misurare l’arretramento di sponde fl u-
viali sono molto varie e l’utilizzo di una rispetto ad altre può dipendere
dalla scala temporale di interesse, dalla diffi coltà e dal grado di risolu-
zione desiderato nelle misure (L
AWLER
, 1993, L
AWLER
et alii, 1997). In
passato le tecniche più utilizzate nella media e breve scala temporale di
monitoraggio sono rappresentate dall’utilizzo di picchetti metallici (ero-
sion pins
) e da rilevamenti topografi ci tradizionali della sommità e/o del
profi lo della sponda. Recentemente la fotogrammetria terrestre è diven-
tata una tecnica consolidata per lo studio dei processi erosivi e negli ul-
timi anni c’è stato un incremento della sua applicazione allo studio dei
processi fl uviali (L
ANE
, 1998). In letteratura esistono vari esempi dell’uso
ABSTRACT
A detailed study on riverbank retreat is reported with the aim to
investigate on advantages and limitations of a high-resolution meth-
odology such as terrestrial photogrammetry, and to quantify the sedi-
ment eroded from a representative reach of riverbank during a period
of about 30 months.
The study reach is located along the Cecina (Tuscany, Italy).
Bank deposits were surveyed and grain size analyses were carried out
for the main levels.
In the monitoring reach, analytical and digital photogrammetry
have been applied to verify the accuracy of measures and to compare
advantages and disadvantages of each one.
High-resolution terrestrial photogrammetry surveys were
integrated with topographic measurements, repeated after each
major flow events during the monitoring period. Rainfall and
changes in river stage measured during flow events have been
obtained and analyzed.
Comparison between different surveys enabled precise calcula-
tion of the volumetric differences between them and the total vol-
ume of material eroded. The distribution and intensity of the erosion
are illustrated through an erosion map of the bank surface.
K
EY
WORDS
: river bank erosion, analytical and digital terrestrial photogram-
metry, Cecina River
INTRODUCTION
Methodologies employed to measure riverbank retreat are sev-
eral, and the use of one rather than others depends on the timescale
of interest, diffi culty in the application, and desired resolution of the
measures (L
AWLER
, 1993, L
AWLER
et alii, 1997). In the past, erosion
pins and traditional topographic surveys of the bank line and/or pro-
fi le have been the most common techniques used for short and me-
dian timescales. Recently, terrestrial photogrammetry has became a
consolidate technique for monitoring erosion process, and in the last
years it has been increasingly applied to fl uvial process (L
ANE
, 1998).
In literature there are some examples of application of terrestrial pho-
togrammetry to measure river bank retreat (B
ARKER
et alii, 1997; P
YLE
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APPLICAZIONE DELLA FOTOGRAMMETRIA TERRESTRE ALLA MISURA DELL’ARRETRAMENTO DI UNA SPONDA FLUVIALE
116
L. B. TERUGGI, M. RINALDI, I. CHIAVERINI & D. OSTUNI
et alii, 1997; D
IXON
et alii, 1998), including in Italy (R
INALDI
et alii,
2002; T
ERUGGI
et alii, 2005).
The aims of this research are the following: (1) to provide a de-
tailed characterization of the sediments and the fl ow events record-
ed during the monitoring period of a representative reach of retreat-
ing riverbank, aimed to a subsequent interpretation of the results of
photogrammetric analyses; and (2) to investigate on advantages and
limitations of terrestrial photogrammetry and to quantify the sedi-
ment delivered by bank erosion processes. For this scope, photo-
grammetrical techniques making use of analogical photogrammet-
ric cameras, and digital calibrated cameras for images acquisition
have been considered.
STUDY AREA
The study area is located in the Cecina river catchment (Tuscany).
The Cecina is a gravel bed river with large alternating lateral bars is
79 km long and has a catchment area of about 905 km².
A fl ow gauge is located at Ponte di Monterufoli, 2 km upstream of
the confl uence with the Sterza Torrent (Fig.1), having a drainage area
of 634 km². The average of the mean-daily discharges is 7.5 m
3
s
-1
and
the peak discharge of the two year return period (Q
2
) is 339.9 m
3
s
-1
.
The average annual precipitation is around 950 mm.
The study reach is located immediately upstream of the confl u-
ence between the Cecina River and one of its tributaries, the Sterza
(Fig. 1). The mean channel gradient of the reach is about 0.0021.
CHARACTERIZATION OF BANK DEPOSITS
The monitored bank has an average height of about 5.5 m and a
length of 70 m subject to active erosion. It is stratifi ed, consisting of
levels with different compositional and textural characteristics. The
bank deposits were surveyed in six sedimentological logs, revealing
6 principal levels, from the bottom to the top:
Gravel: fairly cemented, massive and poorly sorted gravel (D
50
=
12.6 mm) with a sandy matrix. Visible thickness ranges from
40 to 70 cm; this gravel is always present at the base of the
measured sequence. The bottom can not be seen at any point
della fotogrammetria terrestre per misurare l’arretramento di sponde fl u-
viali (B
ARKER
et alii, 1997; P
YLE
et alii, 1997; D
IXON
et alii, 1998), più
recentemente anche in Italia (R
INALDI
et alii, 2002; T
ERUGGI
et alii, 2005).
Gli obiettivi di questa ricerca sono i seguenti: (1) fornire una det-
tagliata caratterizzazione dei sedimenti di un tratto rappresentativo di
sponda in arretramento e delle piene registrate durante il periodo di
monitoraggio, funzionale ad una successiva interpretazione dei risul-
tati delle analisi fotogrammetriche; (2) indagare sui vantaggi e i limiti
della fotogrammetria terrestre e quantifi care il materiale eroso della
sponda. A tal fi ne, sono state considerate le tecniche fotogrammetriche
che utilizzano camere metriche di tipo analogico e quelle procedure di
acquisizione delle immagini con camere digitali calibrate.
AREA DI STUDIO
L’area di studio è localizzata nel bacino del fi ume Cecina (Tosca-
na centrale). Il Cecina è un fi ume ghiaioso con barre alternate, è lungo
79 km e l’area di drenaggio è di circa 905 km
2
.
Una stazione idrometrica è localizzata presso il Ponte di Monte-
rufoli, 2 km a monte della confl uenza con il Torrente Sterza (Fig.1) e
copre un’area di drenaggio di 634 km². La media delle portate gior-
naliere è 7,5 m
3
s
-1
e la portata con tempo di ritorno di due anni (Q
2
)
è 339,9 m
3
s
-1
. La media annuale delle precipitazioni è circa 950 mm.
Il tratto in studio è localizzato subito a monte della confl uenza del
fi ume Cecina con uno dei suoi affl uenti di sinistra, il Torrente Sterza
(Fig. 1). La pendenza media del tratto è di circa 0,0021.
CARATTERIZZAZIONE DEI DEPOSITI DI SPONDA
La sponda monitorata ha un’altezza media di circa 5,5 m ed una lun-
ghezza di circa 70 m soggetti ad erosione attiva. La sponda è stratifi cata,
essendo composta da livelli con diverse caratteristiche composizionali e
tessiturali. I depositi di sponda sono stati rilevati in 6 sezioni sedimento-
logiche e sono stati identifi cati 6 livelli principali, dal basso verso l’alto:
Ghiaia: ghiaia abbastanza cementata, massiva e scarsamente selezio-
nata (D
50
= 12,6 mm) con matrice sabbiosa. Lo spessore affi orante
varia tra 40 e 70 cm; questa ghiaia è sempre presente nella se-
quenza rilevata. In nessuna delle sezioni è stato possibile osserva-
Fig. 1 - Ubicazione dell’area di studio
- Study area location
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APPLICATION OF TERRESTRIAL PHOTOGRAMMETRY TO THE MEASUREMENT OF A RIVERBANK RETREAT
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Italian Journal of Engineering Geology and Environment, Special Issue 1 (2011)
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re la base. Non si osservano strutture interne. Possono presentare
localmente embriciamento non molto evidente.
Ghiaia e sabbia: ghiaia fi ne, scarsamente cementata con abbondante
matrice sabbiosa (D
50
= 1,4 mm). Il livello è associato a livelli di
ghiaia sabbiosa con lamine inclinate con valori intorno ai 20º ed a li-
velli orizzontali di sabbia con spessori dell’ordine da pochi a 35 cm.
Sabbia: strato di sabbia massiva ben selezionata (D
50
= 0,19 mm) con
spessore di 4 a 10 cm.
Limo sabbioso debolmente argilloso: livelli di limi sabbiosi che si
alternano con lamine di sabbia fi ne e molto fi ne (D
50
= 0,01 mm)
che gradualmente passano a livelli di limi argillosi grigiastri.
Limo sabbioso massivo: sabbia fi ne e limi grigi (D
50
= 0,05 mm) che
gradualmente assumono un colore rosastro e hanno uno spessore
di circa 170-200 cm.
Limo sabbioso: limi sabbiosi (D
50
= 0,05 mm), con spessori di 60-70
cm, pedogenizati, compatti e con resti di radici.
Nei sei livelli sono stati eseguiti le analisi granulometriche (Tab.
1) e due prove penetrometriche statiche (CPT). I sedimenti fi ni sono
stati soggetti ad analisi geotecniche, sia di laboratori che in situ (R
I
-
NALDI
et alii, 2008; L
UPPI
et alii, 2009). Le prove di laboratorio nei
sedimenti corrispondenti ai livelli superiori (limo sabbioso massivo e
limo sabbioso) includono analisi di rapporto tra le fasi e prove trias-
siali (CU). Le prove eseguite in situ sui sedimenti del livello limo sab-
bioso consistono in: (1) prove infi ltrometriche per determinare la con-
ducibilità idraulica satura, k
s
(Amoozemeter test: A
MOOZEGAR
, 1989);
(2) prove di taglio in foro (BST: borehole shear tests, L
UTENEGGER
&
H
ALLBERG
, 1981) per determinare i parametri di resistenza al taglio;
(3) misura della suzione attraverso un tensiometro. Per maggiori det-
tagli vedere R
INALDI
et alii, 2008; L
UPPI
et alii, 2009.
MONITORAGGIO DELL’ARRETRAMENTO DI SPONDA
L’attività di monitoraggio sviluppata in questo tratto include ri-
levamenti topografi ci tradizionali e misure dell’erosione di sponde
adoperando fotogrammetria terrestre ad alta risoluzione (L
AWLER
,
1993). Durante il primo anno è stato effettuato, inoltre, un moni-
toraggio idrologico (livello idrometrico e piezometrico) al fi ne di
defi nire le caratteristiche idrologiche di ogni evento di piena. Gli
anni successivi, i livelli idrometrici del tratto monitorato sono stati
stimati in base ad una regressione calcolata tra i dati misurati alla
Stazione di Monterufoli ed i dati locali misurati durante il primo
anno di monitoraggio.
and internal structures are not visible. Imbrication can be ob-
served locally but it is not very evident.
Gravel and sand: poorly cemented fi ne gravel with an abundant sandy
matrix (D
50
= 1.4 mm). The level is associated with sandy-gravel
ones, with sheets that dip at an angle of around 20º and horizontal
sand levels that have thicknesses of some cm to 35 cm.
Sand: massive, well sorted sand layers (D
50
= 0.19 mm) 4-10 cm thick.
Clayey-sandy silt: sandy silt levels alternating with horizontal sheets
of fi ne and very fi ne sandy sediments (D
50
= 0.01 mm) that gradu-
ally give way to grey clayey silt.
Massive sandy silt: fi ner sand and grey silt (D
50
= 0.05 mm) that
gradually assumes a reddish colour and has a thickness of about
170-200 cm.
Sandy silt: sandy silt material (D
50
= 0.05 mm), 60-70 cm thick,
pedogenized, compact and with a lot of root traces.
Grain size analyses (Tab. 1) and two static penetration tests
(CPT) were carried out on the six levels. Geotechnical analyses
have been carried out on the fi ne sediments, both in the laboratory
and in situ (R
INALDI
et alii, 2008; L
UPPI
et alii, 2009). The labora-
tory tests on sediments from the upper levels (massive sandy silt
and sandy silt) included phase relationship analysis and triaxial
consolidated-undrained tests (CU). The in situ tests on sediments
from level 6 included: (1) seepage tests to determine the saturated
hydraulic conductivity, k
s
(Amoozemeter test: A
MOOZEGAR
, 1989);
(2) borehole shear tests (BST, L
UTENEGGER
& H
ALLBERG
, 1981) to
determine the shear strength parameters; and (3) matric suction
measurements using a tensiometer. For more details see R
INALDI
et
alii, 2008; L
UPPI
et alii, 2009.
MONITORING OF BANK RETREAT
The monitoring activity carried out along the river reach in-
cluded traditional topographic surveys and bank erosion measure-
ments adopting high-resolution terrestrial photogrammetry (L
AWL
-
ER
, 1993). During the fi rst year were also monitored the river stage
and water table in order to defi ne the hydrological characteristics
of each fl ow event. For the successive years, the hydrometric lev-
els were estimated using a regression calculated between the data
measured at Monterufoli Station and the local data measured during
the fi rst monitoring year.
Tab. 1 - Parametri granulometrici
- Grain size parameters
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APPLICAZIONE DELLA FOTOGRAMMETRIA TERRESTRE ALLA MISURA DELL’ARRETRAMENTO DI UNA SPONDA FLUVIALE
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L. B. TERUGGI, M. RINALDI, I. CHIAVERINI & D. OSTUNI
MONITORAGGIO IDROLOGICO
Sono stati misurati il livello del fi ume e, per un primo periodo, il
livello della falda nella sponda. Durante il primo periodo di monito-
raggio è stata realizzata una stazione di misura costituita da due piezo-
metri ed un idrometro installati presso l’estremità a monte del tratto di
sponda oggetto delle misure di arretramento. I sensori erano connessi
ad un data logger che ogni 15 minuti effettuava una registrazione. In
Fig. 2 sono riportati gli eventi di piena registrati durante il periodo di
monitoraggio. Sono stati identifi cati 7 eventi di piena. Il picco massi-
mo è stato registrato durante il secondo evento, il 26 novembre 2003,
quando il livello dell’acqua ha raggiunto 30,96 m s.l.m, questo livello
corrisponde a una Q
1.5
= 256 m
3
s
-1
(L
UPPI
et alii, 2009).
FOTOGRAMMETRIA TERRESTRE
La posizione planimetrica iniziale dell’orlo di sponda e la topo-
grafi a del letto del tratto studiato sono state rilevate con una stazione
totale Geotronics 440.
I rilevamenti ad alta risoluzione effettuati con la fotogrammetria
terrestre sono stati integrati con rilevamenti topografi ci di dettaglio, i
quali sono stati necessari per acquisire i punti di appoggio sulla super-
fi cie della sponda. Le coordinate di questi punti sono stati rilevati con
un’alta accuratezza perché la precisione del risultato fi nale dipende
dell’esattezza di queste misure (W
OLF
, 1983). Nella parte alta della
sponda sono stati localizzati 12 punti ed altri 10 sulla sua superfi cie.
Ogni punto è stato segnato con una placca di legno numerata, con
una croce nera (di facile osservazione nei fotogrammi) e un prisma
centrato per determinare le coordinate plano altimetriche.
Le stazioni fotogrammetriche sono state posizionate lungo una
linea parallela di fronte alla superfi cie della sponda e sono state di-
stribuite in modo da ottenere una sovrapposizione del 60 per cento
tra le fotografi e.
Durante il periodo di monitoraggio, tra giugno 2003 e gennaio
2006, i rilevamenti fotogrammetrici terrestri sono stati ripetuti in ge-
nere due volte l’anno, dopo i principali eventi di piena (Tab. 2).
I primi due rilevamenti fotogrammetrici sono stati ripresi solo con
HYDROLOGICAL MONITORING
The river stage and water table within the bank were measured
during the entire monitoring period. A gauging station consisting
of two piezometers and a water level sensor was installed at the up-
stream end of the bank monitoring reach. The sensors were connected
to a data logger that made recordings every 15 minutes. Fig. 2 shows
fl ow events recorded during the monitored period. Seven fl ow events
were identifi ed. The maximum peak stage was recorded during the
2nd event, on 26 November 2003, when the water level reached 30.96
m a.s.l. which corresponds to an estimated Q
1.5
= 256 m
3
s
-1
(L
UPPI
et
alii, 2009).
TERRESTRIAL PHOTOGRAMMETRY
A high-resolution total station Geotronics 440 was used to survey
the planimetric position of the bank edge and to characterize the bed
topography of the study reach.
The high-resolution terrestrial photogrammetry measure-
ments were integrated with a detailed topographic survey, which
was necessary in order to establish a series of control points on
the bank surface. The coordinates of these points were surveyed
with a high degree of accuracy, because the precision of the fi-
nal result depends on the exactness of these measures (W
OLF
,
1983). Twelve evenly distributed points were located at the top
of the bank and 10 on the bank face. Each point was marked by
a numbered wooden plate with a black cross (easy to detect on
the photographs) and a centred prism for determining the plano
altimetric coordinates.
The photogrammetric stations were placed parallel to the bank
face, along a baseline on the opposite side of the river, and were dis-
tributed to obtain a 60 per cent overlap between photographs.
During the monitoring period, between June 2003 and January
2006, the terrestrial photogrammetric surveys were repeated gener-
ally twice a year, after the main fl ow events (Tab. 2).
The fi rst two photogrammetric surveys were carried out only with
Fig. 2 - Eventi di piena registrati
durante il periodo moni-
torato
- Flow events recorded
during the monitored
period
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Italian Journal of Engineering Geology and Environment, Special Issue 1 (2011)
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una camera analogica (Galileo Verostat) caricata con pellicola ISO 100.
In ogni rilevamento sono stati acquisiti nove fotogrammi stereoscopici.
L’elaborazione delle immagini analogiche è stata effettuata trami-
te stereocartografo analitico Digicart 40. I fotogrammi relativi ai vari
rilevamenti sono stati georiferiti usando i punti di controllo determi-
nati dai rilevamenti topografi ci.
I dati tridimensionali di restituzione sono stati elaborati sotto for-
ma di 62 sezioni verticali defi nite con una risoluzione dell’ordine del
centimetro (Fig. 3), identifi cate con una codifi ca temporale specifi ca
per un confronto diretto delle stesse nei diversi rilevamenti fotogram-
metrici. Questi dati sono trasferiti direttamente ad un Sistema di In-
formazione Geografi ca (GIS) e un modello digitale tridimensionale
del terreno è generato per ogni rilevamento fotogrammetrico (Fig. 4).
an analogical (Galileo Verostat) camera loaded with ISO 100 fi lm.
Nine stereoscopic photograms were obtained for each survey.
The stereoscopic images were processed with a Digicart 40 ana-
lytical plotter. The photograms relative to the various surveys were
georeferenced using the control ground point determined by the topo-
graphic surveys.
The restitutions of the three-dimensional data were processed in
digital form as 62 vertical sections (Fig. 3); each one had a resolu-
tion of one centimetre and was identifi ed with a temporal code for
direct comparison with subsequent photogrammetric surveys. These
data were directly transferred into a Geographical Information Sys-
tem (GIS) and a three-dimensional digital terrain model (DTM) was
generated for each photogrammetric survey (Fig. 4).
Tab. 2 - Dati sui rilevamenti fotogrammetrici terrestri
- Data about the terrestrial photogrammetric surveys
Fig. 3 - Sezioni verticali ottenute dalla restituzio-
ne analitica. In rosso il primo rilevamen-
to; in blu il secondo e in verde il terzo
- Vertical sections obtained by analytical
restitution. In red the fi rst survey, in blue
the second one and in green the third one
Fig. 4 - Modello digitale del terreno della
sponda monitorata
- Digital terrain model of the moni-
tored bank
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APPLICAZIONE DELLA FOTOGRAMMETRIA TERRESTRE ALLA MISURA DELL’ARRETRAMENTO DI UNA SPONDA FLUVIALE
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L. B. TERUGGI, M. RINALDI, I. CHIAVERINI & D. OSTUNI
L’attuale livello tecnologico nella produzione dei sensori digitali
(CCD) ad alta risoluzione, con dimensioni superiori a 12 mega pixel,
ha consentito di eseguire una serie di rilevamenti fotogrammetrici
terrestri usando camere digitali calibrate per fotogrammetria (con de-
fi nizione degli orientamenti interni) Nikon D100. Questi rilevamenti
sono stati realizzati in parallelo ai tradizionali rilevamenti fotogram-
metrici di tipo analogico.
La restituzione dei fotogrammi digitali è stata realizzata con un
software digitale (Micromap) ed il prodotto fi nale è un DTM con defi -
nizione di 5 centimetri (Fig. 5).
I rilevamenti fotogrammetrici terrestri digitali hanno il vantaggio
di essere più veloci dei rilevamenti analogici e anche la restituzione
digitale è più veloce dell’analitica. Lo svantaggio è che essi presenta-
no una risoluzione inferiore (L
ENZ
, 1989).
SEDIMENTI EROSI
Il confronto tra i rilevamenti fotogrammetrici della stessa area
acquisiti in momenti diversi ha reso possibile il calcolo accurato delle
differenze volumetriche tra di loro ed il calcolo del volume del ma-
teriale eroso a seguito di ogni evento di piena. Nel periodo tra il pri-
mo rilevamento (04/06/2003) ed il quinto rilevamento (11/01/2006),
la quantità di materiale eroso dalla sponda è stato stimato intorno a
1.369 m³. Il totale del volume di sedimento eroso dalla sponda moni-
torata è di circa 22,08 m
3
/m.
Una mappa di erosione della superfi cie di sponda è stata realizza-
ta con il fi ne di identifi care la distribuzione e l’intensità dell’erosione
lungo il tratto monitorato. I valori negativi rappresentano il materiale
eroso ed i valori positivi indicano il materiale depositato. Il massimo
valore di erosione (negativo) è stato di 10 m (Fig. 6 d) e non c’è stata
sedimentazione nel periodo analizzato.
The present technological level in the production of high-res-
olution digital sensors (CCD) with dimensions up to 12 megapixel
has allowed to carry out a series of terrestrial photogrammetric sur-
vey using digital calibrated camera (with internal orientation de-
fi ned) Nikon D100. These surveys were realized in parallel with
analogical ones.
The restitution of the digital photograms was carried out by using
a digital software (Micromap) and the fi nal product is a DTM with
resolution of 5 centimetres (Fig. 5).
The digital terrestrial photogrammetric survey has the advantage
of being quicker than the analogical one, as well as digital restitution
is easier and quicker than the analytical one. The disadvantage is that
digital techniques have less resolution (L
ENZ
, 1989).
ERODED SEDIMENTS
Comparison of surveys of the same area carried out in differ-
ent periods of time has made possible to accurately calculate the
volumetric differences between them and the volume of eroded ma-
terial during each fl ow event. In the period between the fi rst sur-
vey (04/06/2003) and the fi fth survey (11/01/2006), the calculated
amount of material eroded from the bank was around 1,369 m³. The
total volume of sediment delivered by the monitored bank was there-
fore 22.08 m
3
/m.
An erosion map of the bank surface was constructed in order to
identify the distribution and intensity of the erosion along the moni-
toring reach. The negative values represent the material eroded and
the positive ones indicate the material deposited (Fig. 6). The maxi-
mum erosion (negative value) was 10 m (Fig. 6 d) and there was not
any sedimentation in the period analysed.
Fig. 5 - Restituzione digitale con il software Micromap
- Digital restitution with Micromap software
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Il confronto tra i rilevamenti fotogrammetrici ha anche permesso di
ricavare notifi cazioni accurate e dettagliate sul comportamento di ogni li-
vello litologico lungo l’intera superfi cie di sponda erosa, prima e dopo un
evento di piena. Il volume del materiale eroso durante un singolo evento
di piena è stato calcolato per ognuna delle litologie presente (Tab. 3).
I depositi della parte superiore della sponda costituiti da sedi-
menti coesivi (limo sabbioso, limo sabbioso massivo, limo sabbioso
debolmente argilloso) rappresentano il 71% del totale dell’area espo-
sta della sponda, mentre il 29% rimanente consiste in sedimenti non
coesivi (ghiaia e sabbia) (Tab. 3).
CONSIDERAZIONI FINALI
In questa ricerca sono stati integrati rilevamenti fotogrammetrici
terrestri analogici e digitali con lo scopo di misurare l’arretramento
di una sponda fl uviale.
Durante il periodo 2003-2004, il monitoraggio della sponda è sta-
ta combinata con il monitoraggio idrologico del livello del fi ume e
della falda. Sono stati registrati 7 eventi di piena signifi cativi.
I rilevamenti fotogrammetrici terrestri eseguiti con camere digita-
The comparison of the photogrammetric surveys also provided
accurate and detailed information about the behaviour of each level
along the entire eroding bank surface before and after a fl ow event.
The volume of material eroded for each level during a single fl ow
event was also calculated (Tab. 3).
The upper bank layers made up of cohesive sediments (sandy silt,
massive sandy silt, clayey-sandy silt and sand) represent 71% of the
total exposed bank area, while the remaining 29% consists of non
cohesive sediments (gravel and sand) (Tab. 3).
FINAL CONSIDERATIONS
In this research analogical and digital terrestrial photogrammetric
surveys were integrated in order to measure riverbank retreat.
During 2003-2004 riverbank monitoring was combined with hy-
drological monitoring of river stage and water table. Seven signifi cant
fl ow events were recorded.
The terrestrial photogrammetric surveys carried out by digital
camera have the advantage of being quicker than those carried out
Tab. 3 - Volume del materiale eroso di ogni livello durante un singolo even-
to di piena
- Volume of material eroded for each level during a single fl ow event
Fig. 6 - Mappa di erosione della sponda
- Bank erosion map
background image
APPLICAZIONE DELLA FOTOGRAMMETRIA TERRESTRE ALLA MISURA DELL’ARRETRAMENTO DI UNA SPONDA FLUVIALE
122
L. B. TERUGGI, M. RINALDI, I. CHIAVERINI & D. OSTUNI
li hanno il vantaggio di essere più veloci dei rilevamenti eseguite con
camere analogiche, anche le procedure di restituzione con software
digitali risultano più semplice e più veloci delle corrispondenti ese-
guite con restitutori analitici. Rimane comunque la limitazione relati-
va ad una minore risoluzione dell’immagine digitale rispetto a quella
acquisita con camere analogiche (pellicola fotografi ca).
I rilevamenti fotogrammetrici terrestri consentono un’analisi accu-
rata di una stessa superfi cie di sponda fl uviale prima e dopo dei proces-
si di erosione. Di conseguenza è stato possibile produrre dei 3D-DTM
di dettaglio e calcolare le differenze volumetriche tra i rilevamenti.
Inoltre, è stato possibile quantifi care il volume dei sedimenti erosi da
ogni livello durante un evento di piena. I sedimenti coesivi costitui-
scono più del 65% del totale del materiale eroso. E’ stata costruita una
mappa di erosione della superfi cie della sponda con il fi ne di identifi -
care la distribuzione e intensità dell’erosione lungo il tratto di sponda.
RINGRAZIAMENTI
Questo lavoro è stato fi nanziato dal Ministero dell’Istruzione,
dell’Università e della Ricerca (MIUR) (incentivi a favore della
mobilità di studiosi italiani e stranieri impegnati all’estero, D.M. 26
Gennaio 2001 n.13). Gli autori ringraziano F. Vannacci per la sua
assistenza nel laboratorio e durante il lavoro di campo.
by analogical camera. The restitution processes with digital soft-
ware are also easier and quicker than the corresponding procedures
using analytical plotters. However, the limitation of the digital im-
age is that it has a lower resolution than one taken with an analogi-
cal camera (fi lm).
Terrestrial photogrammetric surveys enable an accurate analysis
of changes of the same riverbank surface before and after erosion
processes. It was thus possible to produce detailed 3D-DTMs and
to calculate the volumetric differences between the surveys. Further-
more, the volume of sediment supplied to the river by each level dur-
ing a single fl ow event was quantifi ed. The cohesive sediments are
more than 65% of the total eroded material. An erosion map of the
bank surface was constructed to identify the distribution and intensity
of the erosion along the bank reach.
ACKNOWLEDGEMENTS
This work was funded by the Italian Ministero dell’Istruzione,
dell’Università e della Ricerca (MIUR) (incentivi a favore della mo-
bilità di studiosi italiani e stranieri impegnati all’estero, D.M. 26 Gen-
naio 2001 n.13). The authors would like to thank F. Vannacci for his
assistance in the laboratory and during the fi eld work.
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Received January 2010 - Accepted July 2010
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