Introduzione 

Nell’ultimo decennio le scienze ambientali applicate hanno subito un radicale cambiamento grazie alla comparsa di nuove tecnologie relative al reperimento e al trattamento dei dati territoriali. Anche il mondo forestale ha tratto benefici da tali innovazioni, soprattutto nel settore della pianificazione. Infatti, la gestione informatizzata dei dati territoriali (raster o vettoriali), quali ortofoto, carte tecniche, mappe tematiche e banche dati, ha permesso di mettere a punto varie applicazioni (interrogazioni, visualizzazioni, report, ecc.) che rendono banali quesiti di natura territoriale, la cui risposta, solo alcuni anni fa, necessitava di tempi lunghi, generando talvolta imbarazzanti semplificazioni ([14]).

Grazie a queste nuove tecnologie vi è stato un notevole miglioramento nella percezione e nell’analisi dell’ambiente da pianificare, fatto che ha permesso un salto di qualità negli elaborati tecnici di supporto alle scelte pianificatorie.

Nonostante questi miglioramenti la pianificazione forestale appare spesso sull’orlo di una crisi a causa degli alti costi ([15], [20]), a fronte di benefici non sempre chiari e comprensibili, soprattutto nel caso le si attribuisca riduttivamente la sola funzione di organizzazione, nel tempo e nello spazio, delle utilizzazioni legnose ([8]). In particolare, paiono insostenibili i costi dei rilievi di natura dendrometrica, che potrebbero essere omessi in proprietà forestali a lunga tradizione assestamentale (proprietà con 4-5 revisioni di piano d’assestamento), ma ai quali molte Amministrazioni non vogliono rinunciare per garantire la continuità storica di quelle fondamentali informazioni che solo la pianificazione forestale è in grado di fornire (evoluzione della massa, delle utilizzazioni, dell’incremento, della struttura, ecc.).

Fra le nuove tecnologie di rilievo che si stanno diffondendo in campo ambientale, il laser scanning da aeromobile sembra poter portare un significativo contributo nella riduzione dei costi dei rilievi dendrometrici, senza peraltro pregiudicare la qualità e la continuità storica delle informazioni.

In questo lavoro si introduce un metodo finalizzato all’estrazione di dati dendrometrici a partire da rilievi laser scanning per la caratterizzazione e la pianificazione degli ecosistemi forestali.

Le applicazioni del laser scanning in ambito forestale

La tecnica del laser scanning aerotrasportato (ALS - airborne laser scanning) rappresenta un nuovo ed efficiente metodo per il rilievo a distanza di porzioni di territorio e la modellazione di oggetti aventi qualsiasi forma e dimensione.

Il sistema è costituito da un telemetro laser, che permette la misura della distanza fra l’apparecchio in volo e l’oggetto riflettente, da un ricevitore GPS, che consente il posizionamento assoluto del sistema e da un apparato inerziale che determina, istante per istante, l’orientamento del telemetro laser.

In corrispondenza di un territorio boscato, una parte degli impulsi emessi dal laser è riflessa direttamente dalle chiome degli alberi mentre una percentuale di essi (dipendente dalla specie, dalla struttura e dalla densità del popolamento) filtra verticalmente attraverso la copertura e raggiunge il suolo prima di ritornare al ricevitore ([19]). Il risultato della scansione è costituito da una “nube georeferenziata di punti” che nel caso di elevata densità di campionamento consente di ottenere una copertura pressoché omogenea dell’area rilevata ([1]).

La tecnica di scansione aerea con strumentazione laser (LiDAR - Light detection and ranging), appena descritta per sommi capi, appare particolarmente promettente per la determinazione di alcuni parametri di natura forestale, poiché consente di realizzare, grazie al campionamento di un elevato numero di punti, la rappresentazione tridimensionale del bosco.

L’aspetto informatico riveste un ruolo di primaria importanza nel trattamento e nello sviluppo di algoritmi necessari per il filtraggio, la classificazione e la modellazione della “nube di punti”.

In questo contesto, particolare attenzione è stata volta allo sviluppo di metodologie informatiche e di algoritmi utili per l’estrazione automatica dei parametri che caratterizzano la struttura tridimensionale dei singoli alberi ([5]). Il substrato informatico sul quale sono stati condotti gli esperimenti è costituito da un software per la gestione dei dati LiDAR, sviluppato ad hoc in ambiente Linux ([6]), sulla base del quale è stato implementato uno specifico tool di algoritmi che permette:

• il posizionamento e il conteggio dei singoli alberi^[1];
• l’attribuzione ad ogni albero di un’altezza;
• la delineazione della forma della chioma e la stima della sua profondità ([3]).

Con la medesima scansione laser^[2] è possibile ottenere numerose altre informazioni di notevole interesse anche per la pianificazione forestale. Ad esempio, con diversa elaborazione dei dati^[3], si può disporre di un modello digitale del terreno (DTM - Digital Terrain Model) che, non risentendo più delle interpolazioni dovute al processo fotointerpretativo nelle aree boscate ([2]), costituisce un ottimo supporto per la progettazione, ad esempio: della viabilità forestale, dei sistemi d’esbosco, delle opere di sistemazione, ecc. Questo prodotto consente inoltre di utilizzare direttamente la superficie 3D del terreno superando gli inconvenienti che crea quella proiettata sul piano orizzontale comunemente impiegata^[4].

Fra le altre applicazioni del laser scanning nella pianificazione forestale si può accennare alla possibilità di analizzare e, quindi, facilmente riportare in cartografia la struttura fisionomica del bosco, nei suoi tre aspetti della distribuzione verticale, della copertura e della distribuzione orizzontale ([10]), disponendo così della carta dei tipi strutturali, documento richiesto da molte delle normative assestamentali regionali in vigore.

Infine, fra le varie applicazioni realizzate dal gruppo di ricerca del Progetto INTERREG sopracitato è stata predisposta la possibilità, sempre attraverso l’elaborazione dei dati LiDAR, di un viaggio virtuale in 3D all’interno del bosco. Di là dell’effetto scenico, quest’applicazione può essere molto utile per effettuare una prima ricognizione del territorio da pianificare, oltre a rimanere consultabile dal tecnico in qualsiasi momento per eventuali controlli o ripensamenti, assai frequenti nella pratica, ma spesso molto onerosi.

Oltre a quanto sin qui indicato, ciò che può costituire una vera e propria innovazione in termini di costi/benefici, è l’opportunità di utilizzare i dati LiDAR per ricavare dati dendrometrici.

Per queste applicazioni è stata stimata ([17]) l’entità dei risparmi ottenibili rispetto ai rilievi tradizionali; essa varia sensibilmente in relazione alla metodologia adottata, in particolare alla quantità di rilievi complementari da compiere a terra.

Alcuni autori hanno già affrontato la possibilità di ottenere informazioni dendrometriche a partire da rilievi laser scanning ([7], [16], [12], [18]). In questi lavori sono state proposte metodologie utili al calcolo del volume di un popolamento che prevedono modelli di regressione tra le seriazioni ipsometriche ottenute da LiDAR e i valori di diametro e altezza misurati a terra in aree di saggio^[5]. Ai lavori di questi autori si rimanda per un approfondimento di tale approccio metodologico, pensato e applicato nei boschi in massima parte monospecifici e relativamente poco densi dell’area scandinava o nord americana.

Per l’ambito alpino, notoriamente più complesso dal punto di vista forestale in termini di orografia, composizione, struttura e densità, il gruppo di ricerca del Progetto INTERREG IIIA ha sviluppato una metodologia differente che viene proposta in questo articolo.

Si tratta di un approccio che vuole salvaguardare la possibilità di comparare i dati dendrometrici ereditati dal passato con quelli attuali (cosa non possibile con le metodologie nord europee che prevedono l’impiego di specifiche relazioni). Inoltre, consente di limitare al minimo le integrazioni con rilievi a terra, riducendo i costi della manodopera, pur mantenendo elevati standard qualitativi nella pianificazione.

Per raggiungere questi obiettivi si utilizzano le relazioni già esistenti tra altezza e diametro presenti nelle tavole stereometriche in uso (le tariffe della Regione Friuli Venezia Giulia nel caso di studio) e le seriazioni ipsometriche ricavabili dall’elaborazione di dati LiDAR.

Area di studio 

Pur non disponendo di dati LiDAR acquisiti specificamente per elaborazioni forestali (i dati sono dotati di una densità di punti variabile tra 1.5 e 10 punti/m² con prevalenza di quelli a densità minore) sono state realizzate 13 aree di saggio a terra (di forma circolare e di estensione variabile tra i 450 e i 2000 m²) in ambiti boscati della montagna friulana per i quali era disponibile la copertura LiDAR.

Nella scelta delle aree di saggio sono state prese in considerazione situazioni diverse in termini di tipologia forestale (peccete, abieti-piceo-faggeti, piceo-abieteti, piceo faggeti e faggete), di densità (regolare colma, regolare scarsa), di stadio di sviluppo (spessine, perticaie, fustaie adulte) e di forma di governo (fustaie e cedui convertiti all’alto fusto). Il rilievo di dati copre un totale di 555 alberi cavallettati e georeferenziati con precisione centimetrica mediante stazione totale collegata a due stazioni GPS geodetiche.

Le caratteristiche principali delle aree di saggio sono riassunte in Tab. 1.

Il Metodo 

Dalla seriazione diametrica alla seriazione ipsometrica

In Dendrometria, il volume del fusto di un singolo albero in piedi è classicamente calcolato moltiplicando l’area basimetrica, corrispondente al diametro rilevato a 1.30 m da terra, per l’altezza dell’albero, per un coefficiente di riduzione. Solitamente i valori del volume unitario sono precalcolati e si possono leggere in apposite tabelle, le tavole stereometriche, nelle quali il volume è espresso in funzione del diametro (tavola stereometrica a una entrata) o del diametro e dell’altezza (tavole stereometriche a doppia entrata).

Passando dal volume del fusto di un singolo albero al volume dei fusti degli alberi presenti in un soprassuolo, la procedura più classica prevede un rilievo integrale, sopra una certa soglia, dei diametri a 1.30 m da terra di tutti gli alberi. Tale rilievo può essere fatto sull’intera superficie coperta dal soprassuolo (cavalletamento totale) o su aree campione (metodo campionario per aree di saggio). Si stabilisce successivamente per campionamento la relazione esistente fra il diametro a 1.30 da terra e l’altezza. Questa relazione, detta curva ispsometrica, può avere un diverso impiego secondo la tavola stereometrica disponibile. Così, nel caso si disponga di una tavola a una entrata, la curva ipsometrica teoricamente non entra direttamente nella procedura di calcolo del volume, ma può essere ugualmente utile, ad esempio per verificare la rispondenza della tavola al soprassuolo da stimare ([13]). Se invece si dispone di un sistema di tariffe, vale a dire un insieme affiancato di più tavole a una entrata, la curva ipsometrica (o una sua parte) è utile per stabilire la tariffa adatta al soprassuolo. Infine, se si dispone di una tavola a doppia entrata, la curva ipsometrica permette di scegliere il volume che corrisponde alla “giusta” combinazione diametro-altezza propria del soprassuolo.

Già da questa sintetica illustrazione della procedura adottata in Dendrometria per la stima del volume degli alberi di un soprassuolo, appare evidente che i rilievi previsti si concentrano in massima parte sul diametro a 1.30 m da terra, mentre il rilievo delle altezze è complementare e sempre di tipo campionario. Semplificando i concetti si può quindi parlare di una Dendrometria diametrica, ossia di una procedura che si basa essenzialmente sul rilievo dei diametri.

Il motivo della scelta di questo modo di procedere è a dir poco lapalissiano: utilizzando i rilievi a terra è evidentemente molto più semplice e immediato misurare il diametro di un albero piuttosto che la sua altezza.

Attraverso l’elaborazione di dati laser scanning ([4]) è invece disponibile il rilievo integrale delle altezze di un popolamento, fatto che consente di introdurre in questo lavoro il passaggio da una dendrometria diametrica a una dendrometria ipsometrica.

Dai sistemi di tariffe in funzione del diametro a quelli in funzione dell’altezza

I sistemi di tariffe adottati in sede di pianificazione forestale dalla Regione Autonoma Friuli Venezia Giulia ([11]) costituiscono un insieme coordinato di tavole stereometriche a una entrata. In particolare, ogni sistema di tariffe, diverso per ogni specie legnosa, è costituito da otto (abete rosso, abete bianco, larice) o da sette o meno (faggio, pino silvestre, pino nero) serie stereometriche (relazione fra diametro e volume), ciascuna affiancata da una serie ipsometrica (relazione diametro-altezza - Tab. 2).

In realtà, ciascun sistema di tariffe ha in questo caso un’origine piuttosto anomala. Esso deriva, infatti, da un’unica relazione ipsometrica, detta “curva guida”, che moltiplicata per un’altezza di riferimento, corrispondente a quella del diametro a 40 cm (H₄₀), genera una serie di 7 o 8 curve ipsometriche (Fig. 1).

Fig. 1 - Curve ipsometriche di riferimento nel sistema di tariffe dell’abete rosso valido nella Regione Friuli Venezia Giulia

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Con una specifica funzione, in cui il volume è posto in relazione col diametro a 1.30 m da terra e con l’altezza, è poi calcolato il volume.

La curva guida è uguale per gruppi di specie:

• la prima, per abete rosso, abete bianco e larice;
• la seconda per faggio, pino nero e pino silvestre

Le funzioni stereometriche, invece, sono diverse da specie a specie.

Non entrando nel merito della qualità di tali sistemi di tariffe, compito che esula dal presente lavoro, ma accettandoli nella loro integrità, fatto che consente di conservare la continuità storica dei dati, è possibile tentare di esprimere diversamente le curve ipsometriche di riferimento, ribaltando la relazione fra diametro e altezza.

Infatti nel caso in cui un sistema di tariffe sia prescritto, è stabilita una relazione univoca tra il diametro e l’altezza rendendo tale relazione predeterminata (differentemente da quanto avviene nel caso di coppie di diametri e altezze tratti da un campionamento)^[6].

Per semplicità di esposizione si considerano le curve ipsometriche derivanti dalla curva guida dell’abete rosso, abete bianco e larice. Tali curve sono ben interpretate dalla seguente funzione (eqn. 1):

dove H è l’altezza in metri e D il diametro in metri a 1.30 m da terra.

Tale relazione polinomiale di terzo grado può essere espressa in funzione dell’altezza risolvendo la seguente equazione (eqn. 2):

In questo modo è possibile ottenere per ogni valore di altezza un corrispondente valore di diametro. I valori ottenuti divergono per meno dell’1%: sono state osservate differenze massime pari a 15 cm in altezza su alberi alti 20 m; tali differenze sono del tutto ininfluenti operando per classi ipsometriche. Infatti, per costruire delle tariffe equivalenti a quelle esistenti, sono state realizzate delle classi ipsometriche che corrispondono in termini di intervallo a quelle diametriche (Tab. 3). Per ogni classe ipsometrica è stato calcolato il volume utilizzando la funzione stereometrica presente nelle tariffe tradizionali. I valori di volume ottenuti coincidono con quelli delle tariffe tradizionali (confronta Tab. 2 e Tab. 3).

Disponendo di un siffatto sistema di tariffe, pur diversamente espresso rispetto a quello tradizionale, si calcola il volume di un popolamento utilizzando la seriazione ipsometrica ottenuta con il rilievo laser scanning.

La procedura così organizzata ha il duplice vantaggio di non richiedere rilievi complementari a terra, salvo quelli usualmente adottati per l’individuazione della tariffa da applicare, di cui si dirà nel paragrafo delle considerazioni, e di conservare inalterate le relazioni ipso-diametriche, garantendo così la continuità delle informazioni.

Le prove sperimentali 

I dati laser scanning relativi all’area di studio sono stati processati attraverso il software sviluppato dal gruppo di lavoro (vedi bibliografia indicata precedentemente) al fine di estrarre la seriazione ipsometrica dei vari popolamenti.

Il metodo ha permesso di individuare complessivamente 392 alberi pari al 71% dei soggetti cavallettati^[7]. La percentuale di estrazione sale all’89% se si considerano i soli soggetti sopra soglia di cavallettamento con diametro > 17.5 cm (442 in luogo di 555). Considerando inoltre i soli alberi dominanti (417), circa il 94% del totale è correttamente individuato.

In Tab. 4 sono riassunti i risultati complessivi di estrazione degli alberi nelle 13 aree di saggio.

Per valutare l’affidabilità della metodologia del calcolo del volume sono stati relazionati univocamente gli alberi rilevati a terra con quelli ricavati dall’elaborazione dei dati LiDAR in modo tale da considerare solamente quelli correttamente individuati.

Ogni albero cavallettato nelle aree di saggio (e georeferenziato con strumento topografico di precisione collegato a due stazioni GPS) è stato messo in relazione con l’albero individuato dall’algoritmo (se esistente) che si trova alla più breve distanza e comunque entro la proiezione della chioma reale dell’albero cavallettato a terra^[8].

Nelle aree di saggio a composizione mista è stata presa in considerazione solo la specie prevalente. Le due tariffe utilizzate ai fini dell’analisi sono quelle dell’abete rosso e del faggio.

Dopo tali adeguamenti il campione di alberi considerati si è ridotto a 196 soggetti di abete rosso e 88 di faggio. Per questo campione e per gruppi omogenei di aree di saggio è stata generata una seriazione di diametri misurati a terra relazionata univocamente a una seriazione di altezze determinate da dati LiDAR.

Stabilita la relazione e individuata la tariffa secondo la procedura prevista dalle norme assestamentali^[9], si è proceduto alla determinazione dei valori di diametro a partire dalle altezze calcolate con i dati LiDAR. Tali valori sono stati ricavati da tabelle, costruite appositamente per queste elaborazioni, che riportano nella prima colonna altezze con modulo di 10 cm a cui corrispondono valori di diametro calcolati risolvendo l’eqn. 2 (Tab. 5).

Successivamente è stato realizzato un primo confronto tra i diametri reali misurati a terra e quelli derivati dall’elaborazione dei dati laser evidenziandone le differenze (Tab. 6).

In Tab. 7 sono riportate tali differenze considerando i campioni complessivi dell’abete rosso e del faggio, mentre in Tab. 8 è evidenziata l’entità delle differenze di diametro per aree di saggio omogenee.

Dall’analisi della Tab. 7 si può osservare che la media tra le differenze dei diametri è pari a 0.76 cm per l’abete rosso e 0.84 per il faggio. Si tratta di valori molto vicini allo 0 ad indicare la probabile assenza di errori di tipo sistematico. In media gli indici di dispersione (deviazione standard e DmVA) variano intorno a 5 cm, range di variazione della classe diametrica. A livello di singoli individui gli errori possono essere di discreta entità, con sottostime che possono raggiungere i 25-30 cm. Ciò è probabilmente dovuto alla presenza nelle aree di saggio di alberi anomali, ovvero caratterizzati da rapporti H/D o troppo elevati o troppo bassi. Si deve infatti considerare che, dato l’elevato grado di tecnologia utilizzato nei rilievi a terra (1 stazione totale e 2 GPS geodetici che necessitano di radure di una certa estensione), si è dovuto privilegiare nella scelta delle aree quelle prossime a strade percorribili da auto. In questi contesti è facile immaginare che il disturbo antropico gioca un ruolo determinante nelle condizioni di vegetazione degli alberi (che non sono le medesime di quelle di boschi indisturbati) e che si ripercuotono spesso sulla forma degli stessi.

Osservando, invece, il contenuto della Tab. 8, nella quale le differenze sono valutate a livello di gruppi omogenei di aree di saggio, si può notare come gli scostamenti medi siano piuttosto ridotti per l’assenza di sistematismi, mentre la deviazione standard si mantiene sull’ordine dei 5 cm in quasi tutti i casi.

In generale, l’analisi statistica mostra risultati migliori nelle fustaie monoplane (MB_D fustaia adulta, PR_BC giovane fustaia e VB_A perticaia) e con densità non elevata nonostante un diametro medio basso (MB_C). Diversamente, laddove si riscontra una variabilità nella struttura, o non marcatamente monoplana nei casi di FO_AB e MB_AB o eterogenea in termini diametrici, come MB_AB, le differenze tra diametri reali e calcolati aumentano.

Per quanto concerne le aree a faggio si nota un lieve peggioramento dei risultati. Il gruppo di aree di saggio TU_ABC (un ceduo convertito all’alto fusto) dimostra performance paragonabili a SA_A, fustaia adulta ma non ancora ben differenziata.

In una seconda elaborazione si è valutato come le differenze di diametro si ripercuotono in termini di volume.

Per ogni gruppo omogeneo di aree di saggio si è proceduto al confronto tra i valori ottenuti applicando il nuovo sistema di tariffe e quello classico con le seriazioni diametriche misurate a terra.

Dopo aver accorpato le seriazioni in classi (diametriche e ipsometriche) sono stati calcolati i volumi per le due serie di dati (quelli rilevati a terra e quelli da laser). I risultati, proposti in Tab. 9 hanno messo in evidenza, per le aree di saggio ad abete rosso, uno scostamento percentuale contenuto entro il 6%, tranne che in una situazione (FO_AB) ove si registra uno scostamento dell’11.7%. Quest’area si caratterizza, come detto in precedenza, per una elevata variabilità in termini strutturali e diametrici, associata ad un limitato numero di osservazioni. Si può inoltre notare un sensibile miglioramento dei risultati ottenuti in alcune aeree (MB_C e MB_AB) passando dal diametro al volume, dovuto probabilmente all’accorpamento in classi.

Per le aree a faggio si riscontrano risultati meno favorevoli. Più contenuto è lo scostamento riscontrato nella fustaia (SA_A con -10.1%) rispetto a quello del ceduo convertito all’alto fusto (TU_ABC 19.7%).

In definitiva dai risultati delle elaborazioni nelle diverse aree di saggio emerge che^[10]:

• la differenza in termini volumetrici per le aree ad abete rosso è inferiore rispetto a quella a faggio;
• buoni risultati, con differenze anche minime, in termini sia diametrici sia volumetrici si ottengono in aree caratterizzate da densità non elevate di boschi monoplani;
• nelle aree a struttura monoplana, soprattutto se regolarmente diradate e nelle fasi adulte, si ottengono risultati migliori rispetto a quelle in cui vi è una struttura più articolata.

Considerazioni 

L’applicazione della procedura per il calcolo del volume appena descritta è senza dubbio connessa al riconoscimento delle specie arboree presenti, aspetto non ancora del tutto risolto nel caso si utilizzino i soli dati LiDAR in soprassuoli misti. La maggior parte degli autori determina la composizione in aree di saggio a terra e ripartisce successivamente i volumi fra le specie in relazione alla composizione rilevata ([12], [18]). Volendo evitare questa via, che comunque potrebbe essere poco percorribile in molti boschi alpini a composizione complessa, si sta cercando di definire delle procedure diverse. Discreti risultati si sono finora ottenuti nella distinzione fra conifere e latifoglie, che potrebbe essere ulteriormente migliorata abbinando al rilievo laser quello iperspettrale, possibilità che tuttavia, ad oggi, farebbe lievitare non di poco i costi. La possibilità di discriminare fra conifere e latifoglie d’altra parte è già un notevole passo avanti, in considerazione anche di quanto la prassi assestamentale solitamente fa. Infatti, per la cubatura delle latifoglie presenti in area montana (esclusi quindi i castagneti, gli orno-ostrieti, ecc., per i quali si usano specifiche tavole stereometriche o tavole di popolamento - [11]) è in ogni caso adottato il sistema di tariffe del faggio. Questo fa sì che, laddove con i dati LiDAR sia riconosciuta la presenza di una latifoglia, il sistema di tariffe cui riferirsi è quello del faggio, senza con ciò introdurre una diversità rispetto alla procedura classica.

Più complessa è, invece, la possibilità di discriminare fra le diverse specie di conifere. Un’ipotesi che si sta verificando è quella di discriminare fra grandi gruppi di specie. Questo potrebbe permettere di eliminare almeno gli errori di una certa rilevanza nel calcolo del volume. Infatti, se in un popolamento misto di abete rosso e abete bianco si applica il solo sistema di tariffe dell’abete rosso per cubare entrambe le specie al posto di due sistemi di tariffe, le differenze in termini di volume del popolamento sono limitate ad alcune frazioni di punti percentuali. Viceversa errori più evidenti compaiono se vi è elevata presenza dei pini o del larice.

L’applicazione della metodologia proposta si basa inoltre sulla scelta della tariffa da applicare. Nei boschi già pianificati essa è nota o comunque è facilmente individuabile seguendo la procedura stabilita dalle normative.

Come detto un problema nasce, invece, nel caso la scelta della tariffa non sia stata fatta in modo corretto. Operando, infatti, con la seriazione ipsometrica ottenuta da dati LiDAR piuttosto che con quella diametrica, gli effetti di una scelta poco appropriata della tariffa possono essere molto diversi. Per spiegare il problema è opportuno osservare la Fig. 2, sulla quale sono riportate, per semplificare, tre sole serie ipsometriche tratte dal sistema di tariffe relativo all’abete rosso.

Fig. 2 - Serie ipsometriche tratte dal sistema di tariffe dell’abete rosso valido nella Regione Friuli Venezia Giulia.

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Dalla figura appare evidente che, a parità di diametro, l’altezza aumenta spostandosi dalla tariffa più bassa a quella più alta. Ad esempio, in corrispondenza del diametro di 60 cm a 1.30 m da terra si ha un’altezza di 30 m nella tariffa III, 32.9 m nella tariffa II e di 35.7 m nella tariffa I.

Mantenendo, invece, costante l’altezza, i diametri corrispondenti saranno decrescenti man mano che dalla tariffa più bassa si va verso la più alta. Così, considerando un’altezza di 30 m, i corrispondenti diametri saranno rispettivamente 60 nella tariffa III, 44 nella tariffa II e 36.5 nella tariffa I. A causa della tendenza asintotica della curva ipsometrica, in corrispondenza di altezze elevate, le differenze diametriche divengono anche notevoli. Di conseguenza, se la scelta della tariffa non è corretta, perché ad esempio è stata utilizzata una tariffa più “bassa”, i diametri corrispondenti all’altezza sono più alti e quindi vi sarà una sovrastima nel calcolo del volume.

Pur non potendo ancora trarre delle conclusioni esaustive, fondate su un’ampia casistica, pare delinearsi la necessità, almeno nelle situazioni dubbie, di operare un controllo sulla bontà della scelta della tariffa.

Un terzo aspetto da tenere in considerazione riguarda la funzione interpretativa della relazione ipsometrica.

Come si è visto precedentemente, la funzione che meglio interpreta le curve ipsometriche di riferimento delle principali specie è costituita da un polinomio di terzo grado. Se tale funzione ha una buona rispondenza in termini perequativi, dato che la differenza fra valori reali e valori calcolati non supera mai i 10-15 cm di altezza, può non essere altrettanto efficace in termini dendrometrici. Infatti essa prevede, entro il suo campo di validità, un punto di flesso in corrispondenza del diametro di 72 cm che, in quel tratto della curva ipsometrica, non dovrebbe essere presente ([9]). Tuttavia, di là dell’aspetto formale e non volendo modificare l’impianto del sistema di tariffe, l’inconveniente può essere tollerato non portando significative differenze nel calcolo dei volumi in quanto sono generalmente pochi in un popolamento i soggetti arborei che superano i 70-80 cm di diametro. Un inconveniente più evidente si ha, invece, nell’uso della funzione “ribaltata” (ossia quella del diametro in funzione dell’altezza). Questa funzione ha un andamento crescente e concavo verso l’alto (Fig. 3) e in corrispondenza di valori piuttosto elevati di altezza tende ad assumere un andamento molto ripido, ossia ad avere una forte inclinazione.

Fig. 3 - Relazione fra altezza e diametro per tre curve tratte dal sistema di tariffe “ribaltato” dell’abete rosso.

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Per questo motivo il sistema di tariffe fondato sull’altezza non ammette estrapolazioni, ovvero non risulta applicabile al di fuori del suo campo di validità (comunque il medesimo valido per il sistema di tariffe originali).

Conclusioni 

In questo lavoro è stato sperimentato l’utilizzo di dati laser scanning per ricavare dati dendrometrici.

Con specifici algoritmi che utilizzano in ingresso i dati LiDAR, è possibile ottenere le seriazioni ipsometriche di interi popolamenti forestali, fatto che consente di utilizzare non più il diametro bensì l’altezza come parametro d’entrata nei sistemi di cubatura.

L’approccio metodologico messo a punto in questo lavoro ha consentito di esprimere in funzione dell’altezza le tariffe della Regione Friuli Venezia Giulia, ambito territoriale entro il quale sono state condotte le sperimentazioni. Per ottenere questo risultato sono state utilizzate le relazioni ipso-diametriche presenti nelle tariffe tradizionali. Questo accorgimento fa si che i volumi calcolati con le nuove tariffe possano essere confrontabili con quelli calcolati con le tariffe tradizionali.

Sono stati confrontati i valori di diametro e di volume ricavati rispettivamente dall’elaborazione dei dati LiDAR e dei dati misurati in campo. I risultati si sono dimostrati promettenti sia in termini diametrici che volumetrici.

La procedura proposta è pertanto potenzialmente capace di garantire, sia una sufficiente affidabilità dei risultati, sia di contenere i costi dei rilievi dendrometrici tradizionali, ormai non più sostenibili.

Varie sono comunque le ipotesi di affinamento del metodo che potranno essere analizzate e studiate in ulteriori sperimentazioni in boschi con diversa composizione, struttura, e densità.

Ringraziamenti 

Gli autori desiderano ringraziare: il prof. Roberto Del Favero per la lettura critica del testo e i consigli forniti; la Regione Friuli Venezia Giulia - Direzione centrale delle Risorse Agricole, Naturali Forestali e Montagna - che ha finanziato la ricerca nell’ambito dell’Iniziativa Comunitaria INTERREG IIIA Phare CBC ITALIA SLOVENIA - Azione 3.2.4 - Estensione Progetto “Ricomposizione della cartografia catastale e integrazione della cartografia tecnica regionale numerica per i sistemi informativi territoriali degli Enti locali mediante sperimentazione di nuove tecnologie di rilevamento”; il dottor Emiliano Sossai e l’ingegner Alberto Beinat per il supporto fornito.

References

Footnotes