Quando si parla di modelli altimetrici saltano sempre fuori tre sigle: DEM, DTM e DSM. Spesso vengono usate a caso come se fossero sinonimi, ma in realtà descrivono prodotti diversi, con scopi diversi e soprattutto con modi diversi di essere generati.
Capire bene queste differenze non è solo una questione teorica: vuol dire scegliere il modello giusto per il proprio progetto e non ritrovarsi, ad esempio, a fare un’analisi idraulica su un modello che in realtà segue i tetti delle case invece del terreno.
In questo articolo vediamo in modo chiaro e pratico:
- cosa sono DEM, DTM e DSM,
- come si ottengono concretamente da un rilievo (drone, laser scanner, ecc.),
- in quali casi conviene usare l’uno o l’altro nei progetti reali.
Cosa sono i modelli digitali altimetrici
Alla base di tutto c’è un concetto semplice: un modello digitale altimetrico non è altro che una rappresentazione numerica delle quote di una superficie.
In pratica, lo spazio viene suddiviso in una griglia regolare (per esempio passo 10 cm, 50 cm, 1 m, 5 m, a seconda della scala del rilievo) e a ogni cella viene assegnato un valore di quota. Il risultato è un raster in cui ogni pixel rappresenta un punto del terreno (o della superficie), con la sua altezza.
Questa griglia può descrivere:
- solo il terreno “nudo”, senza edifici e vegetazione,
- oppure la superficie “come la vediamo”, comprensiva di tetti, alberi, infrastrutture,
- oppure un generico modello altimetrico che non distingue in dettaglio che cosa stia rappresentando.
Da qui nascono DEM, DTM e DSM.
DEM: il termine ombrello
Il termine DEM (Digital Elevation Model) è quello più generico e, per questo, anche il più abusato.
In senso stretto, DEM indica un modello digitale delle quote di una superficie, senza specificare se si tratta solo del terreno o anche di edifici/vegetazione. Molti dataset open, ad esempio, vengono chiamati DEM ma sono in realtà più simili a un DTM (o a un DSM “ripulito”) a seconda di come sono stati prodotti.
Per semplicità, possiamo dire che:
- DEM è un “cappello” sotto cui rientrano sia DTM che DSM.
Quando trovi su specifiche tecniche o cataloghi la parola DEM, la prima domanda da farsi è sempre:
“Questo DEM rappresenta il terreno nudo, la superficie con gli oggetti, o una via di mezzo?”
Se questa informazione non è chiara, il rischio è usare un modello non adatto allo scopo (per esempio per analisi di deflusso, volumi, progettazione di strade o infrastrutture).
DTM: il modello digitale del terreno
Il DTM (Digital Terrain Model) rappresenta il solo terreno, cioè la morfologia del suolo al netto di edifici, alberi, veicoli, muri, strutture temporanee, ecc.
Per ottenere un DTM da un rilievo moderno (drone, laser scanner, fotogrammetria, ecc.) è necessario:
- partire da una nuvola di punti densa, in cui ogni punto ha coordinate X, Y, Z,
- classificare i punti di terreno (ground) distinguendoli da tetti, chiome, infrastrutture,
- interpolare solo i punti a quota terreno per creare una superficie continua.
Il risultato è un modello che descrive:
- pendenze,
- avvallamenti,
- creste, cigli, scarpate,
- alveo dei corsi d’acqua (per quanto consentito dalla visibilità).
È il modello di riferimento quando servono:
- curve di livello affidabili,
- analisi idrauliche (deflussi, bacini, aree allagabili),
- progettazione stradale e infrastrutturale,
- modellazione di movimenti terra (sbancamenti, rilevati, volumi di scavo e riporto),
- studi di stabilità di versanti e frane,
- creazione di piani quotati e restituzioni CAD.
Dal punto di vista operativo, il DTM richiede sempre un minimum di lavoro di filtraggio e pulizia: senza una buona classificazione della nuvola di punti, il risultato rimane contaminato da oggetti fuori terra, e le analisi che ne derivano possono diventare fuorvianti.
DSM: il modello digitale della superficie
Il DSM (Digital Surface Model) rappresenta la superficie “esterna” di tutto ciò che sta sopra il terreno: quindi non solo la quota del suolo, ma anche:
- tetti degli edifici,
- chiome degli alberi,
- infrastrutture, muri, ponti,
- manufatti, macchinari, veicoli presenti al momento del rilievo.
In pratica è la fotografia altimetrica istantanea di “come si presenta il sito” al momento del rilievo.
Il DSM è fondamentale in tutte quelle applicazioni dove non interessa solo la forma del terreno, ma la forma dell’ambiente costruito o vegetato, ad esempio:
- analisi volumetriche di edifici e strutture,
- studi di ombreggiamento e irraggiamento solare (fotovoltaico, solare termico),
- valutazioni di intervisibilità (linee di vista, coperture di antenne, videosorveglianza),
- ricostruzioni urbane, modelli 3D di centri storici o siti industriali,
- controllo delle quote di intradosso/estradosso di coperture e solai.
Dal punto di vista operativo, il DSM è spesso il primo modello che si ottiene da fotogrammetria o laser scanning, perché nasce direttamente dall’interpolazione della nuvola di punti densa così com’è, senza filtrare gli oggetti fuori terra.
Dal rilievo alla nuvola di punti, fino a DTM e DSM
Per capire davvero la differenza tra DTM, DSM e DEM, è utile guardare al flusso di lavoro reale.
In un rilievo moderno, tipicamente si procede così:
- Acquisizione dei dati
- Volo con drone fotogrammetrico (con GNSS, RTK/PPK) oppure rilievo laser scanner terrestre/mobile.
- Integrazione con punti a terra (GNSS, stazione totale) per maggior controllo e precisione.
- Elaborazione fotogrammetrica o scansione
- Allineamento immagini o registrazione delle scansioni,
- generazione della nuvola di punti densa a colori.
- Classificazione della nuvola
- I punti vengono distinti in classi: ground (terreno), building, vegetation, ecc.
- Qui entra in gioco l’esperienza: filtri automatici, soglie di pendenza, controlli manuali sulle zone critiche.
- Generazione dei modelli
- DSM: viene interpolato utilizzando tutti i punti (o comunque includendo gli oggetti fuori terra).
- DTM: viene interpolato utilizzando solo i punti classificati come terreno.
- Produzione dei prodotti derivati
- curve di livello, hillshade (ombreggiature), mappe di pendenza, esposizione,
- sezioni, profili, volumi, restituzioni CAD, modelli 3D texturizzati.
È importante capire che DTM e DSM sono fratelli che nascono dalla stessa nuvola di punti, ma vengono costruiti su basi diverse (tutti i punti vs soli punti di terreno) e servono a scopi diversi.
Quando usare DTM, DSM o DEM nei progetti reali
Dal punto di vista pratico, la scelta tra DTM, DSM o un generico DEM dipende dal tipo di analisi o progetto che devi impostare.
Se devi:
- calcolare volumi di scavo e riporto,
- progettare rilevati, trincee, rampe,
- tracciare strade, condotte, infrastrutture interrate,
- ricostruire l’andamento del terreno com’era prima delle opere,
allora ti serve un DTM: devi lavorare sul terreno nudo.
Se, invece, ti servono:
- verifiche di ombreggiamento tra edifici,
- studi per impianti fotovoltaici su tetto o a terra con vincoli di ombra,
- analisi di visibilità (ad esempio telecamere, antenne, rilievi urbani),
- stime volumetriche legate ai fabbricati,
allora è il DSM il modello più coerente, perché descrive l’“involucro” reale di ciò che occupa lo spazio.
Il DEM, come detto, è un termine più generico: se qualcuno ti consegna “un DEM”, la prima cosa da fare è chiarire se si tratta di un DTM, di un DSM o di una via di mezzo ottenuta da dati generalizzati.
Risoluzione, accuratezza e sistema di riferimento: i dettagli che fanno la differenza
Un altro aspetto spesso sottovalutato è la qualità del modello, che dipende da diversi fattori:
- Risoluzione (dimensione del pixel): un DTM o DSM con passo 5 cm non ha nulla a che vedere con uno a passo 1 m o 5 m. Per progettazioni locali, piccoli lotti, aree complesse, la risoluzione fine cambia completamente la leggibilità del territorio.
- Accuratezza altimetrica: un modello derivato da rilievo dedicato (drone con GCP, laser scanner, integrazione GNSS) è in tutt’altra categoria rispetto a un DEM gratuito a scala regionale. Per alcune analisi (volumi, drenaggi, pendenze minime) pochi centimetri fanno una grande differenza.
- Sistema di riferimento: per poter usare il modello in progettazione, in CAD o BIM, è fondamentale che DTM/DSM siano in un sistema di riferimento coerente (EPSG corretto, quota ortometrica o ellissoidica chiaramente dichiarata, unità in metri, ecc.).
Quando questi aspetti non sono chiari, si rischia di avere un “bel modello da vedere” ma che non regge quando entra in gioco la progettazione esecutiva o il confronto con dati topografici di precisione.
Perché un rilievo dedicato fa la differenza rispetto ai dati generici
Oggi esistono molti DEM open, a scala nazionale o regionale, spesso derivati da campagne LiDAR istituzionali. Sono ottimi per:
- pianificazioni preliminari,
- studi a grande scala,
- inquadramenti generali del territorio.
Ma quando serve:
- definire con precisione una sagoma a terra,
- calcolare volumi su un lotto specifico,
- progettare opere di regimazione delle acque,
- verificare pendenze, quote di soglia, rampe,
diventa fondamentale avere un DTM o DSM costruito apposta su quel sito, con: - risoluzione adeguata,
- accuratezza centimetrica,
- controllo diretto su come è stata classificata la nuvola di punti.
È qui che un rilievo fotogrammetrico o laser scanner eseguito e processato in modo professionale fa la differenza: non solo produce immagini spettacolari o modelli 3D “belli da vedere”, ma restituisce dati numerici solidi, su cui si può davvero progettare, verificare e documentare.
Conclusioni: scegliere il modello giusto per evitare errori di progettazione
Riassumendo:
- DEM è il termine generico: modello digitale delle quote, senza dire esattamente cosa rappresenta.
- DTM descrive il solo terreno: serve per progettazione, idraulica, movimenti terra, curve di livello.
- DSM descrive la superficie di tutto ciò che sta sopra il terreno: edifici, vegetazione, infrastrutture, utile per ombre, visibilità, volumetrie.
Dietro ognuno di questi prodotti c’è un flusso di lavoro serio: rilievo, nuvola di punti, classificazione, controlli, generazione del modello e verifica finale. Capire cosa c’è dietro le sigle significa anche capire che differenza c’è tra un file scaricato al volo e un modello costruito su misura per il tuo progetto.