APAT Agenzia per la protezione dell’ambiente e per i servizi tecnici

INDICAZIONI OPERATIVE PER LA COSTRUZIONE DELL’INDICATORE

“POPOLAZIONE ESPOSTA AL RUMORE” IN RIFERIMENTO ALLA DIRETTIVA EUROPEA 2002/49/CE

RTI CTN_AGF 1/2005

APAT Agenzia per la protezione dell’ambiente e per i servizi tecnici

Dipartimento Stato dell’Ambiente e Metrologia Ambientale

Indicazioni operative per la costruzione dell’indicatore “Popolazione esposta al rumore” in riferimento alla

Direttiva Europea 2002/49/CE

Autori Giovanni Brambilla (CNR-Istituto di Acustica), Andrea Poggi (ARPA Toscana, Dipartimento di Firenze)

Co-autori

Gaetano Licitra (ARPA Toscana)

Responsabile di progetto APAT Responsabile CTN_AGF Giancarlo Torri Sandro Fabbri

Informazioni legali L’Agenzia per la protezione dell’ambiente e per i servizi tecnici o le persone che agiscono per conto dell’Agenzia stessa non sono responsabili per l’uso che può essere fatto delle informazioni contenute in questo rapporto. Informazioni addizionali sull’argomento sono disponibili nel sito Internet (http:/www.sinanet.apat.it) Riproduzione autorizzata citando la fonte Stampato in Italia Agenzia per la protezione dell’ambiente e per i servizi tecnici Dipartimento Stato dell’Ambiente e Metrologia Ambientale Via Vitaliano Brancati, 48 00144 Roma Centro Tematico Nazionale – Agenti Fisici c/o ARPA Emilia-Romagna – Sezione Provinciale di Piacenza Via XXI Aprile, 48 29100 Piacenza

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SOMMARIO La quota di popolazione esposta all’inquinamento acustico, intendendo con questa terminologia il numero di persone che vivono nelle abitazioni esposte a predeterminati livelli di rumore, è un parametro di particolare rilevanza non solo per la tutela della salute della popolazione nei confronti degli effetti nocivi indotti dal rumore, ma anche per determinare la priorità degli interventi di risanamento da attuare.

Le metodologie fino ad ora impiegate per determinare tale indicatore, relativamente sia ai dati acustici sia all’associazione di questi ultimi all’entità di popolazione esposta, sono alquanto diversificate e, quindi, i risultati così ottenuti non sono direttamente comparabili tra loro. Questa disomogeneità costituisce una seria limitazione all’impiego di detti risultati che, peraltro, rivestono un’importanza rilevante anche per le loro considerevoli implicazioni socio-economiche e politiche. Ne consegue la necessità di individuare procedure univoche e condivise, possibilmente modulate in funzione del grado di dettaglio dei dati disponibili e documentate in modo tale da risultare ripercorribili e trasparenti, riducendo così i margini di discrezionalità nelle modalità applicative. Allo sviluppo di alcune di queste procedure è stato dedicato lo studio descritto nella presente relazione.

La determinazione della popolazione esposta richiede la stima, suddivisa per tipologia di sorgente sonora, dei livelli acustici su ogni facciata degli edifici e l’associazione a questi livelli del numero di persone esposte. In generale sono distinguibili valutazioni di area vasta (macro-scala) da quelle di dettaglio (micro-scala) che richiedono dati di ingresso e procedure di stima diversificate. In merito alla tipologia di sorgente sonora nel presente studio sono stati esaminati il traffico stradale, distinto tra extraurbano ed urbano, quello ferroviario ed aeroportuale, sorgenti tra le più diffuse sul territorio.

Per la stima dei livelli sonori solitamente si impiegano modelli numerici di natura deterministica mediante i quali il descrittore acustico della specifica sorgente sonora, ad esempio il livello Lden formulato dalla direttiva europea 2002/49/CE, è calcolato in base a parametri legati all’emissione sonora della sorgente stessa e ad altri fattori inerenti la propagazione sonora. Al riguardo la suddetta direttiva, recepita in Italia con il decreto legislativo n. 194 del 19 agosto 2005, raccomanda agli Stati membri, come l’Italia, non dotati di un modello numerico di riferimento nazionale di usare il modello francese NMPB-Routes-96 per la stima del rumore da traffico stradale, il modello olandese RMR ’96 per il traffico ferroviario e per il rumore aeroportuale il metodo provvisorio di calcolo ECAC/CEAC Doc. 29, non molto diverso dal modello statunitense Integrated Noise Model (INM) di impiego assai diffuso. Per migliorare l’accuratezza dei risultati conseguibili con questi modelli è opportuno, laddove possibile (ad esempio per infrastrutture esistenti), procedere a rilievi fonometrici, eseguiti in posizioni scelte opportunamente in relazione alla propagazione sonora, mediante i quali calibrare il modello numerico, specialmente per i dati di emissione sonora, in relazione alla realtà territoriale in esame. Limitatamente a stime approssimate di area vasta per il traffico

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veicolare extraurbano, è proficuamente utilizzabile anche la procedura descritta nella norma ISO 9613-2 considerando solo gli effetti della divergenza geometrica, del terreno e, per grandi distanze, dell’assorbimento acustico dell’aria. Per il traffico veicolare urbano un approccio interessante, pur se richiede ancora ulteriore sperimentazione, è costituito da modelli statistici mediante i quali alla strada si attribuisce il valore del descrittore del rumore da traffico risultante dalla sua relazione funzionale con i fattori rappresentativi del fenomeno (tipologia funzionale della strada, configurazione urbanistica, presenza o meno di mezzi pubblici di trasporto, di zona a traffico limitato, ecc.). Nel modello statistico, che non richiede la conoscenza dei parametri del traffico (entità del flusso veicolare e velocità di marcia) la relazione funzionale, notevolmente dipendente dalla realtà territoriale, è ottenuta mediante la regressione lineare multivariata sui dati sperimentali ottenuti da un campione di strade rappresentativo della rete viaria. In ogni caso il descrittore del rumore della specifica sorgente sonora deve essere rappresentativo sul medio-lungo termine, ad esempio su base annua secondo la sopra citata direttiva 2002/49/CE. Al riguardo, oltre alla variabilità dell’emissione sonora della sorgente nel suddetto arco temporale occorre considerare anche le condizioni meteoclimatiche nel sito in esame qualora la propagazione sonora avvenga in ambiti ove gli effetti del terreno non sono trascurabili (ad esempio in aree non densamente edificate e per distanze sorgente-ricettore superiori a 40 m).

Per la stima della popolazione esposta ai livelli sonori determinati con i modelli sopra indicati sono indispensabili dati demografici ufficiali (ISTAT, anagrafe comunale), possibilmente georeferenziati per automatizzare le procedure di calcolo e anche per un loro agevole aggiornamento. La procedura più semplice si basa sull’intersezione planimetrica delle curve di uguale livello sonoro con le sezioni di censimento, attribuendo un numero di residenti proporzionale alla superficie di queste ultime ricadenti nell’area individuata dalle prime. Gli errori di questa stima della popolazione esposta possono essere ridotti calcolando per ciascuna sezione di censimento la densità abitativa riferita alla sola superficie degli edifici residenziali tenendo conto, qualora si disponga di cartografia digitale vettoriale in tre dimensioni, anche dell’altezza degli edifici (densità di popolazione volumetrica anziché areale). Qualora la linea di traffico (stradale o ferroviario) sia contornata da una fila continua di edifici, la stima della popolazione esposta può essere limitata solo alla prima fila di edifici considerando la popolazione omogeneamente distribuita lungo la linea di traffico. In ambito urbano e per stime più dettagliate è necessario l’impiego della cartografia dei numeri civici da associare a ciascun edificio. La disponibilità di questa cartografia è ormai ampia anche in Italia. Esistono, tuttavia, una serie di difficoltà che limitano l’impiego di queste carte tematiche. La determinazione della popolazione esposta, solitamente, è svolta nell’ipotesi cautelativa che tutto l’insieme dei residenti nei numeri civici pertinenti alla strada sia esposto al rumore di questa, a prescindere quindi dalla presenza di facciate silenziose e dall’ubicazione dei vani negli appartamenti, ed uniformemente distribuita lungo l’estensione della strada stessa. Secondo la direttiva 2002/49/CE il numero dei residenti in tutto l’edificio dovrebbe essere associato al livello più elevato del descrittore Lden o Lnight per la specifica tipologia di sorgente sonora riscontrato sulla facciata dell’edificio più esposta. Tale valutazione non è facilmente automatizzabile e, soprattutto in presenza di cartografia con scarso dettaglio dell’edificato (la cartografia digitale, frequentemente, accorpa in un unico blocco edifici distinti), può produrre delle rilevanti sovrastime associando la popolazione alla facciata più rumorosa dell’intero blocco anziché del singolo edificio. In questi casi occorre valutare l’opportunità di

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tecniche di associazione diverse che, ancorché non esatte, possono dare una stima dell’indicatore più accurata. Qualora sia possibile differenziare la stima del livello sonoro per i diversi piani dell’edificio, si assegnerà a ciascun piano (e conseguentemente a ciascun livello sonoro) la corrispondente porzione dell’intera popolazione dell’immobile. In questo frazionamento può essere opportuno tenere in considerazione che alcune aree di pianterreno degli edifici sono prevalentemente destinate ad impieghi non abitativi e, pertanto, la popolazione dovrà essere ripartita tra gli altri piani.

In conclusione, da un punto di vista applicativo per la stima dei livelli sonori di esposizione è abbastanza consolidato l’impiego dei modelli numerici di natura deterministica, in particolare quelli raccomandati dalla direttiva europea 2002/49/CE, mediante i quali il descrittore acustico della specifica sorgente sonora è calcolato in base a parametri legati all’emissione sonora della sorgente stessa e ad altri fattori inerenti la propagazione sonora. Per il traffico stradale in ambito urbano, un approccio alternativo di un certo interesse è costituito dai modelli statistici mediante i quali il valore del descrittore del rumore da traffico è attribuito alla strada in base ad una relazione funzionale statististica del livello-sonoro con i fattori più rappresentativi del fenomeno. La relazione funzionale, tuttavia, dipende notevolmente dalla realtà territoriale e, conseguentemente, questo approccio statistico richiede tuttora una più ampia sperimentazione prima di essere applicato su vasta scala.

Abbastanza consolidate risultano le procedure per la stima della popolazione esposta descritte in questa relazione anche se ne sono formulabili altre ed è auspicabile che in un prossimo futuro, in relazione anche alla disponibilità di una cartografia digitale vettoriale sempre più dettagliata e dell’espansione e diffusione di sistemi informativi territoriali GIS, si possano sviluppare ulteriori procedure automatiche che rendano agevole e rapido l’indispensabile aggiornamento dei dati.

IV

SUMMARY The number of people exposed to noise, that is those living in dwellings exposed to categories of noise levels, is an important descriptor not only for the protection of the people health against the harmful effects of noise, but also for determining the priority of noise abatement measures.

Up to now the procedures applied to determine the number of people exposed to noise are rather different one another and, therefore, their results are not directly comparable. This lack of homogeneity is a severe limitation for the use of the results which, nevertheless, are extremely important for their socio-economical and political implications. Thus, it is necessary to identify agreed procedures, possibly modulated according to the details of the data available and well documented to reduce the discretionality in their application in order to be traceable. The study describes in this report has been aimed to develop these procedures.

To determine the number of people exposed to noise it is necessary for different types of noise sources to estimate the noise levels on the buiding façades and to assign to these levels the number of people exposed. Usually the assessment can be on large or small scale and the noise sources examined in this reported have been road traffic (urban and not urban), railway and airport being the most diffuse sources in the territory.

To estimate the noise levels numerical models are usually applied, by which the selected noise descriptor, such as the Lden described in the 2002/49/CE directive, is calculated on the basis of the noise source emission and on other parameters related to the outdoor noise propagation. The 2002/49/CE directive recommends to the Member States, such as Italy, not having a national reference model to use the French model NMPB-Routes-96 for road traffic, the Dutch model RMR ’96 for railway and the ECAC/CEAC Doc. 29 procedure for airport which is similar to the American Integrated Noise Model (INM). To improve the accuracy of the results obtained by the numerical models when the transport infrastructures is operating it could be useful to perform sound level measurements taken in sites chosen to be significative of the outdoor sound propagation. By these measurements it is possible to adapt the numerical models, especially for the sound emission data, to the case under examination. For large scale estimate of noise levels due to non urban road traffic, it is possible to apply the procedure described in the standard ISO 9613-2 considering only the effects of geometrical spreading, of the ground and, for long distances, of the air absorption. In addition to the numerical models for urban road traffic an interesting approach, even if further experimental and validation are required, is the use of statistical models by which the sound level assigned to the road does not require the knowledge of flow and speed of the traffic and it is resulting from a relationship including indipendent variables influencing the phenomenon. The relationship depends on the urban area and it is obtained by multivariate linear regression carried out on experimental noise data

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measured in a sample of roads representative of the urban network. Regardless the type of the model, the estimated sound level must be determined on long term, such as on annual basis as required by the 202/49/CE directive. Thus, the variability of noise emission during this term has to be considered, as well as the meteorological conditions wherever they have a significant influence on outdoor sound propagation, for instance in non built-up areas and distances greater than 40 m from the source.

The assessment of population exposed to sound levels determined by the models above mentioned requires official census data (from national or local institutions), hopefully georeferred in order to automatize the computation procedures and to update easily the estimates. The simpliest procedure is based on the plaanr intersection between the equal sound level contours and the census sections: the number of people is proportional to the area of these sections located inside the area identified by the equal sound level contours. The error of such estimate can be reduced by computing the people density for each census section to be referred to the area of residential buildings or to volume of these buildings if their heights are known from a digital vectorial 3D map. When the linear transport infrastructure (road or railway) is surrounded by a continuous row of buildings, the assessment of people exposed to noise can be limited to the first row considering an homogeneous distribution of the residents alongside the traffic line. For detailed assessment in urban areas (small scale) it is necessary to have a map showing the civic number of each building. Nowadays these maps are available but there are cases where it is difficult to assign correctly the civic number to the building. The people exposed to noise are usually determined in the cautelative hypothesis that all the residents in the building are exposed to the sound of the linear transport infrastructure (road or railway) and are homogeneously distributed alongside the infrastructure, regardless the presence of quiet façades and the location of rooms inside dwellings. According to the 2002/49/CE directive, the people living in the building should be assigned to the noisiest façade for the type of source considered. It is not easy to automatize this procedure and, without a detailed map enabling to distinguish the buildings forming a block, overestimates of people exposed often occur. Where it is possible to estimate the sound level at each floor of the building façade (façade noise map) the proportion of residents living in each floor has to be assigned to the relevant noise level. In such assignment it should be considered that in many buildings the ground floor is not for residential use.

In conclusion, from the application point of view it is rather consolidated to estimate the exposure sound levels by deterministic numerical models, particularly those recommended by the 2002/49/CE directive. By these models the sound level of the specifc source is calculated from noise source emission data and other parameters affecting the sound propagation. For urban road traffic noise an alternative and somewhat interesting approach is offered by the statistical models by which the noise level is assigned to the road on the basis of a statistical relationship between the sound level an the parameters most significant for the phenomenon. However, the statistical relationship is strongly dependent on the case study and, therefore, this statistical approach still requires a larger investigation before to be widely applied.

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The procedures for the estimation of population exposed to noise described in this report are rather consolidated, even if additional ones could be proposed. In the next future, providing a larger availability of digital vettorial cartography, further developments toward automatic procedures enabling an easy and quick data updating would be desirable, taking advantage of the potential and features of GIS systems.

VII

INDICE

SOMMARIO .................................................................................................................. I

SUMMARY ................................................................................................................. IV

INDICE ....................................................................................................................... VII

1. IL QUADRO DI RIFERIMENTO ................................................................... 1

2. GLI OBIETTIVI E L’ARTICOLAZIONE DELLO STUDIO ..................... 7

3. ASPETTI GENERALI DELL’INDICATORE POPOLAZIONE

ESPOSTA AL RUMORE ................................................................................. 9

4. L’ESPOSIZIONE AL RUMORE DA TRAFFICO VEICOLARE ............. 12

4.1 Traffico veicolare extraurbano ....................................................................... 12

4.1.1 Stima dei livelli sonori ...................................................................................... 13

Metodo semplificato per stime di area vasta ..................................................... 16

Metodo analitico dettagliato .............................................................................. 18

4.1.2 Stima della popolazione esposta ....................................................................... 18

Procedure semplificate ...................................................................................... 18

Procedure dettagliate ........................................................................................ 21

4.2 Traffico veicolare urbano ................................................................................ 22

4.2.1 Stima statistica dei livelli sonori ....................................................................... 23

4.2.2 Stima della popolazione esposta ....................................................................... 27

5. L’ESPOSIZIONE AL RUMORE DA TRAFFICO FERROVIARIO ........ 32

5.1 Stima dei livelli sonori ..................................................................................... 33

5.1.1 Metodo analitico dettagliato ............................................................................. 33

5.1.2 Metodo analitico dettagliato senza ipotesi di composizione del traffico ......... 34

5.1.3 Metodo semplificato per stime di area vasta .................................................... 35

5.2 Stima della popolazione esposta ..................................................................... 35

6. L’ESPOSIZIONE AL RUMORE DA TRAFFICO AEROPORTUALE ... 37

6.1 Stima dei livelli sonori ..................................................................................... 37

6.2 Stima della popolazione esposta ..................................................................... 39

6.2.1 Metodo DUSAF ................................................................................................. 39

6.2.2 Metodo TeleAtlas .............................................................................................. 41

7. CONCLUSIONI ............................................................................................... 43

APPENDICI ................................................................................................................. 44

VIII

Appendice A.1 .............................................................................................................. 45

Appendice A.2 .............................................................................................................. 48

BIBLIOGRAFIA ......................................................................................................... 55

1

1. IL QUADRO DI RIFERIMENTO Il sistema delle agenzie APAT/ARPA/APPA, dopo un’ampia ricerca nella letteratura internazionale, ha selezionato 27 indicatori per la descrizione dell’inquinamento acustico, inquadrati nel modello DPSIR [1]. Sette di questi indicatori, elencati nella Tabella n. 1.1, sono stati individuati come prioritari ai fini della raccolta di informazioni.

Tabella n. 1.1: Indicatori prioritari per la componente ambientale rumore [1] Tra questi è incluso, come indicatore di stato, la percentuale di popolazione esposta all’inquinamento acustico con una disponibilità di dati, al 2000 e prevista per gli anni futuri, indicata nella Tabella n. 1.2 tramite le icone di Chercoff [1].

Tabella n. 1.2: Disponibilità di dati al 2000 e prevista per la popolazione esposta al

rumore [1]

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Nella Tabella n. 1.3 sono riportate, inoltre, le specifiche di questo indicatore per il quale è previsto un livello di dettaglio geografico su base comunale [1].

Tabella n. 1.3: Scheda dell’indicatore popolazione esposta al rumore [1]

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È da osservare che la disponibilità di dati su questo indicatore negli anni 2001-2003 non è migliorata secondo le aspettative indicate nella Tabella n. 1.2 anche se è indubbio un maggiore interesse ed impegno al riguardo, a seguito anche degli obblighi derivanti dalla direttiva europea 2002/49/CE relativa alla determinazione e alla gestione del rumore ambientale [2], recentemente recepita nella legislazione italiana con il decreto legislativo n. 194 del 19 agosto 2005 [3]. Questa direttiva, infatti, tra i dati da trasmettere, dal 2007, periodicamente alla Commissione europea da parte degli Stati membri include anche (Allegato VI, punti 1.5 e 1.6) il numero totale stimato (arrotondato al centinaio) di persone che occupano abitazioni esposte a predefiniti intervalli di livelli Lden e Lnight, livelli determinati a 4 m di altezza dal suolo e sulla facciata più esposta, nonché diversificati per tipologia di sorgente sonora (traffico stradale, ferroviario, aeroportuale, attività industriali).

L’importanza dell’indicatore popolazione esposta al rumore è ampiamente riconosciuta anche a livello internazionale come testimoniato, ad esempio, dal suo inserimento nell’elenco degli “European Community Health Indicators (ECHI)” elaborato al termine del progetto ECOEHIS sponsorizzato congiuntamente dalla Commissione Europea e dal Centro Europeo della Organizzazione Mondiale della Sanità [4], in Italia coordinato da APAT. Nell’elenco sono stati inseriti solo quegli indicatori per i quali si ritiene che i dati siano disponibili (agevolmente e in tempi relativamente brevi), validi ed affidabili, nonché abbiano particolare rilevanza per l’impostazione delle politiche ambientali.

Anche in alcuni decreti della legislazione italiana vigente si fa esplicito riferimento al numero di persone esposte al rumore. In particolare nel D.M. Ambiente del 20.5.1999 [5] il numero di abitanti per ettaro residenti all’interno delle fasce di rispetto dell’intorno aeroportuale contribuisce a determinare gli indici Ia, Ib e Ic (art. 7) impiegati per la classificazione degli aeroporti ai fini dell’inquinamento acustico. Il D.M. Ambiente del 29.11.2000 [6], inoltre, definisce una procedura di calcolo per le priorità degli interventi di risanamento (art. 3 comma 1 e allegato 1) secondo la quale detta priorità aumenta al crescere del numero di abitanti nell’area da risanare.

Non bisogna dimenticare, altresì, che la legge quadro sull’inquinamento acustico n. 447 del 26.10.1995 [7] obbliga i Comuni con più di 50.000 abitanti (art. 7 comma 5) a redigere la relazione biennale sullo stato acustico del comune nella quale la stima del numero di persone esposte al rumore delle varie tipologie di sorgente sonora è un parametro di particolare rilevanza [8].

Anche le Regioni che si sono attivate per la redazione del rapporto annuale dei dati ambientali includono spesso nel rapporto il dato sulla popolazione esposta al rumore, come ad esempio riportato nella Tabella n. 1.4 relativa all’Emilia Romagna [9]. La copertura spaziale, comunque, è di solito insoddisfacente ed i dati riguardano soprattutto i centri abitati di maggiori dimensioni e il rumore da traffico stradale urbano.

Un’iniziativa analoga di raccolta dei dati suddetti a livello nazionale è in atto dal 2001 da parte dell’APAT. Nella sintesi dell’annuario 2003 [10] si evidenzia la situazione insoddisfacente per l’indicatore popolazione esposta al rumore, come illustrato nella Tabella n. 1.5, con una qualità del dato abbastanza bassa, una copertura spaziale di appena 74 Comuni su 8.101 riguardante nel complesso gli anni 1994-2003. Nella Tabella n. 1.6 si riportano i dati attualmente disponibili, derivanti dalle risposte pervenute su un questionario distribuito a tutte le ARPA/APPA che forniscono un quadro, anche se non esaustivo, della realtà nazionale.

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Tabella n. 1.4: Percentuale di popolazione residente in tre Comuni dell’Emilia Romagna in aree con rumorosità ambientale in esterno maggiore di 65 dB(A) di giorno e di 55 dB(A) di notte [9]

Tabella n. 1.5: Situazione a livello nazionale per l’indicatore popolazione esposta

al rumore [10]

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Tabella n. 1.6: Dati disponibili sulla popolazione esposta al rumore nella sintesi dell’annuario dei dati ambientali curato dall’APAT, edizione 2003 [10]

Nell’annuario stesso si sottolinea che la lettura dei dati necessita una certa cautela in quanto le metodologie impiegate, sia per la produzione dei dati acustici, sia per l’associazione di questi alle quote di popolazione esposta, sono alquanto diversificate e, quindi, rendono i dati non direttamente comparabili tra loro. Questa disomogeneità è imputabile a diversi fattori, tra i quali il diverso grado di dettaglio dei dati disponibili e gli obiettivi diversificati degli studi condotti nei quali la stima della popolazione esposta in genere costituiva un dato derivato e non uno degli scopi principali delle indagini.

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2. GLI OBIETTIVI E L’ARTICOLAZIONE DELLO STUDIO La disomogeneità dei dati finora disponibili sulla popolazione esposta al rumore costituisce una seria limitazione all’impiego dei dati stessi in quanto:

- non consente un confronto diretto tra realtà territoriali diverse;

- può inficiare la significatività stessa del dato che, per contro, riveste un’importanza rilevante non solo per la sua valenza ai fini della tutela della salute della popolazione, ma anche per le sue considerevoli implicazioni socio-economiche (come ad esempio il deprezzamento delle abitazioni esposte a consistenti livelli di rumorosità) e politiche allorché il dato è comunicato alla popolazione, come richiesto ad esempio dalla direttiva 2002/49/CE [2].

Al fine di superare gli inconvenienti sopra elencati è importante individuare delle procedure univoche e condivise per la determinazione dell’entità di popolazione esposta a predefiniti livelli di rumore (limiti normativi o soglie convenzionali) per tipologia di sorgente sonora. Al riguardo è di fondamentale importanza precisare che con il termine popolazione esposta si intende il numero di persone che vivono nelle abitazioni esposte a predeterminati livelli di rumore, definizione impiegata anche nella direttiva 2002/49/CE (Allegato VI, punti 1.5 e 1.6) [2]. Il livello di esposizione, pertanto, è riferito alla facciata esterna dell’edificio e non ha una relazione diretta con la dose di rumore del singolo individuo (binomio livello-tempo di esposizione) all’interno dell’abitazione. L’approccio, pertanto, è diverso da quello impiegato negli ambienti di lavoro (ove la dose di rumore percepita è determinata su base individuale o per gruppi omogenei di esposizione dovendo essere rapportata solo al rischio di danno uditivo), in quanto nel contesto dell’esposizione della popolazione le attività dei singoli individui suscettibili di interferenza da parte del rumore esterno all’edificio sono diverse (lettura, conversazione, sonno, etc.) e con differenti soglie di livello interferente ed effetti assai diversificati.

Le procedure sopra indicate, inoltre, devono soddisfare i seguenti requisiti:

- essere modulate in funzione del grado di dettaglio dei dati disponibili in merito sia ai livelli di rumore sia alla popolazione;

- essere documentate in modo tale da risultare ripercorribili e trasparenti, riducendo così i margini di discrezionalità nelle modalità applicative.

L’individuazione di alcune delle suddette procedure ha costituisto l’obiettivo del presente studio (Task Tk 04.04.04.a) il cui coordinamento è stato affidato al CNR-IDAC (Istituzione Principale di Riferimento) nell’ambito di una convenzione stipulata con l’ARPA Emilia Romagna, agenzia leader per il CTN Agenti Fisici. Allo studio hanno partecipato l’ARPA Toscana, l’ARPA Veneto e, come osservatori, l’ARPA Lazio e l’ARPA Lombardia secondo quanto di seguito indicato:

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Soggetti attuatori Giovanni Brambilla (coordinatore dello studio, CNR-Istituto di Acustica “O.M. Corbino”, Roma); Tommaso Gabrieli (ARPA Veneto); Gaetano Licitra (ARPA Toscana); Andrea Poggi (ARPA Toscana, Dipartimento di Firenze).

Collaboratori dei soggetti attuatori

Riccardo Bojola (assegno di ricerca CNR-IDAC presso ARPA Toscana); David Casini (ARPA Toscana, Dipartimento di Firenze); Tamara Verdolini (ARPA Toscana, Dipartimento di Firenze).

Referente della struttura tecnica

Maurizio Poli (ARPA Emilia Romagna).

Soggetti osservatori

Maurizio Bassanino (ARPA Lombardia); Franco Micozzi (ARPA Lazio).

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3. ASPETTI GENERALI DELL’INDICATORE POPOLAZIONE ESPOSTA

AL RUMORE La stima della popolazione esposta al rumore è un indicatore che può essere utilmente impiegato per finalità diverse. In particolare sono distinguibili:

- le valutazioni di area vasta (macro-scala) che, seppur approssimative, consentono di descrivere con rigore lo stato acustico dell’ambiente al fine di perseguire diversi obiettivi, tra i quali: • evidenziare le aree con maggiori problematiche; • delineare gli andamenti generali dell’inquinamento acustico sul lungo periodo; • produrre ricognizioni delle aree con maggiori esigenze di risanamento o fornire

indicazioni sommarie dell’entità dei problemi e degli investimenti necessari per il risanamento acustico;

• comparare aree o tipologie di sorgenti sonore diverse per stime di larga scala sulla importanza relativa dei problemi ad esse associati;

- le valutazioni di maggior dettaglio (micro-scala), finalizzate: • alla definizione puntuale di indici di priorità per l’attuazione degli interventi; • al dimensionamento degli interventi di risanamento ed alla verifica della loro

efficacia; • alla realizzazione di studi epidemiologici sugli effetti e/o sulla risposta della

popolazione all’inquinamento acustico.

Il livello di dettaglio e l’accuratezza richiesti nei due tipi di valutazione sono molto differenti, come diverse sono spesso l’ampiezza dell’area oggetto di indagine e la numerosità delle sorgenti sonore incluse nell’indagine. La valutazione di area vasta può fornire indicazioni utili anche da risultati largamente imprecisi, in grado di fornire solo l’ordine di grandezza della popolazione coinvolta nel problema, essendo il suo obiettivo il distinguere situazioni certamente problematiche da quelle che lo sono molto meno, oppure valutare nel medesimo contesto l’entità dei benefici attesi da diverse tipologie di interventi di mitigazione (solo sommariamente descritti) o, infine, individuare aree sospette di problematicità da indagare successivamente in dettaglio. Nella valutazione di maggior dettaglio, invece, è necessario esaminare le singole unità abitative coinvolte al fine di determinare per ciascuna di esse l’effettiva esposizione al rumore prodotto dalla sorgente sonora indagata e, conseguentemente, l’efficacia degli interventi di mitigazione in progetto. Lo stesso livello di dettaglio è richiesto quando sia necessario correlare i livelli di esposizione con le risposte (comportamentali, fisiologiche, o demoscopiche) fornite dalla popolazione oggetto di indagine.

Occorre sottolineare che la popolazione esposta al rumore non è una grandezza determinabile solo con metodologie acustiche, bensì richiede l’integrazione delle conoscenze acquisite sulla distribuzione del livelli sonori con le tecniche di analisi statistica-demografica. Per il calcolo di questo indicatore, infatti, è necessario

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determinare i valori di rumorosità presenti in facciata delle abitazioni ed associarli con il numero di residenti.

In considerazione delle rilevanti implicazioni socio-economiche e politiche che riveste il dato di popolazione esposta al rumore è necessario che per la sua determinazione si utilizzino dati demografici ufficiali, quali quelli del censimento generale della popolazione e delle abitazioni condotto dall’Istituto Nazionale di Statistica (ISTAT) con periodicità decennale. Questa cadenza è, purtroppo, inadeguata per le scadenze temporali richieste per la realizzazione della mappatura acustica strategica (aggiornamento almeno ogni 5 anni) in quanto non è ammesso impiegare dati antecedenti ad oltre 3 anni rispetto all’anno di riferimento della mappa. È pur vero che sono disponibili rapporti annuali dell’ISTAT, ma questi dati non sono disaggregati come quelli del censimento generale (l’ultimo risale al 2001). In alternativa si può ricorrere alle basi dati anagrafiche comunali che, solitamente, dispongono dei dati sui residenti nel territorio di competenza con cadenza annuale e ad un buon livello di dettaglio.

Per alcuni obiettivi, inoltre, è importante che il suddetto indicatore sia agevolmente aggiornabile periodicamente: ad esempio ogni due anni per la relazione sullo stato di inquinamento acustico comunale, oppure almeno ogni 5 anni per la mappatura acustica strategica richiesta dalla direttiva 2002/49/CE [2]. Ne consegue che qualunque metodologia impiegata per la determinazione della popolazione esposta non possa prescindere dalle suddette esigenze di aggiornamento, per evitare di dover ogni volta “ricominciare tutto da capo”.

Alla base del calcolo dell’indicatore è la stima dei livelli acustici su ogni facciata degli edifici, suddivisa per tipologia di sorgente sonora. Il secondo aspetto chiave è l’associazione tra il livello acustico in facciata e il numero di persone esposte a tale livello. Da questi due aspetti è evidente la complessità del problema: è inutile, infatti, concentrare gli sforzi solo su uno dei due aspetti che determinano il valore della popolazione esposta, senza considerare nella sua globalità l’obiettivo finale. Questo è un errore ricorrente per gli esperti in acustica che tendono a privilegiare l’accuratezza nella determinazione dei livelli acustici in facciata sottovalutando l’aspetto non acustico della distribuzione della popolazione sul territorio. Al riguardo è importante evitare gradi di accuratezza eccessivamente diversificati per il calcolo dei livelli sonori e della popolazione. Una stima accurata del campo acustico, infatti, risulterebbe di scarsa utilità, oltre che un ingiustificato onere di tempo, se accompagnata da un più basso grado di dettaglio per la popolazione esposta, e viceversa.

Le indagini a maggior livello di dettaglio, ovviamente, soddisfano assai bene anche agli obiettivi delle indagini a larga scala, ma nei fatti è spesso assai difficile disporre delle informazioni dettagliate necessarie per condurre tali valutazioni su aree ampie nei tempi spesso brevi, dell’ordine dei mesi, nei quali si rendono necessarie le valutazioni di larga scala. Se per queste ultime, invece, si adottano metodologie di stima più sommarie, può essere praticabile ottenere i risultati richiesti utilizzando dati già disponibili, anche se non specificamente raccolti per l’indagine in questione, integrandoli con poche determinazioni aggiuntive o ricorrendo a dati di letteratura.

Come esposto in seguito, per una stima sommaria non è necessario, inoltre, disporre di sistemi informativi territoriali particolarmente ricchi, né di cartografia tridimensionale accurata, spesso non disponibili in molte realtà italiane dove si crea, di fatto, un ostacolo

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insuperabile alla realizzazione di stime di dettaglio dell’esposizione sonora su base modellistica. Anche nei casi in cui questi strumenti siano disponibili il loro completamento con i dati utili alla stima dell’emissività delle diverse sorgenti e la predisposizione di una dettagliata griglia di calcolo richiedono, sulle scale vaste, un impegno consistente che, inevitabilmente, dilata i tempi di realizzazione della stima.

È da ricordare, inoltre, che la stima dell’indicatore popolazione esposta al rumore richiede, in ogni caso, che si proceda ad una valutazione distinta del rumore proveniente dalle diverse tipologie di sorgenti sonore (traffico stradale, ferroviario, aeroportuale, attività industriali). La distinzione della quota di rumorosità ambientale da attribuire alle diverse sorgenti, infatti, è indispensabile sia per definire gli interventi di mitigazione e attribuirne gli oneri ai responsabili, sia per stabilire gli impatti sulla popolazione [11]. In questo senso sono orientate esplicitamente anche le richieste della direttiva 2002/49/CE [2]. D’altra parte condurre indagini mirate a definire la rumorosità di una specifica sorgente è agevolmente perseguibile con campagne mirate di misura [12], oltre che con simulazioni modellistiche. Stime del livello totale di rumorosità sono comunque possibili per sovrapposizione delle mappe relative alle principali sorgenti. Anche quando queste ultime stime fossero l’obiettivo, la separazione dei contributi resta un passaggio importante della valutazione in quanto consente di:

- stimare l’accuratezza della determinazione del livello sonoro e di verificare la corretta estrapolazione del valore di lungo periodo [12, § 2.5.2 e § 2.5.3];

- applicare fattori di ponderazione alle varie tipologie di rumorosità per tener conto delle diverse reazioni della popolazione a sorgenti di differente tipologia [11].

Nel seguito della presente relazione le procedure per la determinazione della popolazione esposta saranno descritte in funzione della tipologia di sorgente sonora, distinguendo tra traffico stradale, diversificato in extraurbano ed urbano, traffico ferroviario e traffico aeroportuale.

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4. L’ESPOSIZIONE AL RUMORE DA TRAFFICO VEICOLARE 4.1 Traffico veicolare extraurbano Come per le altre sorgenti di rumore, anche per le strade il calcolo della popolazione esposta a livelli sonori superiori a determinati valori di riferimento (limiti normativi o soglie convenzionali) investe due ordini di problemi: da un lato la stima del campo acustico nella porzione di territorio circostante l’infrastruttura stradale, dall’altro il censimento demoscopico della popolazione (numero dei residenti) da associare a tale campo acustico.

Per quanto concerne i livelli sonori nei pressi dell’infrastruttura stradale extraurbana, l’approccio metodologico che si propone assume che il campo acustico sia stimato in modo deterministico, ossia mediante l’applicazione di algoritmi di calcolo definiti e riconosciuti come standard internazionali. Come noto ciò comporta in primo luogo la disponibilità di dati relativi all’emissione sonora della sorgente (linea di traffico) da utilizzare come dati di input per il modello acustico numerico. Dai dati di emissione si sviluppa il calcolo vero e proprio del livello sonoro, ovvero si simula la propagazione del campo sonoro nello spazio circostante l’infrastruttura. Al riguardo si ricorda che la direttiva 2002/49/CE [2] raccomanda agli Stati membri, come l’Italia, non dotati di un modello numerico di riferimento nazionale, in attesa della disponibilità di un modello europeo (già sviluppato nel progetto di ricerca Harmonoise [13]), di impiegare per la stima del rumore da traffico veicolare il modello francese Nouvelle Methode de Prevision de Bruit NMPB-Routes-96, sviluppato in Francia come evoluzione di una procedura risalente al 1980 [14] e recepito nella norma francese XP S 31-133 [15]. La raccomandazione della Commissione europea del 6.8.2003 [16], inoltre, fornisce le linee guida per l’applicazione del modello numerico francese, specialmente per l’acqusizione dei dati di emissione sonora del parco veicolare circolante.

Ai fini della mappatura acustica la procedura di calcolo deve prevedere la possibilità di riferire sul territorio i livelli sonori stimati (georeferenziazione dei dati) con procedure automatiche (esportazione di file), o anche manuali, su Geographical Information System (GIS). La georeferenziazione è assolutamente indispensabile non solo per realizzare la mappatura acustica, ma anche per associare il dato acustico alla popolazione residente.

Come il dato acustico, infatti, anche il censimento dei residenti deve poter essere georeferenziato. Un tale livello d’informazione, purtroppo, non è sempre facilmente disponibile. A seconda del metodo di calcolo, si renderà necessario poter disporre di un file vettoriale georeferenziato relativo alle sezioni di censimento ISTAT, di una carta digitalizzata della zona, di un file vettoriale georeferenziato della popolazione afferente a ciascun edificio (numero civico), ecc.. Infine, un’ovvia considerazione: i risultati delle

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stime condotte dipenderanno anche dal grado di accuratezza e di aggiornamento della documentazione che è possibile reperire sull’ambito territoriale in esame. 4.1.1 Stima dei livelli sonori La mappatura acustica di un’infrastruttura stradale estesa in genere richiede la sua suddivisione in tratti acusticamente omogenei, ovvero archi di tracciato connotati dalle stesse condizioni di emissione sonora. A rigore ciò comporta la divisione del percorso ogni volta che vari, sia pur di poco, uno dei quattro parametri che principalmente determinano la rumorosità del traffico veicolare, ossia:

- numero dei transiti per categoria di veicoli;

- velocità media di marcia per categoria di veicoli;

- pendenza della strada;

- tipo di pavimentazione stradale.

In realtà il livello di tolleranza adottabile in questa segmentazione dipende dall’accuratezza complessiva della stima che si vuole conseguire. Per le simulazioni di area vasta, ove sono largamente accettabili, ed in buona parte inevitabili, incertezze dell’ordine di ± 2-3 dB, si possono ritenere omogenei tratti che non presentino variazioni dei volumi di traffico superiori a 30-40%, mentre per le valutazioni di dettaglio, ove non è credibile un’accuratezza migliore di ± 1 dB, sono trascurabili tutte le intersezioni che non sottraggono o immettono almeno il 15% del traffico totale. Indicazioni in merito agli altri tre parametri sono riportate nelle linee guida per la mappatura acustica strategica predisposte dal gruppo di lavoro della Commissione Europea sulle problematiche della stima dell’esposizione al rumore (WG-AEN) [17]

Relativamente all’entità del flusso veicolare e alla sua velocità di marcia, solitamente i parametri predominanti la generazione del rumore stradale, l’analisi sulla cartografia dell’infrastruttura stradale dovrà in particolare tenere conto della presenza di svincoli, di immissioni di traffico importanti, di attraversamenti di centri abitati di medie o grandi dimensioni. Ai fini di una pianificazione della mappatura acustica del territorio, è possibile individuare tali tratti utilizzando una cartografia aggiornata e conducendo un’analisi dell’intero percorso sulla base dei fattori che possono determinare una diversa emissione sonora dell’infrastruttura.

Individuati i tratti stradali acusticamente omogenei, occorre associare a ciascuno di questi il valore di emissione sonora, determinabile con una delle due seguenti procedure:

- stima della potenza sonora emessa mediante abachi o formule che definiscano l’emissione di una linea di traffico a partire dai quattro parametri sopra elencati, come ad esempio nel modello NMPB-Routes-96 [14] mediante il grafico riportato nella Figura n. 4.1 e la relazione seguente:

(4.1) ( ) ( )[ ] jPLPLVLVLWj RIQEQEL ++++++= log1020log10log10 [dB(A)]

in cui LWj in dB(A) è il livello di potenza sonora in ciascuna delle bande di ottava da 125 a 4000 Hz (spettro normalizzato conformemente alla norma EN ISO

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1793-3:1997), EVL ed EPL sono i livelli di emissione rispettivamente per i veicoli leggeri (< 3,5 t) e pesanti (≥ 3,5 t) determinati secondo il diagramma in Figura n. 4.1, QVL e QPL i corrispondenti flussi orari, I la lunghezza in m del tratto omogeneo di strada e Rj il valore nella j-esima banda di ottava dello spettro di rumore stradale normalizzato;

- misura del livello sonoro ad una predefinita distanza di riferimento.

Figura n. 4.1: Emissione sonora del singolo veicolo (LAeq,h) per varie condizioni di marcia [13]

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Il primo tipo di dato ha interesse soprattutto nel progetto di nuove infrastrutture, ovvero quando l’infrastruttura non è ancora esistente. Al contrario, là dove si intenda eseguire una mappatura del territorio con sorgenti sonore in esercizio conviene condurre rilievi fonometrici che, se condotti con adeguate metodologie analoghe a quelle indicate in [12], sono maggiormente rappresentativi della rumorosità effettiva dell’infrastruttura. Una possibile soluzione integrata consiste nell’utilizzare i rilievi, qualora eseguiti in posizioni opportunamente prescelte in relazione alla propagazione sonora, per la calibrazione del modello numerico alla realtà territoriale in esame.

In merito alla simulazione numerica della propagazione sonora nell’ambiente esterno circostante l’infrastruttura stradale, il grado di approssimazione dipende principalmente da due elementi: da un lato l’algoritmo utilizzato, dall’altro la possibilità di tenere adeguatamente conto degli elementi territoriali (edifici, ostacoli, superfici riflettenti, orografia, ecc.) che alterano la libera propagazione del campo sonoro.

Come già detto la direttiva 2002/49/CE [2] richiede l’impiego per la stima del rumore da traffico veicolare del modello francese NMPB-Routes-96. In alternativa, per le sole valutazioni di area vasta semplificate, è possibile utilizzare il metodo descritto nella norma ISO 9613-2 [18], raccomandato dalla direttiva 2002/49/CE [2] per le sorgenti industriali, che di fatto, con alcuni adattamenti, coincide con una versione semplificata (stima del valore complessivo in dB(A) anziché per bande di frequenza) dell’algoritmo usato dal modello francese per condizioni favorevoli di propagazione sonora (stima cautelativa).

La differenza principale fra i due modelli citati riguarda le modalità con le quali si tiene conto degli effetti meteoclimatici sulla propagazione del campo acustico. In particolare, l’algoritmo francese prevede la determinazione del livello sonoro di lungo termine LAeq,TL secondo la relazione seguente:

(4.2) ( ) ( ) ( )⎥⎦⎤

⎢⎣⎡ ⋅−+⋅⋅= 10/10/

,,, 10110log10 hAeqfAeq L

fL

fTLAeq ppL [dB(A)]

in cui pf è la frazione del tempo a lungo termine TL in cui si registrano condizioni favorevoli alla propagazione sonora (riconducibili a condizioni di vento portante e di inversione termica) determinanti il livello LAeq,f e (1-pf) è la rimanente frazione del tempo TL alla quale si assegna il livello LAeq,h che si determina in condizioni omogenee (raggi sonori rettilinei). Ne consegue la necessità di conoscere la frazione, ricavata sul lungo termine, di occorrenza dei fenomeni relativi a ciascun tipo di condizione meteoclimatica per ogni percorso sorgente - ricettore. In Italia, purtroppo, non sono attualmente disponibili mappe micro-climatiche contenenti informazioni di questo tipo, né d’altra parte risulta facile stimare la frazione di condizioni omogenee e favorevoli per ogni zona del territorio sulla base dei dati meteorologici reperibili.

Stanti le carenze sopra indicate, non è ad oggi possibile in molti casi una implementazione completa del modello francese. Si propone pertanto di svolgere una duplice simulazione numerica (in condizioni meteo favorevoli e in quelle omogenee) per i ricettori posti a distanza considerevole dall’infrastruttura (superiori a 200 m) al fine di valutare la variabilità massima dei livelli stimati. Il confronto dei due valori così ottenuti fornisce un’indicazione dell’incidenza delle condizioni meteoclimatiche.

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In assenza di ogni indicazione sulle condizioni meteoclimatiche, il documento predisposto dal gruppo di lavoro della Commissione Europea sulle problematiche della stima dell’esposizione al rumore (WG-AEN) [17] propone che per la stima dei livelli sonori si usino i valori riportati nella Tabella n. 4.1 (toolkit 10).

Periodo Probabilità media di occorrenza durante l’anno Giorno (07-19) 50% condizioni favorevoli alla propagazione Sera (19-23) 75% condizioni favorevoli alla propagazione Notte (23-07) 100% condizioni favorevoli alla propagazione

Tabella n. 4.1: Valori medi annuali di occorrenza di condizioni favorevoli alla propagazione sonora da impiegare in assenza di dati meteoclimatici locali [17] Una scelta diversa potrà essere effettuata dove nozioni qualitative sull’andamento dei venti consentano di ritenere prevalente, in un determinato periodo di riferimento, una condizione di vento contrario alla propagazione (ad esempio in presenza di brezze di mare in periodo diurno).

A integrazione di quanto detto, e indipendentemente dalla distanza rispetto all’asse viario, la doppia analisi dovrebbe essere condotta anche in tutti i casi dove risulti un’evidenza sperimentale dell’influenza dei fenomeni meteoclimatici sul livello sonoro al ricettore. Metodo semplificato per stime di area vasta In contesti extraurbani, dove la complessità territoriale è tipicamente assai più modesta rispetto agli insediamenti ad elevata densità abitativa, è possibile svolgere una stima corretta, anche se approssimata, dei livelli sonori al ricettore con una analisi assai semplificata qualora si sia interessati a valutazioni di esposizione a livelli elevati di rumore. A tale scopo è sufficiente tenere conto, nell’equazione fondamentale di propagazione del campo sonoro, dei soli fattori di attenuazione dovuti alla divergenza geometrica e all’effetto suolo, includendo eventualmente, per grandi distanze sorgente-ricettore, l’attenuazione dell’aria. A seconda della complessità della situazione in esame la sorgente potrà essere rappresentata o mediante una successione discreta di punti opportunamente equispaziati o, più semplicemente, come un tratto continuo rettilineo di lunghezza indefinita che equivale ad assumere una propagazione sonora per onde cilindriche e, quindi, un decremento del livello sonoro di 3 dB ad ogni raddoppio di distanza dall’asse stradale.

Il metodo proposto assume in via cautelativa che non vi siano discontinuità morfologiche, edifici in fila o altri elementi schermanti i ricettori più lontani. In altre parole, viene assunta una condizione di libera propagazione del campo sonoro [19] per un ricettore di riferimento posto ad un’altezza fissa rispetto al suolo (preferibilmente 4 m).

Il risultato di un tale calcolo conduce alla determinazione di fasce territoriali centrate sull’infrastruttura, entro le quali i livelli sonori assunti come riferimento risultano superati. Tipicamente ogni tratto acusticamente omogeneo sarà caratterizzato da una

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fascia corrispondente al periodo diurno ed una, in genere più ampia, relativa a quello notturno. In alternativa il calcolo può limitarsi alle aree ricadenti nella fascia territoriale di pertinenza acustica dell’infrastruttura stradale la cui ampiezza (a partire dal limite della proprietà stradale e per ciascun lato dell’infrastruttura stradale) è stabilita dal D.P.R. n. 142 del 30.3.2004 [20] in funzione della tipologia di infrastruttura stradale (Allegato 1).

Come già accennato, un tale approccio, di tipo semplificato, può essere impiegato quando la conformazione del terreno lungo il percorso sorgente-ricettore non offra ostacoli naturali alla propagazione del campo sonoro e quando il tessuto territoriale limitrofo all’infrastruttura sia caratterizzato da case isolate o da insediamenti abitativi che si sviluppano esclusivamente lungo il tracciato stradale.

D’altra parte, il metodo proposto può applicarsi anche quando si debbano effettuare stime di larga massima su porzioni estese della rete stradale extraurbana quali, ad esempio, quelle della fase di ricognizione dei piani di risanamento. In tali casi, il ricorso a metodi analitici di maggior dettaglio comporterebbe tempi lunghi di elaborazione e un grado di accuratezza delle stime sovrabbondante per gli scopi prefissati. In altri termini, anche là dove non ricorrano rigorosamente i requisiti per l’applicazione del metodo proposto, è tuttavia utile applicarlo per ricavare informazioni su vasta scala, altrimenti difficilmente ottenibili. In questo caso il metodo fornisce una stima per eccesso dei livelli sonori che porterà ad una sovrastima della popolazione esposta.

Per la stima del livello sonoro al ricettore sono disponibili le due seguenti procedure che differiscono assai poco nei risultati conseguibili.

1. Utilizzare l’algoritmo semplificato proposto dalla norma ISO 9613-2 [18], assumendo un indice di direttività pari 3 dB per la sorgente ed utilizzando una

altezza media hm del percorso sonoro pari a: 2

RSm

hhh += ove hR è l’altezza rispetto

al suolo dei ricettori in esame (in generale 4 m) e hS l’altezza della sorgente (posta a 0,5 m in tutti i casi in cui non si possano fare assunzioni di maggior dettaglio sulla posizione della strada rispetto al piano di campagna). Il livello continuo equivalente LAeq in dB(A) al ricettore R posto a distanza d (m) dall’asse stradale è calcolato con la relazione seguente:

(4.3) ( ) gWAeq AddLL −⋅

−−=10007log10 [dB(A)]

ove LW, in dB(A), è il livello di potenza sonora per metro attribuito al tratto di strada acusticamente omogeneo, 7d/1000 è il valore medio approssimato dell’attenuazione dell’aria in dB/km e l’ultimo addendo Ag rappresenta l’attenuazione in dB(A) del

suolo che è data da ⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡⎟⎠⎞

⎜⎝⎛ +⋅−= dd

hA mg

3001728,4 con valori negativi posti pari a 0.

2. Utilizzare le formule per propagazione sonora favorevole del metodo NMPB-Routes-96 per ciascuna banda di ottava applicandole allo spettro normalizzato del rumore da traffico, conformemente alla norma EN ISO 1793-3:1997, usando per l’effetto suolo un fattore G = 0 per il termine di sorgente, un fattore G = 1 per il terreno in prossimità dei ricettori e calcolando il fattore G’ secondo la modalità di media proposta dal metodo stesso [15].

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In entrambe le procedure è necessario che il dato stimato si riferisca alle condizioni medie di lungo periodo, ad esempio su base annuale come richiesto dalla direttiva 2002/49/CE [2].

Un esempio applicativo della procedura 1. è descritto nell’Appendice A.1. Metodo analitico dettagliato La conformazione, spesso complessa, del territorio, la presenza di schermi acustici e di aree densamente edificate, poste in prossimità dell’infrastruttura, rendono talvolta indispensabile il ricorso a programmi di calcolo commerciali, in grado di determinare in tempi ragionevoli il campo acustico pur tenendo conto degli innumerevoli elementi che possono influire su di esso. Per una rassegna dettagliata dei programmi disponibili, si rimanda al rapporto RTI CTN_AGF 1/2001 [21].

Tra gli aspetti più rilevanti di questi programmi vi è la possibilità di importare la cartografia digitale vettoriale in tre dimensioni dell’area esaminata per realizzare i modelli DTM (Digital Terrain Model) e DBM (Digital Building Model). La cartografia digitale tridimensionale può essere ottenuta mediante sistemi LIDAR (scansione laser del territorio eseguita da sorvolo aereo), scansione radar, riprese fotogrammetriche aeree o satellitari e fotointerpretazione o, nel caso meno sofisticato, elaborazione di cartografie esistenti (carte tecniche regionali, catastali, ecc.). Una maggiore precisione del modello DTM è richiesta in prossimità delle sorgenti sonore per valutare più correttamente gli effetti indotti dalla configurazione geometrica della linea di traffico (viadotto, trincea, rilevato, raso) sulla propagazione sonora.

Molti software consentono procedure semiautomatiche per posizionare in corrispondenza di ciascun edificio uno o più ricettori per i quali procedere al calcolo del livello sonoro. Per ciascun edificio, pertanto, si otterranno uno o più livelli sonori secondo le possibilità offerte dal software: si potranno avere punti su tutte le facciate dell’edificio, eventualmente posti a diverse altezze (corrispondenti ai diversi piani dell’immobile), o più semplicemente un solo punto sulla facciata rivolta verso l’infrastruttura. In ogni caso per ciascun edificio si sceglierà la facciata con il livello sonoro più alto prodotto dalla specifica tipologia di sorgente sonora in esame (in questo caso il traffico veicolare).

L’impiego dei programmi è consigliato su ambiti territoriali ristretti e quando l’obiettivo della simulazione numerica sia valutare accuratamente l’efficacia degli interventi in atto per contenere o abbattere la rumorosità dovuta all’infrastruttura (barriere, asfalti fonoassorbenti, ecc.). 4.1.2 Stima della popolazione esposta Procedure semplificate In generale sono formulabili tre differenti modalità di stima della popolazione esposta con grado crescente di accuratezza. Il presupposto fondamentale per procedere a tali stime è la disponibilità di cartografie digitali adeguate ed aggiornate.

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La procedura più semplice (metodo A) per associare ai livelli sonori, stimati secondo le procedure esposte nei paragrafi precedenti, la popolazione residente è quello di implementare le funzionalità di un GIS e, in particolare, di sovrapporre la planimetria delle sezioni censuarie dell’ultimo censimento ISTAT disponibile con le curve di uguale livello sonoro ricavate dal calcolo del campo acustico. In questo modo la popolazione esposta a livelli superiori ad una soglia prefissata è determinabile come somma dei due seguenti elementi:

- l’insieme della popolazione residente inclusa nelle sezioni censuarie la cui superficie ricada interamente nelle fasce di superamento della soglia (sezione A nell’esempio in Figura n. 4.2);

- una quota di popolazione residente nelle sezioni censuarie con superficie parzialmente all’interno delle fasce di superamento coincidente con la frazione di superficie della sezione intercettata dalla fascia di superamento (sezioni B e C nell’esempio in Figura n. 4.2).

Un esempio di questa procedura è illustrato nella Figura n. 4.2 ove, insieme alla fascia di superamento del predefinito livello sonoro centrata rispetto alla strada, sono indicate tre sezioni censuarie A, B e C ciascuna con numero di residenti nA, nB e nC. Poiché le sezioni B e C ricadono per il 50% e 30% della loro intera superficie nella fascia di superamento, il numero totale di residenti P esposto al superamento del predefinito livello sonoro è dato da:

(4.4) CBA nnnP 3,05,01 ++=

Figura n. 4.2: Esempio della procedura semplificata per la stima della popolazione esposta al superamento di predefiniti livelli sonori

Con questa procedura il calcolo della popolazione esposta è affetto da un certo grado di approssimazione essendo implicita l’assunzione che l’ambito territoriale ricadente all’interno delle isolivello delimitanti le fasce di superamento sia edificato in modo uniforme, con densità abitativa pari a quella media delle sezioni di censimento sottostanti. Le esperienze applicative [22] mostrano che questa procedura può dare luogo a grossolani errori di stima. Ad esempio nei casi ove vi sia un corridoio non edificato intorno all’infrastruttura stradale, che rende fortemente non omogenea la

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distribuzione della popolazione nelle sezioni di censimento interessate. Questa situazione è abbastanza ricorrente per le ferrovie e si può presentare spesso anche per le autostrade che, oltre a fruire di una fascia di rispetto urbanistico definita per legge, assai frequentemente sono contornate da aree verdi o da edificazione non residenziale. Ciò non è altrettanto consueto per le strade che, invece, sono frequentemente un “attrattore” di edifici e, conseguentemente, potrebbero dar luogo a disomogeneità di segno opposto.

Un affinamento della precedente procedura è costituito dalla seconda modalità di calcolo (metodo B) basata sull’individuazione nella Carta Tecnica Regionale (solitamente in scala 1:10.000) degli edifici di tipo residenziale, se specificamente codificati. Si somma l’area dei singoli edifici per ricavare l’area edificata residenziale per ciascuna sezione di censimento. Si procede, quindi, a calcolare per ciascuna sezione di censimento la densità abitativa riferita alla sola superficie degli edifici residenziali. Selezionando poi gli edifici investiti dalle curve di superamento del predefinito livello sonoro è possibile calcolare la popolazione interessata come somma dei residenti in ciascun edificio, pari al prodotto della densità di popolazione per l’area dell’edificio. Un ulteriore affinamento consiste nel tenere conto dell’altezza degli edifici calcolando, quindi, una densità di popolazione volumetrica anziché areale. Ciò comporta, tuttavia, la disponibilità di una cartografia digitale in tre dimensioni, non sempre agevolmente reperibile o sufficientemente precisa.

La terza modalità di stima della popolazione esposta (metodo C) consiste nel considerare gli edifici più vicini alla linea di traffico come uno schermo acustico nei confronti di quelli retrostanti. Si procede, pertanto, a selezionare solo gli edifici ricadenti nella fascia di superamento che risultano non protetti da altri edifici e a considerare solo la popolazione presente in tali edifici. Questo metodo, rispetto ai precedenti che comportano solo elaborazioni automatiche (una volta “predisposti” i necessari dati geografici), richiede una selezione manuale degli edifici. Ciononostante le risorse da impiegare sono inferiori rispetto ai metodi modellistici analitici, in grado di offrire una maggiore accuratezza. Diversamente dai due metodi precedenti, il metodo C può produrre anche una sottostima della popolazione esposta anche se, a fronte di un tempo di elaborazione più lungo, il valore ottenuto con questo procedimento appare più attendibile rispetto ai precedenti metodi, soprattutto in presenza di edificato denso.

Un’analisi comparativa dei risultati conseguibili con le tre procedure sopra descritte applicate a cinque realtà territoriali diverse è riportata nella Tabella n. 4.2, dalla quale emergono le differenze tra i valori ottenuti per il numero di residenti esposti al rumore dell’infrastruttura lineare all’interno della fascia di pertinenza acustica di quest’ultima [22].

Cecina Metodo Grosseto

(area urbana) Montevarchi(area urbana)

Rosignano M.(area urbana) (area urbana) (area extraurbana)

A 724 1954 2151 1310 103 B 52 602 1182 458 10 C 52 171 848 295 10

Tabella n. 4.2: Confronto dei risultati sulla popolazione esposta conseguibili con le

tre modalità di calcolo proposte [22]

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Una variante del metodo C può essere adatta per compiere indagini anche senza l’ausilio di informazioni georeferenziate sulla popolazione. In alcune tipologie di arterie le zone con elevati livelli di esposizione possono essere facilmente individuate anche su cartografia raster laddove l’arteria sia contornata da una fila continua di edifici (attraversamento di centri abitati). In questi casi si può limitare la stima dell’esposizione solo alla prima fila di edifici e la numerosità della popolazione esposta può, quindi, essere agevolmente ottenuta mediante una delle tre seguenti modalità.

C1) Mediante sopralluogo si individuano i numeri civici iniziale e finale di ciascun tratto stradale interessato e all’anagrafe comunale si richiede il numero dei residenti nell’intervallo dei civici di interesse (in genere la richiesta è semplice perché riguardante un’unica via e numeri civici consecutivi).

C2) Mediante sopralluogo si contano il numero di unità immobiliari coinvolte che si moltiplica per il numero di abitanti medio per appartamento nella zona (dato ISTAT disponibile a diversi livelli di aggregazione).

C3) Si misura la lunghezza del tratto di strada interessato e si assume una lunghezza media delle abitazioni (per una stima di questo secondo dato si veda l’indagine condotta in Toscana [23]). Il numero di unità immobiliari si ottiene dividendo la lunghezza del tratto di strada interessato per la lunghezza media delle abitazioni e moltiplicandolo per il numero medio in quel tratto di piani oltre il piano terra (in questa procedura si assume che a piano terra siano collocate funzioni non residenziali come garage, negozi, atri di ingresso, ecc.). Il numero di unità immobiliari così ottenuto si moltiplica per il numero di abitanti medio per appartamento nella zona (ad esempio dai dati del censimento 1991 si ricava un valore medio di occupazione pari 2,3 persone per abitazione per la Toscana [23] e di 2,5 per la città di Roma [24]).

Procedure dettagliate Queste procedure sono finalizzate alla stima della popolazione residente in ciascun edificio. I metodi configurabili sono sostanzialmente tre.

I primi due metodi sono quelli già descritti per le valutazioni semplificate (metodo B) che stimano la densità di popolazione superficiale o di volume a partire dalla popolazione nella sezione di censimento e dalla individuazione degli edifici residenziali. Trattandosi di procedure dettagliate è molto probabile che sia disponibile l’altezza al piano di gronda degli edifici e quindi il metodo da preferire è quello basato sulla densità volumetrica di popolazione.

Il terzo metodo richiede l’impiego di una carta dei numeri civici, da associare a ciascun edificio, per risalire al numero dei residenti attraverso i dati dell’anagrafe comunale. Carte georeferenziate dei numeri civici stanno diventando sempre più disponibili anche in Italia grazie ad operatori privati (TeleAtlas, Navteq, ecc.) che realizzano questi GIS in primo luogo per i sistemi di navigazione veicolare. Occorre però mettere in evidenza alcune difficoltà che rendono ancora poco utilizzabili queste carte tematiche. La prima è il livello di precisione: per gli scopi che si prefiggono (navigazione veicolare) è sufficiente una corretta collocazione dei numeri civici rispetto agli incroci tra le diverse strade, ma ai fini della popolazione esposta occorre verificare che la carta fornisca una

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buona localizzazione della posizione del numero civico sulla strada. Il secondo problema è che spesso tali carte associano il civico ad una posizione lungo il marciapiede della strada anziché in coincidenza con l’edificio a cui si riferiscono. Questo problema, sicuramente di una qualche rilevanza per attraversamenti urbani di autostrade, diviene cruciale all’interno di aree densamente edificate. In ogni caso la disponibilità dei numeri civici e del corrispondente dato anagrafico è il miglior sistema per aggiornare il dato di popolazione nelle sezioni di censimento, prima di procedere ai calcoli secondo le metodologie già indicate.

Nel caso sia possibile differenziare la stima del livello sonoro per i diversi piani dell’edificio, si assegnerà a ciascun piano (e conseguentemente a ciascun livello sonoro) la corrispondente porzione dell’intera popolazione dell’immobile. In questo frazionamento può essere opportuno tenere in considerazione che alcune aree di pianterreno degli edifici sono prevalentemente destinate ad attività non abitative e, pertanto, la popolazione dovrà essere ripartita tra gli altri piani. 4.2 Traffico veicolare urbano La modellizzazione acustica di tipo deterministico precedentemente esposta risulta, normalmente, poco efficiente per la stima dei livelli sonori nella rete viaria urbana poiché tra i dati di ingresso richiesti dai modelli deterministici vi sono entità e velocità dei flussi veicolari, parametri che, per essere quantificati mediante misurazioni, richiedono un impegno non inferiore a quello necessario per la diretta rilevazione dei livelli sonori. In alternativa i valori dei suddetti parametri sono ricavati da modelli trasportistici di assegnazione del traffico veicolare che, a loro volta, richiedono un’approfondita analisi delle necessità di mobilità, delle caratteristiche di viabilità di ciascuna strada, delle abitudini della popolazione nonché una sistematica taratura dei risultati. Attualmente questi modelli sono scarsamente disponibili nella realtà italiana e, inoltre, spesso forniscono dati limitatamente all’ora di punta o, comunque, privi di informazioni attendibili per il periodo notturno. A questo si aggiunga che i dati geometrici caratterizzanti la propagazione sonora (larghezza della strada, distribuzione del traffico nelle diverse corsie, larghezza dei marciapiedi, posizione delle facciate degli edifici) spesso non sono disponibili sulla cartografia delle aree urbane, come mancano frequentemente i dettagli sulla pendenza, il senso di marcia, la presenza di corsie preferenziali che spesso caratterizzano in maniera significativa l’emissività sonora dei flussi di traffico veicolare. Quando questi diversi fattori di incertezza si sommano tra loro in maniera non correlata possono dar luogo ad un errore complessivo nella stima dei livelli sonori assai ampio, mentre nella realtà la variabilità riscontrata per detti livelli è più contenuta in virtù del fatto che assai spesso le incertezze su un parametro sono in parte compensate da effetti che questo indirettamente produce su un altro ad esso correlato. Ad esempio una strada più stretta comporta un incremento dei livelli sonori dovuto alla minore distanza fra la sorgente e il ricettore, ma al tempo stesso determina, nei fatti, una riduzione dei volumi di traffico che produce una minore emissione della sorgente. I modelli di simulazione numerica, però, in genere non sono in grado di tener conto di queste interazioni e, pertanto, le incertezze su un parametro si riflettono in maniera indipendente sulla stima dell’emissione o su quella della propagazione sonora, producendo errori che non si compensano tra loro.

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La mappa dei livelli sonori da traffico stradale nelle aree urbane può essere realizzata anche mediante misurazioni dirette, ma ciò comporta, in genere, un notevole dispendio di risorse e di tempo, tale da rendere poco praticabile la caratterizzazione di un campione sufficientemente ampio e rappresentativo di configurazioni urbane. I livelli sonori, pertanto, sono solitamente stimati mediante opportune estrapolazioni da misurazioni eseguite in posizioni significative opportunamente selezionate. Nella pianificazione di una campagna di misure si deve esaminare la migliore utilizzazione delle misure per ottenere una descrizione sufficientemente accurata dei livelli sonori di tutte le situazioni urbane che si vogliono stimare. Se da un lato l’estrapolazione dei livelli in punti lontani a partire da poche misurazioni può diminuire la precisione della stima, dall’altro può consentire, grazie ad una conseguente maggior disponibilità di tempo per ciascun punto di misura, una descrizione più accurata e facilmente aggiornabile delle variabilità, anche di lungo periodo, che modificano i livelli sonori. In altri termini occorre trovare il miglior compromesso tra incertezza di origine spaziale e incertezza di origine temporale della stima effettuata. 4.2.1 Stima statistica dei livelli sonori In molte aree della città italiane è assai frequente la presenza di un reticolo di strade assai fitto, fiancheggiato da case a filo marciapiede, con una facciata pressoché continua, spesso su entrambi i lati. In questo contesto i livelli a bordo strada sono sostanzialmente coincidenti con i livelli in facciata degli edifici prospicienti che sono allineati lungo i marciapiedi, o con modesto distacco da questi. Quando il percorso sorgente-ricettore è così breve rispetto anche all’estensione della sorgente stessa, i livelli sonori possono essere spesso assunti omogenei su tutta la lunghezza della strada, mentre la facciata continua che delimita la strada rende i livelli sonori presenti su quegli edifici indipendenti dalla distribuzione e dalla rilevanza del traffico nelle strade vicine. Le facciate non direttamente esposte sulla strada sono fortemente schermate dalla prima fila di edifici e pertanto i loro livelli sonori, molto più bassi di quelli sul lato strada, sono anch’essi difficilmente calcolabili mediante modelli numerici convenzionali a causa della rilevanza degli effetti di diffrazione, delle riflessioni multiple, della turbolenza dell’aria, del contributo apprezzabile di porzioni anche lontane della rete viaria urbana. In questi casi si può assumere che il lato più rumoroso dell’edificio, e quindi quello rilevante ai fini della stima dell’indicatore popolazione esposta ai sensi della direttiva 2002/49/CE, sia quello affacciato sulla strada principale in corrispondenza del numero civico. Le abitazioni protette rispetto all’emissione della strada principale (abitazioni collocate sulle facciate prospicienti le vie interne) possono essere considerate, statisticamente, come una coda a bassa esposizione nella distribuzione della popolazione esposta.

Per il reticolo di strade e gli edifici con le caratteristiche sopra elencate si propone una metodologia di stima dei livelli sonori basata su un’assegnazione statistica dei livelli di emissione delle strade, a partire da un insieme di dati rilevati su un campione di strade. Questa procedura, inoltre, è facilitata dalla constatazione, sperimentale e teorica, che i livelli sonori nelle strade urbane sono fortemente correlati con alcune caratteristiche di queste, funzionali e morfologiche, agevolmente individuabili [25].

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Determinando, con tecniche sia analitiche che statistiche, il contributo acustico di ciascuna di queste caratteristiche (ovvero la variazione del livello sonoro mediamente associata ad ognuna di esse) è possibile procedere ad una classificazione di tutte le strade comunali ed attribuire a ciascuna un valore atteso di emissione sonora. Il livello sonoro in ciascuna strada sarà, pertanto, stimato mediante un modello lineare, ovvero con una espressione del tipo:

(4.5) L = L0 + a1L1 + a2L2 + .... + anLn [dB(A)]

dove L0 è una costante che rappresenta il livello di rumore che ci si aspetterebbe di rilevare in una prescelta configurazione urbana di riferimento priva delle variabili a1, , an (ad esempio strada locale, assenza di edifici su entrambi i lati, giorno festivo); a1, ..., an sono variabili dicotomiche (valore 0 o 1), che individuano la presenza o l’assenza di ciascuna delle caratteristiche inserite nel modello; L1 è la variazione di livello sonoro che caratterizza tutte le strade nelle quali sia presente la caratteristica associata alla variabile a1 e così via per gli n valori Ln.

La fase più delicata della formulazione del modello è quella relativa alla scelta delle variabili significative da inserire nel modello stesso. L’esperienza condotta in alcune città italiane ha confermato che alcune caratteristiche morfologiche e funzionali delle strade sono fortemente correlate con l’intensità del livello sonoro in esse presente. Va precisato che questa correlazione non necessariamente implica un rapporto di causalità e, anche quando questo sia evidente, non è detto che il “peso” associato alla presenza di tale variabile nel modello esprima esclusivamente l’effetto deterministico prodotto dalla variabile stessa sul livello sonoro presente nella strada.

La variabile rivelatasi più importante, ovvero quella cui è associata la maggior parte della varianza dei livelli sonori riscontrati nelle diverse strade della città, è la classe di traffico della strada. Si tratta di una suddivisione in più livelli delle diverse strade della città, operata a priori discriminando le strade ad “elevato traffico” da quelle con traffico progressivamente decrescente. Va detto che nella logica del modello l’intensità del traffico non è necessariamente ben descritta dal numero dei transiti veicolari, in quanto ciò riprodurrebbe una logica deterministica nella quale questo numero è correlato con la larghezza della strada e con la velocità di marcia. Nel modello statistico l’intensità del traffico, piuttosto, indica il livello di congestione del traffico presente nella strada a prescindere dalla sua effettiva portata. Nei tessuti urbani questo livello di congestione è abbastanza facilmente determinabile sulla base delle caratteristiche funzionali che la strada svolge nella rete di traffico complessiva.

La classificazione funzionale delle strade è finalizzata a spiegare la maggior parte della varianza che è attribuibile genericamente alla intensità del traffico circolante sulla strada. Sono disponibili diverse classificazioni funzionali. La prima è contenuta nel D.P.C.M. 14.11.1997 [26] che, più propriamente, è una classificazione del territorio comunale e non direttamente delle strade. Si tratta di una classificazione in generale troppo grossolana ai fini della stima della percentuale di popolazione esposta al rumore. Un’altra classificazione è quella contenuta nelle linee guida del Ministero dei Lavori Pubblici per la redazione del Piano Urbano del Traffico (PUT) comunale, obbligatorio per i Comuni con più di 30.000 abitanti, che distingue quattro categorie di strade [27]. Negli studi finora condotti si è riscontrato che la classificazione delle strade secondo il PUT, a volte, presenta una bassa correlazione con i livelli sonori misurati. Spesso, invece, è disponibile una classificazione funzionale delle strade, utilizzata per la

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classificazione acustica del territorio, che distingue tre categorie: strade principali di scorrimento, strade interquartieri e strade con traffico locale (anche se quest’ultima categoria risulta più eterogenea rispetto alle altre).

Il processo di classificazione delle strade è certamente piuttosto oneroso ed è opportuno trovare un ragionevole compromesso tra una classificazione fine (con categorie numerose) e la possibilità concreta di classificare tutte le strade della città in tempi ragionevoli. In ogni caso è necessario che la classificazione sia sottoposta ad una verifica a campione che consenta di ottimizzare la scelta delle categorie. Questo approccio è stato proficuamente impiegato nelle città di Firenze [8], ove sono state individuate otto categorie con la procedura descritta nell’Appendice A.2, e di Verona, ove il PUT classifica le strade in quattro categorie [28], come riportato nella Tabella n. 4.3 con indicazione del numero di strade per ciascuna tipologia e dei livelli LAeq (a bordo strada) ottenuti da un’indagine sperimentale condotta su 42 strade, delle quali almeno 10 per ciascuna classe funzionale, con i corrispondenti intervalli di confidenza al 95%.

Classificazione Descrizione N. strade LAeq (06-22) dB(A)

LAeq (22-06)dB(A)

Strade interquartiere di 1° livello

(Tipo 1)

Strade per attraversamenti di lunga distanza nel centro abitato e di scambio tra

territorio urbano ed extraurbano. Strade interquartiere di distribuzione primaria. Strade per i collegamenti tra i diversi

quartieri e tra questi e i Comuni limitrofi

87 70,2 ± 2,3 65,0 ± 3,1

Strade interquartiere di 2° livello

(Tipo 2)

Strade con ruolo complementare alle strade interquartiere di 1° livello e che

aggregate concorrono a formare itinerari interquartiere

203 68,5 ± 2,6 61,0 ± 3,4

Strade di quartiere (Tipo 3)

Strade dei principali collegamenti all’interno dei quartieri 177 65,1 ± 2,6 58,9 ± 3,4

Strade locali (Tipo 4)

Strade con funzioni di servizio alle aree prevalentemente residenziali.

Strade con carattere prevalente di commercio all’ingrosso, produzione e

magazzinaggio

1316 59,6 ± 1,8 52,7 ± 2,1

Tabella n. 4.3: Classificazione delle strade nella città di Verona [28] Le altre variabili che possono spiegare una parte significativa della varianza dei livelli sonori presenti nelle strade, sia pure con i necessari adattamenti locali sulla base delle caratteristiche salienti del tessuto urbano, sono:

- la geometria della strada con sezione a U (carreggiata stretta rispetto all’altezza degli edifici presenti su entrambi i lati della carreggiata), a L (carreggiata fiancheggiata da una fila di edifici su un solo lato) oppure aperta (strada senza edifici o con edifici su entrambi i lati di altezza inferiore alla distanza tra gli edifici stessi);

- il tipo di pavimentazione della strada;

- la presenza di linee di trasporto pubblico;

- le aree particolari (centro storico, zone a traffico limitato ZTL);

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- le stagioni e la tendenza a lungo termine.

Una descrizione di queste variabili è riportata nell’Appendice A.2 riguardante il modello statistico sviluppato per la città di Firenze [25].

Con il metodo statistico, pertanto, la stima dei livelli sonori sulla facciata degli edifici si articola sostanzialmente nelle seguenti fasi:

- selezione dell’area alla quale applicare il metodo, ovvero individuazione delle aree escluse dall’applicazione perché considerate extraurbane;

- individuazione di un insieme di variabili (tra queste, come detto, un ruolo importante riveste la classificazione delle strade) che siano facilmente definibili a priori e che risultino associate ai livelli di rumorosità presenti nelle strade dell’area in esame;

- selezione di un campione di strade, opportunamente stratificato in relazione alle variabili prescelte in modo da risultare statisticamente rappresentativo per dimensione campionaria per ciascuna variabile, per il quale eseguire le misure di livello sonoro a bordo strada (preferibilmente ad un’altezza di 4 m dal piano stradale) dalle quali procedere alla stima del contributo di ciascuna variabile;

- verifica della significatività delle variabili di stima selezionate mediante regressione lineare multivariata dei dati raccolti (vedi Appendice A.2);

- attribuzione per tutte le strade del livello sonoro a bordo strada sulla base delle variabili assegnate a priori a ciascuna di esse.

Per tenere conto della variabilità dei livelli sonori presenti sulla facciata dei diversi appartamenti aventi il numero civico nella stessa strada è necessario considerare i seguenti fattori [29]:

- la vicinanza dell’edificio con un’altra strada, diversa da quella del numero civico, avente livello sonoro più elevato;

- l’ubicazione dell’appartamento ad un piano elevato;

- la presenza di un distacco tra l’edificio e il bordo strada;

- la collocazione dell’appartamento in posizione schermata da altri edifici rispetto alla strada.

Per ciascuno di questi fattori è stimabile un effetto sul livello sonoro della facciata più esposta dell’appartamento a partire dal livello presente sulla via alla quale si riferisce il numero civico. In un approccio di tipo statistico non è previsto di connotare analiticamente ciascun edificio, e quindi mantenere il riferimento topografico necessario, invece, in analisi di dettaglio quali quelle richieste per l’individuazione delle criticità acustiche. In tale approccio è possibile, invece, attribuire agli appartamenti di ciascuna tipologia di strada una frequenza stimata delle caratteristiche di diversificazione sopra elencate, ad esempio ricavata da un questionario telefonico su un campione di residenti. Nella Tabella n. 4.4 si riportano i termini correttivi da applicare per le varie caratteristiche degli appartamenti impiegati per la città di Firenze e la frequenza di occorrenza di queste caratteristiche [29].

Dall’applicazione del metodo statistico possono essere escluse le aree urbane attraversate da particolari arterie caratterizzate da una tipologia più dispersa di edificato dove può essere più proficuo applicare la procedura proposta per le strade extraurbane

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(modello deterministico), integrandola eventualmente con quella statistica che può essere utilizzata per determinare il livello sonoro a bordo strada per stimare l’emissività dell’arteria di traffico.

Si sottolinea che i risultati del metodo statistico proposto dipendono notevolmente dalle specifiche caratteristiche della realtà locale alla quale viene applicato in quanto le variabili an che risultano rilevanti dall’analisi statistica multivariata - e, quindi, incluse nella relazione (4.5) - possono essere sensibilmente diverse da città a città. In questo senso, al di là delle citate e proficue applicazioni del metodo alle città di Firenze e Verona, il metodo statistico proposto, che si auspica sia più diffusamente applicato per una sua ulteriore validazione, è interessante soprattutto sotto l’aspetto metodologico in quanto è possibile, ed in certi casi necessario, considerare ulteriori o altre variabili rispetto a quelle indicate, come ad esempio la diversificazione dei livelli sonori per i tempi di riferimento diurno e notturno.

Caratteristica dell’appartamento Correzione del livello a bordo strada dB(A) Frequenza %

Appartamento ad un piano alto (superiore al secondo) - 3,5 35,5

Edificio distante dal bordo strada (tra una e due volte la larghezza della strada) - 3 5,5

Edificio molto distante dal bordo strada (più di due volte la larghezza della strada) - 7 1,5

Edificio schermato rispetto alla strada - 10 5,0 Edificio di strada locale esposto al rumore di

una strada vicina interquartiere + 9 (d) + 10,5 (n) 2,8

Edificio di strada locale esposto al rumore diuna strada vicina principale + 10,6 (d) + 12,1 (n) 6,0

(d) valori diurni (n) valori notturni

Tabella n. 4.4: Termini correttivi e frequenza delle diverse caratteristiche di

differenziazione del livello sonoro rispetto a quello a bordo strada negli appartamenti di Firenze (stima su un campione di 1000 residenti [29])

4.2.2 Stima della popolazione esposta In riferimento ai dati del censimento generale ISTAT della popolazione e delle abitazioni il livello di dettaglio di più agevole reperibilità è costituito dal numero dei residenti per sezione censuaria. La configurazione geometrica e l’estensione di quest’ultima, tuttavia, è determinata prevalentemente dalle esigenze di rilevamento dei dati demografici. Ne consegue che nelle zone ad elevata densità abitativa dei centri abitati è frequente che la sezione censuaria si identifichi con l’isolato, solitamente delimitato da strade e costituito da più edifici contigui o a breve distacco; in altre zone, invece, la sezione censuaria può comprendere più isolati ed anche aree scarsamente edificate più o meno ampie.

28

Un esempio a questo riguardo è illustrato nella Figura n. 4.3, riguardante un’area nel centro di Roma [30]. Come si può notare le sezioni censuarie presentano diverse configurazioni geometriche ciascuna comprendente:

- un singolo isolato formato da edifici contigui e prospiciente le strade che lo delimitano (ad esempio la sezione “A” nella Figura n. 4.3);

- due o più isolati formati da edifici contigui e prospicienti le strade che delimitano la sezione (come ad esempio la sezione “B” nella Figura n. 4.3), ma con al suo interno altre strade;

- due o più isolati formati da edifici non contigui e alcuni di questi non prospicienti le strade delimitanti l’isolato (come ad esempio la sezione “C” nella Figura n. 4.3).

Figura n. 4.3: Diverse configurazioni di sezioni censuarie; in bianco è riportato il

numero di residenti in ciascuna sezione censuaria; le sezioni delimitate da linee bianche sono costituite da più isolati [30]

È evidente che la diversa configurazione ed estensione della sezione censuaria si traduce in una differente incertezza nella georeferenziazione dei dati di popolazione e quindi nella stima del numero dei residenti esposti al rumore. Quanto più la sezione censuaria è estesa, includendo al suo interno anche strade che possono essere a traffico intenso (sezioni B e C nella Figura n. 4.3), tanto maggiore è l’incertezza nella corretta distribuzione dei residenti nella sezione tra gli edifici in essa compresi.

Molteplici sono i criteri utilizzabili per distribuire il numero dei residenti nella sezione censuaria tra gli edifici in essa compresi e la loro applicabilità dipende sostanzialmente dalla disponibilità di ulteriori dati, tra i quali la destinazione d’uso prevalente degli edifici (ufficio, residenziale, commerciale, etc.), la loro altezza ed il numero dei piani. Ad esempio, in prima approssimazione, si può suddividere il numero dei residenti nella sezione censuaria in misura proporzionale all’area in pianta occupata dagli isolati, o ancora meglio dagli edifici, compresi nella sezione stessa. Questa ripartizione può essere resa più accurata considerando anche il numero dei piani dei singoli edifici e la loro destinazione d’uso prevalente.

Una maggiore accuratezza della distribuzione spaziale dei residenti è conseguibile impiegando le basi dati anagrafiche comunali ove è possibile reperire il numero dei

A B C

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residenti per singolo edificio (numero civico). L’incrocio delle banche dati sulle tassazioni comunali (ICI, tassa sui rifiuti urbani, etc.) può risultare utili alla determinazione di quest’ultimo dato. Questi dati, tuttavia, raramente sono georeferenziati, contrariamente alla carte fornite da TeleAtlas o Navteq. Nel contempo queste ultime associano il civico ad una posizione lungo il marciapiede della strada anziché in coincidenza con l’edificio a cui si riferiscono (Figura n. 4.4): ciò può rendere molto difficoltoso trovare una corrispondenza tra l’edificio di cui si è stimato il livello di esposizione e il corrispondente civico al quale è associata la popolazione registrata all’anagrafe comunale.

Figura n. 4.4: Esempio di edifici con distacco dalla sede stradale e con numero

civico riferito al marciapiede Le varianti del metodo C descritte nel § 4.1.2 sono utilizzabili per determinare la popolazione esposta nell’ipotesi cautelativa che tutto l’insieme dei residenti nei numeri civici della strada sia esposto al rumore di questa (ad esempio riferito a bordo strada), a prescindere quindi dalla presenza di facciate silenziose e dall’ubicazione dei vani negli appartamenti, ed uniformemente distribuito lungo l’estensione della strada stessa.

Per un dettaglio a livello di singole unità immobiliari è utilizzabile l’approccio statistico che diversifica le varie caratteristiche degli appartamenti (vedi Tabella n. 4.4) attribuendo le stesse percentuali di diversificazione alla popolazione residente nell’insieme degli edifici oggetto di indagine [29].

È da sottolineare che la direttiva 2002/49/CE [2] richiede che la stima della popolazione esposta debba limitarsi a riguardare la facciata dell’edificio più esposta (livello più elevato del descrittore Lden o Lnight) alla specifica tipologia di sorgente sonora di interesse. Al livello Lden o Lnight corrispondente a questa facciata dovrebbe essere associato il numero dei residenti in tutto l’edificio. Questa impostazione cautelativa, tra l’altro non facilmente automatizzabile, può, tuttavia, fornire risultati sensibilmente diversi dalla reale esposizione della popolazione, soprattutto in presenza di cartografia con scarso dettaglio dell’edificato. In questi casi, infatti, la procedura automatica associa tutta la popolazione del blocco in cui sono accorpati i diversi appartamenti, alla facciata più esposta del blocco stesso che, in casi di basso dettaglio (blocchi di grosse dimensioni), produce delle rilevanti sovrastime delle esposizioni.

30

In questi casi per una valutazione più realistica è preferibile procedere al calcolo del livello sonoro per una serie di ricettori dislocati lungo le facciate dell’edificio, ad esempio equidistanti di 10 m o, comunque, almeno un ricettore tra due spigoli (diversi programmi consentono in automatico questo tipo di associazione dei ricettori agli edifici), eliminando tutti quelli dislocati nelle corti interne (questa cancellazione può essere eseguita in automatico, nel caso delle corti chiuse, e con tecniche di discriminazione statistica sui livelli sonori negli altri casi). Si ripartisce, quindi, la popolazione di ciascun blocco in parti uguali tra i diversi ricettori ad esso associati, attribuendole conseguentemente i diversi livelli di esposizione. Si tratta di un metodo che produce una sottostima dell’esposizione, in riferimento alle procedure della Direttiva, perché non tutta la popolazione all’interno di un edificio viene assegnata alla facciata più esposta. Questa sottostima appare evidente in presenza di edifici molto alti o molto lunghi, ma comunque è contenuta (la popolazione associata ai livelli più alti è compresa tra il valore esatto ed il 50% di questo), mentre la sovrastima che si otterrebbe procedendo nell’altro modo può essere assai più rilevante.

Per completezza di informazione si segnala che il documento predisposto dal gruppo di lavoro della Commissione europea sulle problematiche della stima dell’esposizione al rumore (WG-AEN) [17] ritiene sufficiente per la determinazione della popolazione esposta al rumore il numero dei residenti per singolo edificio (“toolkit 12”).

Qualora questo dato non sia disponibile ma sia noto il numero di residenti nell’area oggetto della mappatura, o in parti di essa, si può procedere con una delle due seguenti procedure a seconda che sia nota (procedura 1) o meno (procedura 2) la superficie complessiva dell’area destinata ad uso residenziale.

La procedura 1 consiste nel dividere la superficie complessiva dell’area destinata ad uso residenziale, o di parti di essa, per il numero dei residenti, ottenendo così i m2 a disposizione per singolo residente (metodo B descritto nel § 4.1.2). Successivamente si determina l’area in pianta del singolo edificio e la si moltiplica per il numero dei piani, ottenendo così i m2 ad uso residenziale disponibili nell’edificio. Si dividono, quindi, i m2 ad uso residenziale disponibili nell’edificio per i m2 a disposizione per singolo residente, ottenendo così il numero dei residenti nell’edificio. Una procedura analoga può essere applicata considerando come indice medio di occupazione il volume a disposizione per singolo abitante (m3/abitante).

La procedura 2 è analoga alla precedente diversificandosi solo nella fase iniziale ove il dato dei m2 (o m3) a disposizione per singolo residente è ottenuto da statistiche su base nazionale o locale (ad esempio i dati ISTAT del censimento 2001 indicano che a Roma ogni residente ha a disposizione 35 m2 [24]).

I metodi indiretti, basati sugli indici medi di occupazione volumetrica o areale, in genere sovrastimano la popolazione, come evidenziato da alcune indagini sperimentali [31] i cui risultati sono sintetizzati nella Figura n. 4.5.

31

y = 65.269x + 286.09 R 2 = 0.8117

y = 87.315x + 787.18 R 2 = 0.7123

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

0 10 20 30 40 50 60 70 Popolazione

Volu

me

resi

denz

iale

[m3]

abitanti censimento stima abitanti 100 mc/ab stima abitanti 25 mq/ab

Figura n. 4.5: Stima della popolazione mediante indici indiretti volumetrici e

areali [31]

32

5. L’ESPOSIZIONE AL RUMORE DA TRAFFICO FERROVIARIO

La stima della popolazione esposta al rumore da transiti ferroviari si presenta, in prima approssimazione, simile a quella relativa al rumore prodotto dalla viabilità extraurbana: si è, infatti, generalmente in presenza di una sorgente di tipo lineare ben individuata, con un’emissività che può essere assunta costante su tratti a volte anche molto lunghi. La determinazione della popolazione esposta, pertanto, può essere trattata con le stesse metodologie descritte nel § 4.1.2.

Nel dettaglio, tuttavia, emergono non poche peculiarità che distinguono l’infrastruttura ferroviaria da quella stradale ai fini delle elaborazioni necessarie per il calcolo della popolazione esposta al rumore. In primo luogo la stima delle emissioni prodotte dall’infrastruttura ferroviaria richiede la definizione di una serie di parametri peculiari in quanto non è sufficiente determinare un volume di transito, eventualmente suddiviso in qualche categoria, ma occorre dettagliare le tipologie e le velocità di percorrenza dei treni, nonché le caratteristiche dell’armamento nel tratto in esame. Anche qualora si proceda mediante misurazione diretta delle emissioni sonore, occorre ricordare che la discontinuità del rumore prodotto dei transiti ferroviari consente di discriminare bene il contributo dei treni da quello di altre sorgenti presenti nella zona ma richiede una tecnica di misura specifica, descritta nel D.M. Ambiente 16.3.1998, allegato C [32]. Anche lo spettro in frequenza tipico dell’emissione ferroviaria risulta più ricco di componenti ad alta frequenza di quanto non sia quello da traffico veicolare. La fascia di pertinenza acustica, inoltre, è stabilita dal D.P.R. n. 459 del 18.11.1998 [33] in 250 m a partire dalla mezzeria dei binari esterni e per ciascun lato della linea ferroviaria (art. 3 comma 1). Nella direttiva 2002/49/CE, inoltre, la mappatura del rumore ferroviario deve comprendere tutte le aree ove il livello di detto rumore risulti superiore a 50 dB(A) e, pertanto, interessare distanze superiori all’ampiezza delle fasce di pertinenza acustica, distanze per le quali non è facile conseguire accuratezze accettabili per la stima dei livelli sonori.

A causa di tutte le differenze sopra elencate, i modelli di simulazione del rumore da traffico ferroviario hanno integrato algoritmi di stima dell’emissività e modalità di calcolo della propagazione del livello sonoro secondo procedure distinte da quelle elaborate per il traffico veicolare. Nell’approccio del nuovo modello europeo di simulazione acustica Harmonoise [13] la propagazione sonora è descritta con un algoritmo che, correttamente, è uguale per tutte le tipologie di sorgenti. In attesa della disponibilità del modello Harmonoise come metodo ufficiale, la direttiva 2002/49/CE [2] raccomanda agli Stati membri, come l’Italia, non dotati di un modello numerico di riferimento nazionale di impiegare il modello olandese RMR ’96 per il rumore ferroviario [34]. La raccomandazione della Commissione europea del 6.8.2003 [16], inoltre, fornisce le linee guida per l’applicazione di tale modello in merito sia agli algoritmi riguardanti l’emissività della sorgente, sia a quelli per calcolare gli effetti della propagazione acustica sui livelli sonori in facciata delle abitazioni circostanti

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l’infrastruttura ferroviaria. Questo modello è da impiegare per analisi di dettaglio, mentre per valutazioni di area vasta, analogamente a quanto descritto per la viabilità extraurbana, nel § 5.1.3 si descrive un metodo semplificato. 5.1 Stima dei livelli sonori 5.1.1 Metodo analitico dettagliato L’applicazione del metodo analitico dettagliato a tutti gli edifici presenti nell’area interessata dal rumore ferroviario richiede la disponibilità di appositi software che implementano gli algoritmi del modello numerico olandese RMR ’96 [34].

Il modello olandese prevede il calcolo dell’emissione di ciascun tratto di ferrovia a partire dalla conoscenza del traffico ferroviario secondo una ripartizione dei convogli in nove classi distinte. Per ciascuna tipologia di convoglio e per ciascun tratto si deve individuare la velocità di percorrenza e la percentuale di veicoli che durante il transito hanno i freni azionati. La potenza sonora media di ciascun tratto dipende anche dalla tipologia dell’armamento ferroviario utilizzato, dalla presenza di discontinuità sul binario (quali i giunti non saldati e quelli saldati che presentino comunque discontinuità altimetrica) ed eventualmente dalla presenza di particolari opere d’arte (ponti, gallerie, passaggi a livello, ecc.). Il metodo prevede anche la possibilità di stimare l’emissione sonora di alcuni tratti, non immediatamente modellabili, direttamente mediante la misurazione dei livelli sonori prodotti dai convogli in transito.

La descrizione completa del modello olandese in lingua inglese è disponibile su internet al seguente indirizzo:

http://forum.europa.eu.int/Public/irc/env/noisedir

selezionando nel menù Library la seguente successione di cartelle: Directive 2002/49 (environmental noise) ⇒ Noise mapping ⇒ Recommended Interim Noise Computation Methods ⇒ Reports of the Interim methods project (Wölfel) ⇒ Rail traffic noise ed in quest’ultima aprendo il file in formato pdf 2 RMR English translation (613 k del 14.04.2003).

In Italia può non essere facile reperire dati dettagliati sulla composizione del traffico per tipologia di convogli. Queste tipologie, solitamente, non sono definite in relazione a considerazioni acustiche, bensì su base commerciale: esistono, pertanto, treni regionali composti da sole due unità diesel e con freni a ceppi, così come treni regionali a sette unità con trazione elettrica e sette unità con freni a disco. La lunghezza dei convogli e le carrozze passeggeri o i carri merci utilizzati sono, perciò, diversi a seconda della linea su cui circolano e delle destinazioni, nonché si registrano differenze di manutenzione che possono portare ad una considerevole variabilità nell’emissione sonora. Ulteriori difficoltà si possono incontrare nel determinare la percentuale di veicoli frenanti. Non risulta, inoltre, che siano disponibili fattori di emissione specifici per i diversi modelli di convoglio utilizzati in Italia. In attesa che questi elementi siano disponibili, si possono eseguire le misure di rumore prodotto dai treni transitanti posizionando il microfono a 7,5 m dall’asse del binario e a 1,2 m sul piano del ferro, discriminando il contributo al

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rumore derivante dal binario da quello prodotto dal treno, nonché misurare il corrugamento della rotaia e ricavare da questo quello medio dei treni con i metodi indicati nel modello olandese. Si può, inoltre, adottare una stima di carattere analitico per quanto attiene alla propagazione, ma basata su una stima dell’emissione sonora dedotta da misure eseguite con i criteri proposti dal modello olandese stesso per la valutazione delle emissioni nei tratti anomali o sui ponti (capitolo 6 nella descrizione del modello olandese). Su tracciati non percorsi da treni ad alta velocità, ossia con velocità di percorrenza inferiori a 200 km/h, è possibile usare due soli valori di emissione, mediati sul tempo di riferimento, da attribuire a ciascuna linea di traffico. I due valori possono essere ottenuti per mezzo di tecniche metrologiche, quali la Vibro-acoustic Track Noise (VTN) o la tecnica del veicolo silenzioso [35]. Per semplicità, il contributo del binario all’emissione sonora complessiva può essere posizionato interamente all’altezza del piano del ferro, oppure suddiviso tra le due altezze previste dal modello dettagliato secondo la ripartizione del tipo di categoria di convogli prevalente. Per convogli ad alta velocità, ossia con velocità superiori a 200 km/h, non è possibile utilizzare un modello a due sole sorgenti, ma, come proposto nel modello olandese, è necessario ricorrere ad un modello a 5 sorgenti per considerare le sorgenti di rumore aerodinamico. Le ulteriori sorgenti sono posizionate ad altezze corrispondenti alla fiancata del treno e all’altezza del pantografo.

Questa schematizzazione consente una buona descrizione delle variazioni, a volte considerevoli, dei livelli sonori per effetto sia degli schermi (non solo le barriere acustiche ma anche i bordi del rilevato ferroviario, gli edifici ecc.) sia delle riflessioni, pur mantenendo una suddivisione un po’ più sommaria della ferrovia in tratti omogenei e, quindi, con una maggiore approssimazione delle variazioni della rumorosità emessa nei diversi tratti dell’infrastruttura. Nella realtà italiana le tipologie acustiche rilevanti sono molteplici: una certa diversificazione si riscontra per i treni regionali con poche unità (unità diesel con freni a ceppi e unità elettriche di nuova generazione con freni a disco, ecc.), mentre quelli classificati come Interregionali (IR), Intercity (IC), Intercityplus (ICplus), Eurocity (EC), Euronight (EN) sono tendenzialmente simili (a parte il numero di carrozze); gli Eurostar (ES), invece, sono distinguibili tra ETR500 e gli altri tipi di ETR. In merito ai treni merci, una certa distinzione può essere fatta per lunghezza, e dunque per numero di veicoli, visto che la quasi totalità dei veicoli transitanti è frenata a ceppi e, dunque, presenta un corrugamento pressoché accentuato in tutti i casi. Le situazioni più difficili sono quelle per velocità basse, poiché in tal caso il rumore dominante è dovuto agli azionamenti elettrici, ai motori ed ai freni per cui sia l’effetto del corrugamento che quello della lunghezza del treno non risultano i parametri dominanti. 5.1.2 Metodo analitico dettagliato senza ipotesi di composizione del traffico Il principale elemento di difficoltà nell’implementazione del metodo analitico proposto al paragrafo precedente è la mancanza dei dati relativi ai molti parametri che determinano la composizione del “traffico” nel caso ferroviario: numero e lunghezza dei convogli, tipologia dei carri e delle motrici, velocità di percorrenza, frequenza dell’azionamento del freno, ecc.. Tale carenza, abbinata ad un’assenza di dati validati di emissività per i convogli ferroviari tipici in Italia, costringono in questa fase a ricorrere, comunque, a campagne di rilevazione acustica per caratterizzare la sorgente in esame.

35

In questo caso risulta più diretto, ed affetto da minori incertezze, un metodo che stimi, direttamente dalle misure, l’emissione sonora complessiva della sorgente ferroviaria nei diversi tratti omogenei, piuttosto che scomporla in quella dei singoli veicoli per risommarla sulla base di informazioni incerte sulla composizione dei transiti. In ogni caso, qualora i convogli siano di diversa tipologia, si suggerisce di misurare non meno di 100 passaggi ferroviari per sito e non meno di un’intera giornata di passaggi (24 ore consecutive) per avere una stima attendibile.

In questo caso il calcolo dei livelli sonori ai ricettori può essere condotto con un algoritmo di propagazione analitico applicato alla sorgente lineare, quale quello proposto dalla ISO 9613-2 [18], scegliendo, secondo i dati disponibili, un calcolo per bande di frequenza, o una valutazione in dB(A) applicando le formule di attenuazione previste per la banda dei 1000 Hz. 5.1.3 Metodo semplificato per stime di area vasta Un metodo semplificato per valutazioni su di un’area vasta interessata da rumore da traffico ferroviario può essere del tutto analogo a quello adottato per le strade extraurbane, descritto nel § 4.1.1, tenendo conto delle seguenti peculiarità:

a) per determinare il livello sonoro ad una distanza di riferimento bisogna eseguire i rilevamenti secondo una metodologia atta ad isolare le emissioni dei singoli transiti ferroviari, come ad esempio un monitoraggio presidiato dall’operatore o automatico con registrazione su condizionamento acustico o con registrazione video;

b) negli algoritmi per calcolare l’attenuazione prodotta dalla propagazione sonora occorre tenere presente che lo spettro tipico del rumore ferroviario presenta un massimo tra 800 e 3000 Hz e, pertanto, si utilizzeranno le formule valide per la banda di ottava centrata a 1000 Hz;

c) l’infrastruttura ferroviaria corre assai frequentemente su terrapieno o viadotto: questa configurazione può costituire una sistematica schermatura verso i piani più bassi degli edifici, modificando significativamente l’entità degli impatti prodotti dall’infrastruttura.

5.2 Stima della popolazione esposta

Per la stima della popolazione esposta al rumore da traffico ferroviario si possono utilizzare i metodi descritti al § 4.1.2 per il traffico veicolare extraurbano, ossia le procedure basate sull’intersezione planimetrica delle curve di uguale livello sonoro con le sezioni di censimento (metodo A), con densità abitativa riferita alla sola superficie residenziale (metodo B), considerando solo gli edifici più vicini alla linea di traffico e non schermati (metodo C).

Occorre tenere presente, tuttavia, quanto indicato al punto c) del precedente § 5.1.3 in merito all’esposizione sonora dei piani bassi degli edifici quando l’infrastruttura ferroviaria è su rilevato o viadotto. È assai comune, inoltre, che anche nelle aree urbane

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sia presente una fascia di rispetto fra l’infrastruttura ferroviaria e gli edifici prospicienti. Nel calcolo della popolazione esposta ciò può comportare che ricadano nella fascia al disopra del prescelto livello di esposizione un gran numero di sezioni di censimento senza di fatto intercettare alcun edificio: ne può derivare una sensibile sovrastima della numerosità della popolazione esposta se nel calcolo si è assunta una densità di popolazione uniforme nella sezione censuaria, come previsto nei casi di non disponibilità di una carta vettoriale degli edifici. Conseguentemente:

- se la carta vettoriale degli edifici è disponibile si procederà con il calcolo della popolazione per unità di superficie (o unità di volume) edificata;

- se la carta vettoriale degli edifici non è disponibile occorre verificare nella stima fatta la percentuale di sezioni di censimento che sono solo parzialmente interessate dalla fascia al disopra del prescelto livello di esposizione; se questa percentuale risulta alta la stima presenta un forte rischio di una elevata sovrastima della popolazione esposta.

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6. L’ESPOSIZIONE AL RUMORE DA TRAFFICO AEROPORTUALE

La valutazione della popolazione esposta al rumore derivante dal sorvolo di aerei, durante le operazioni di decollo ed atterraggio, presenta un’area di influenza circoscritta. Inoltre alcune delle difficoltà che si riscontrano in una valutazione modellistica dell’impatto delle altre infrastrutture di trasporto sono assai meno problematiche quando si tratta di valutare l’impatto degli aeromobili in volo. In questo caso, infatti, l’altezza della sorgente rispetto al suolo rende assai poco rilevanti parametri, quali l’orografia del terreno, l’altezza degli edifici, la presenza di ostacoli, la natura del suolo, che richiedono la disponibilità di una cartografia adeguata.

Lo scarso impatto urbanistico delle aerovie, inoltre, fa sì che difficilmente si trovino delle disomogeneità nella urbanizzazione nei pressi delle linee di sorvolo, cosicché l’ipotesi di una distribuzione uniforme della popolazione all’interno delle sezioni di censimento è probabilmente più vera nel caso delle aree circostanti gli aeroporti di quanto non lo sia per le strade e per le ferrovie. Ciò consente di ottenere una buona precisione nella stima della popolazione all’interno delle diverse isolivello anche se non si dispone di una localizzazione esatta della popolazione sul territorio, ma si deve ricorrere a pesare l’estensione delle diverse porzioni delle sezioni di censimento intercettate.

Nonostante le condizioni meteoclimatiche non influenzino in maniera significativa la propagazione del rumore prodotto dai sorvoli, tuttavia la variabile meteorologica determina l’uso di alcune aerovie piuttosto di altre, nonché i profili di salita e le velocità dei velivoli, modificando così sensibilmente la natura della sorgente di cui si valuta l’impatto. Ne consegue l’estrema importanza che le valutazioni descrivano uno scenario medio di lungo periodo anche per quanto riguarda il traffico degli aeromobili. Tutto ciò fa sì che per la stima della popolazione esposta al rumore aeroportuale si ricorra all’utilizzo di un modello numerico di simulazione dei livelli sonori prodotti dal traffico aereo, da sovrapporsi ad una cartografia dell’area interessata. A questo riguardo la direttiva 2002/49/CE [2] non indica in maniera univoca il modello da utilizzare ma si limita a fornire i criteri ai quali questo debba soddisfare secondo quanto descritto nelle linee guida ECAC/CEAC Doc. 29 [36]. 6.1 Stima dei livelli sonori Il modello numerico più diffusamente impiegato per la stima dei livelli sonori da traffico aeroportuale è quello sviluppato dalla Federal Aviation Administration statunitense, denominato “Integrated Noise Model” e giunto ormai alla versione 6.1 [37].

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I dati di ingresso da fornire al modello comprendono:

- la definizione delle aerovie, ovvero della loro proiezione a terra, percorse dagli aeromobili in volo nelle diverse tratte possibili;

- il numero di movimenti su ciascuna aerovia, suddivisi per tipologia di velivolo;

- i profili di discesa e di salita di ciascun velivolo per ogni aerovia.

Le procedure di atterraggio in genere sono ben codificate sulle carte aeronautiche e nei casi di volo strumentale vengono normalmente seguite con buona precisione dalla stragrande maggioranza degli aeromobili. La situazione, invece, è assai più complessa e articolata per le procedure di decollo. Complessivamente la stima dei livelli sonori è affetta almeno dalle seguenti cause di incertezza:

- la lunghezza della corsa sulla pista prima dell’inizio della salita e l’angolo di salita iniziale dipendono sensibilmente dal tipo di aeromobile e dalle sue condizioni di carico oltre che, in parte, anche dalla scelta del pilota;

- dopo la fase iniziale il profilo verticale, la spinta dei motori, eventuali virate, sono facoltà di scelta del pilota con l’unico vincolo del rispetto delle indicazioni impartite con NOTAM dalla direzione aeroportuale; in ogni caso si tratta di indicazioni di massima rispetto alle quali si possono registrare scarti notevoli sia in orizzontale che in verticale; la disponibilità delle tracce radar dei percorsi effettivamente seguiti dagli aeromobili costituisce una buona base per tracciare profili di decollo realistici, altrimenti è frequente che le uniche informazioni attendibili sono quelle reperibili dai caposcalo delle compagnie aeree operanti sull’aeroporto;

- il tipo di aeromobile, così come risulta dalle registrazioni della torre di controllo, può essere un’indicazione assai generica di una classe di velivoli nel cui ambito possono essere presenti diversificazioni per serie successive o motorizzazioni diverse;

- l’emissione sonora dell’aeromobile in funzione delle diverse procedure operative è relativa ai dati archiviati nel software usato per la modellizzazione; tali dati possono risultare imprecisi per alcuni tipi di velivoli più che per altri e non è agevole effettuare delle verifiche a priori sulla correttezza di tali impostazioni.

I sopra elencati fattori di incertezza influenzano più o meno sensibilmente l’accuratezza della stima del livello sonoro [38, 39]. Ne deriva la necessità di procedere ad una verifica e ad un’eventuale calibrazione dei dati di ingresso mediante un controllo strumentale sulla accuratezza delle simulazioni impostate. Si tratta cioè di eseguire delle misurazioni mirate a verificare che il modello stimi correttamente i livelli sonori in alcune posizioni significative, a garanzia della bontà delle impostazioni adottate e della correttezza dei dati acustici d’archivio utilizzati per le simulazioni. Si deve, pertanto, condurre una campagna di misurazioni fonometriche contemporanea ad una registrazione dettagliata di tutti tipi di movimenti di aeromobili su ciascuna aerovia nel periodo di indagine. I dati raccolti servono non per un confronto globale dei livelli sonori riscontrati, che risulterebbe poco sensibile agli eventuali errori di impostazione, ma per una verifica di dettaglio, per ogni singolo tipo di movimento e di velivolo, sulla coincidenza tra gli impatti attesi per ciascuno di essi con quelli riscontrati. Gli scarti osservati possono guidare nella scelta dei profili di salita e delle traiettorie più aderenti alla realtà delle operazioni condotte nell’intorno aeroportuale [40].

39

Le postazioni di misura da impiegare per la citata analisi comparativa devono rispondere ad una serie di requisiti, tra i quali:

- essere concentrate nelle zone dove il rumore aeroportuale ha una certa rilevanza;

- essere distribuite sia a destra che a sinistra dell’aerovia;

- presentare un basso rumore di fondo ed essere libere da ostacoli che mascherino acusticamente la linea di volo.

Nella verifica possono emergere per qualche tipo di velivolo anche delle insanabili discrepanze tra l’impronta sonora attesa e quella riscontrata, dovute all’imprecisione o all’assenza dei dati relativi all’impronta acustica di quel velivolo presenti nel data-base acustico del programma di simulazione. In questo caso il software consente di sostituire l’aeromobile con altro di analoga emissione sonora per rendere la simulazione più aderente alla realtà in esame. L’adattamento del modello è tanto più necessario quanto più gli scostamenti di traiettorie e di tipologie di aeromobili sono determinanti, per numero di eventi e di emissione sonora, sull’impatto acustico dell’aeroporto. 6.2 Stima della popolazione esposta La collocazione in alto della sorgente rispetto al suolo produce una più omogenea esposizione sonora delle facciate degli edifici al rumore da traffico aeroportuale, rendendo meno problematica la stima della popolazione esposta. Per questa stima si possono utilizzare i metodi descritti ai § 4.1.2 (traffico veicolare extraurbano) e § 5.2 (traffico ferroviario), ossia le procedure basate sull’intersezione planimetrica delle curve di uguale livello sonoro con le sezioni di censimento (metodo A), con densità abitativa riferita alla sola superficie residenziale (metodo B con indici medi di occupazione areali o volumetrici), nonché le carte dei numeri civici per le quali, tuttavia, raramente sono disponibili i dati di popolazione georeferenziati.

Di particolare interesse sono i due metodi di stima sviluppati dall’ARPA Lombardia-Settore Agenti Fisici [41, 42] basati su:

- i dati di popolazione censita e i diversi usi del suolo risultanti dalla cartografia regionale di destinazione d’uso dei suoli agricolo-forestali (DUSAF);

- il grafo stradale TeleAtlas [43]. 6.2.1 Metodo DUSAF La cartografia DUSAF, ottenuta da rilievi fotogrammetrici, fornisce informazioni quantitative solo sull’estensione e sulla tipologia d’uso delle aree (suolo agricolo, urbanizzato, produttivo). L’ipotesi principale assunta nel metodo è che il totale della popolazione si distribuisca esclusivamente nelle zone classificate dalla cartografia DUSAF come urbane di tipo residenziale, secondo la classificazione riportata nella Tabella n. 6.1, considerando solo la densità areale e non la differente altezza degli edifici. Il suolo urbano è classificato in funzione della concentrazione di edificato in cinque classi.

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Categoria m Label Descrizione

1 1111

Tessuto residenziale denso aree urbane comprese da grandi edifici residenziali (edifici a blocco, isolati, grattacieli), comprese le superfici di pertinenza anche estese, nonché i centri urbani (per lo più centri storici) dove più edifici formano unità edilizie complesse.

2 1112Tessuto residenziale misto: aree urbane occupate da edifici residenziali e da piccole unità edilizie, comprese le relative aree di pertinenza.

3 1121Tessuto residenziale discontinuo: gli edifici, la viabilità e le superfici ricoperte artificialmente coprono dal 50% all’80% della superficie totale.

4 1122

Tessuto residenziale rado e nucleiforme: superfici occupate da costruzioni residenziali distinte ma raggruppate in nuclei che formano zone insediative di tipo diffuso a carattere estensivo. Gli edifici, la viabilità e le superfici ricoperte artificialmente coprono dal 50% al 30% della superficie totale.

5 1123

Tessuto residenziale sparso: superfici occupate da costruzioni residenziali che formano zone insediative disperse negli spazi seminaturali o agricoli. Gli edifici, la viabilità e le superfici ricoperte artificialmente coprono meno del 30% e più del 10% della superficie totale dell’unità cartografata..

Tabella n. 6.1: Classificazione DUSAF per il territorio urbanizzato residenziale in

Lombardia [41, 42] Il metodo consiste nel calcolare, per ogni Comune, la superficie totale appartenente a ciascuna delle m categorie DUSAF (m = 1÷5) presenti nel territorio urbanizzato e moltiplicarla per un peso pi proporzionale alla densità residenziale stessa e corrispondente alla classe di appartenenza. Indicando con sij la superficie del j-esimo poligono appartenente alla i-esima categoria DUSAF, con n il numero di poligoni della i-esima categoria DUSAF, con pi il peso della i-esima categoria DUSAF e con m il numero di categorie DUSAF presenti nel territorio comunale si determina la superficie pesata Sp con la relazione:

(6.1) ∑ ∑= =

⎟⎟

⎠

⎞

⎜⎜

⎝

⎛⋅=

m

i

n

jijip spS

1 1 [m2]

Ad ogni j-esimo poligono appartenente alla i-esima categoria DUSAF avente superficie sij si assegna un numero di abitanti Abij dato dalla relazione:

(6.2) ⎟⎟⎟

⎠

⎞

⎜⎜⎜

⎝

⎛ ⋅⋅=

p

ijtotiij S

sAbpAb

ove Abtot è il totale degli abitanti nel Comune.

Il valore iniziale del peso pi per ogni categoria DUSAF corrisponde alla media della frazione (valore 0÷1) di superficie occupata da abitazioni come da definizione DUSAF.

41

A titolo esemplificativo, nell’applicazione condotta sul Comune di Segrate i valori iniziali di pi per ogni categoria DUSAF sono riportati nella Tabella n. 6.2.

Categoria m Label Peso Valore iniziale pi 1 1111 P1111 0,9 2 1112 P1112 0,9 3 1121 P1121 0,65 4 1122 P1122 0,4 5 1123 P1123 0,2

Tabella n. 6.2: Valore iniziale dei pesi pi [41, 42] L’eventuale assenza nel territorio comunale di alcune delle cinque tipologie DUSAF comporta la necessità di normalizzare il valore dei pesi in modo che la loro somma sia sempre pari a 1 (Tabella n. 6.3, dati di Segrate).

Label Peso Valore iniziale pi

Valore normalizzato su

5 categorie

Valore normalizzato su

4 categorie

Valore normalizzato su

3 categorie 1111 P1111 0,9 0,295 0,418 1112 P1112 0,9 0,295 0,418 1121 P1121 0,65 0,213 0,302 0,302 0,520 1122 P1122 0,4 0,131 0,186 0,186 0,320 1123 P1123 0,2 0,066 0,094 0,094 0,161

Tabella n. 6.3: Valori normalizzati dei pesi pi [41, 42] 6.2.2 Metodo TeleAtlas Questo metodo impiega il grafo stradale di TeleAtlas [43] ed ipotizza che gli abitanti di una strada siano interamente localizzati sulla polilinea che rappresenta la strada stessa. Il metodo può essere applicato con due modalità diverse:

- considerando la densità abitativa costante lungo tutta la polilinea;

- georeferenziando i centroidi degli edifici sulla polilinea, ossia ogni edificio è identificato da un punto, corrispondente al suo centro in pianta, al quale sono associate tutte le informazioni dell’edificio stesso (numero di residenti, altezza, numero di piani, ecc.).

Nella prima modalità gli attributi fondamentali di ogni polilinea sono la sua lunghezza e il numero totale di abitanti, aggregati per strada di residenza, sulla via rappresentata dalla polilinea. Il rapporto tra abitanti associati alla polilinea e la lunghezza di questa fornisce il valore del parametro densità abitativa.

Nella seconda modalità è necessario disporre del dato dei residenti per ogni numero civico nel territorio comunale. Per automatizzare la procedura si può impiegare il

42

software E-GON Suite [44] che è in grado di associare a ciascun numero civico di ogni strada del grafo TeleAtlas il numero di residenti e calcolare le coordinate del punto (sistema Gauss-Boaga). Qualora il software non riesca a georeferenziare il numero civico, gli abitanti sono assegnati alla polilinea in un punto a metà della sua lunghezza che, a seconda della conformazione geometrica della strada, può anche essere esterno alla polilinea stessa. Se non è possibile georeferenziare la strada, gli abitanti corrispondenti sono assegnati in un punto posto al centro del territorio comunale.

Un’applicazione dei metodi DUSAF e TeleAtlas al territorio comunale di Segrate interessato dal rumore aeroportuale dello scalo di Milano-Linate ha evidenziato che il metodo TeleAtlas, specialmente nella modalità applicativa con il software Norge, fornisce risultati più accurati (sottostima di circa il 4% della popolazione effettivamente esposta) rispetto a quelli conseguibili con il metodo DUSAF (sottostima di circa il 23%) [42].

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7. CONCLUSIONI Lo studio svolto ha consentito di individuare ed analizzare le metodologie fino ad ora sviluppate ed impiegate per la determinazione della popolazione esposta al rumore prodotto dalle infrastrutture di trasporto in ambiente urbano ed extraurbano. In particolare sono state evidenziate le criticità tecniche e le modalità applicative delle varie metodologie, dando anche indicazioni sull’accuratezza dei risultati conseguibili.

Il quadro emerso è soddisfacente in termini sia di quantità di procedure utilizzabili sia di gamma di scelta in funzione dei dati disponibili (livelli di esposizione e dati demografici) e del grado di accuratezza richiesto. Quest’ultimo, tuttavia, è un aspetto molto importante del quale è indispensabile avere il controllo in modo che il suo ordine di grandezza sia comparabile con quello della stima dei livelli di esposizione nei confronti dei quali, invece, si tende a conseguire risultati più accurati.

Premessa indispensabile per l’applicazione di qualsiasi procedura di associazione dei dati della popolazione ai livelli di esposizione è la disponibilità di cartografia digitale vettoriale adeguata, possibilmente tridimensionale, ed aggiornata con georeferenziazione dei dati riguardanti i diversi tematismi al fine di automatizzare, per quanto possibile, le procedure di calcolo. Su questo importante aspetto, purtroppo, si registrano gravi carenze che ostacolano sensibilmente l’applicazione delle metodologie formulate su una ampia e diversificata scala territoriale limitando, pertanto, l’analisi comparativa dei risultati conseguibili ad un numero contenuto di scenari territoriali.

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APPENDICI

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APPENDICE A.1 Esempio applicativo della procedura semplificata “A” per stime di area vasta del rumore da traffico veicolare extraurbano L’esempio descritto si riferisce alla tratta autostradale A1 per la parte della sua estensione ricadente nella provincia di Arezzo [22].

L’infrastruttura è stata suddivisa in segmenti di tracciato (da svincolo a svincolo) sulla base delle misure fonometriche in continuo disponibili e individuando i principali nodi che costituiscono mete importanti su quell’arteria. Tale frazionamento in tratti acustici omogenei distinti è riportato nella Tabella n. A1.1.

Tratto 1 Firenze sud – Arezzo Tratto 2 Arezzo - Monte S. Savino Tratto 3 Monte S. Savino – Val di Chiana Tratto 4 Val di Chiana – confine di Regione

Tabella n. A1.1: Suddivisione dell’autostrada A1 nel tratto di attraversamento

della Regione Toscana Per ciascun tratto erano disponibili le misure fonometriche elencate nella Tabella n. A1.2 dalle quali sono stati calcolati i valori di potenza sonora per metro di infrastruttura (ultime due colonne nella Tabella n. A1.2) con la seguente formula:

(A1.1) ( ) ⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡⎟⎠⎞

⎜⎝⎛ +⋅−+

⋅++=

ddhddLL m

AeqW3001728,4

10007log10 [dB(A)]

ove d è la distanza in m tra il microfono e la mezzeria dell’infrastruttura stradale e hm l’altezza media della propagazione sonora sul suolo, pari a hm = (4 + 0,5)/2 = 2,25 m.

La scelta di un tale algoritmo rispetto a quello completo, che richiede un’analisi in bande di frequenza, è stata dettata essenzialmente da due ragioni:

a) i dati disponibili per le stime (misure fonometriche in continuo per almeno 24 ore) erano relativi ai soli livelli sonori globali in dB(A), non essendo stati acquisiti i corrispondenti spettri in bande;

b) il grado di dettaglio del modello acustico era tale che avrebbe rappresentato un’inutile perdita di tempo per ottenere un grado di accuratezza comunque non elevato.

Come si vede per ciascun tratto sono disponibili valori di potenza sonora per unità di lunghezza simili tra loro ma non coincidenti. Gli scarti, comunque contenuti entro

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± 2 dB rispetto al valor medio, possono essere ulteriormente approfonditi per capirne le ragioni. In assenza di indicazioni che portino a scartare i valori di qualcuna delle misure fatte, si assume come valore di potenza la media (energetica1) dei valori ottenuti.

Tratto 1) Località Altezza m 2)

Distanza m 3)

LAeq (06-22)dB(A) 4)

LAeq (22-06) dB(A) 5)

LW (06-22)

dB(A)/m 6)

LW (22-06)

dB(A)/m 7)

M.S. Savino - Valdichiana Lucignano 4 60 60,0 58,0 79,2 77,2

Arezzo - M.S. Savino Badia al Pino 4 300 54,5 53,0 83,0 81,5

Arezzo - M.S. Savino

Bivio per Tuori 4 150 62,5 60,0 86,8 84,3

Arezzo - M.S. Savino Tuori 4 500 53,5 52,0 85,7 84,2

Arezzo - M.S. Savino Viciomaggio 4 100 65,5 64,0 87,6 86,1

Arezzo - Valdarno Montalto - 4 4 50 58,0 55,5 76,1 73,6

Arezzo - Valdarno Montalto - 3 4 30 65,5 62,5 80,3 77,3

Arezzo - Valdarno Montalto - 2 4 50 64,5 62,5 82,6 80,6

Arezzo - Valdarno Montalto - 1 4 30 59,5 57,0 74,3 71,8

Arezzo - Valdarno Montalto - 5 4 200 53,0 51,5 79,0 77,5 1) Tratto fra due uscite autostradali consecutive, o fra due centri abitati di riferimento 2) Altezza microfono sul piano di campagna, in metri 3) Distanza in pianta del microfono dalla mezzeria della strada, in metri 4) Livello sonoro diurno misurato, in dB(A) 5) Livello sonoro notturno misurato, in dB(A) 6) Potenza sonora per metro di lunghezza nel tratto esaminato per il periodo diurno, in dB(A) 7) Potenza sonora per metro di lunghezza nel tratto esaminato per il periodo notturno, in dB(A) Tabella n. A1.2: Dati fonometrici relativi a ciascun tratto autostradale esaminato Con i valori così ottenuti e invertendo la formula (A1.1) utilizzata per la stima della potenza sonora per lunghezza unitaria, sono determinabili per ciascun tratto omogeneo di strada le ampiezze delle fasce di “superamento”, centrate intorno all’infrastruttura (Tabella n. A1.3), ovvero degli ambiti territoriali limitrofi all’infrastruttura nei quali i livelli sonori risultano maggiori di valori predefiniti, ad esempio 65 dB(A) nel periodo diurno e 55 dB(A) in quello notturno, assumendo una propagazione del campo sonoro

1 Equivale sostanzialmente ad effettuare le medie dei valori di larghezza della fascia di superamento ottenuti da ciascuna misura

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senza ostacoli (artificiali o naturali). Nella Figura n. A1.1 è riportata una rappresentazione grafica dei risultati della procedura sopra descritta.

Tratto LW medio (06-22)

dB(A)/m

LW medio (22-06)

dB(A)/m

Distanza superamentodi LAeqd = 65 dB(A)

m

Distanza superamentodi LAeqd = 55 dB(A)

m M.S. Savino - Val di Chiana 79,2 77,2 28 104

Arezzo - M.S. Savino 86,1 84,3 85 434

Arezzo - Valdarno 79,4 77,2 29 104

Tabella n. A1.3: Ampiezza delle fasce territoriali nelle quali si registra il

superamento di predefiniti livelli sonori

Figura n. A1.1: Individuazione delle fasce di superamento intorno ad un tratto

autostradale. I contorni bianchi delimitano le sezioni di censimento sulla base delle quali è calcolabile la popolazione presente all’interno di ciascuna fascia

LLAAeeqq >> 5555 ddBBAA

LLAAeeqq >> 6655 ddBBAA

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APPENDICE A.2 Sviluppo del modello statistico (vedi § 4.2.1) per la stima del rumore da traffico veicolare urbano nella città di Firenze [25]

a cura di Annibale Biggeri, Dipartimento di Statistica dell’Università di Firenze Come esposto nel § 4.2.1 la fase più delicata del modello statistico per la stima del rumore da traffico veicolare urbano è la classificazione delle strade in funzione delle loro caratteristiche funzionali nell’ambito della rete viaria cittadina. Per la città di Firenze si è pervenuti, dopo varie indagini, ad una classificazione primaria su tre categorie e ad una di maggior dettaglio (otto categorie), sintetizzate nella Tabella n. A2.1.

Classificazione primaria Classificazione fine 1.1 Strade di scorrimento Le strade che assicurano i movimenti di attraversamento di lunga distanza nell’ambito del centro abitato e di scambio tra il territorio urbano e extraurbano. 1. Strade principali con traffico

intenso 1.2 Strade interquartiere e di distribuzione primaria. Le strade che assicurano i collegamenti tra i diversi quartieri e tra questi e i comuni limitrofi. 2.1 Strade interquartiere complementari. Strade che svolgono un ruolo complementare alle strade interquartiere e che aggregate concorrono a formare itinerari interquartiere. 2. Strade importanti con traffico

di collegamento 2.2 Strade di quartiere e di distribuzione interna. Strade che realizzano i principali collegamenti all’interno dei quartieri della città. 3.1 Strade interzonali e di distribuzione locale. 3.2 Strade locali con carattere prevalentemente residenziale e strade locali con carattere prevalente di commercio al dettaglio 3. Strade locali 3.3 Strade locali con carattere prevalente di commercio all’ingrosso, produzione e magazzinaggio.

4. Non classificabili

Strade per le quali, con le informazioni disponibili, non esiste possibilità di inserirle in nessuna delle precedenti categorie. (N.B.: non fanno parte di questa classe le strade al confine tra due diverse categorie per le quali non si è sicuri del miglior inserimento).

Tabella n. A2.1: Schema di classificazione delle strade della città di Firenze

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Le altre variabili risultate fortemente correlate con i livelli sonori presenti nelle strade sono riportate nell’elenco seguente.

- Presenza di linee di trasporto pubblico urbano: variabile ricavabile dalle mappe delle aziende di trasporto pubblico spesso associata ad un incremento significativo del livello sonoro nelle strade. L’incremento, verosimilmente, è solo in parte dovuto alla rumorosità specifica dei mezzi di trasporto pubblico aggiunta a quella del traffico ordinario (in effetti il contributo è parso poco dipendente dal numero di transiti o dal numero delle linee). La presenza della linea di trasporto pubblico, piuttosto, diviene un elemento di selezione di quelle strade che, a parità di classificazione, hanno un ruolo più rilevante nella rete viaria, con conseguente maggior richiamo di traffico nelle diverse ore del giorno. In alcuni studi è emerso che questa variabile ha effetti altamente significativi soprattutto se differenziata per classe di strade (tecnicamente è descritta nel modello con una variabile di interazione ottenuta dal prodotto della variabile “trasporto pubblico” con quella “classe di strada”).

- Geometria della strada: la morfologia di strada a “canyon” è risultata ben correlata con un modesto incremento dei livelli sonori a parità di altre variabili. Questa variabile, tuttavia, non sempre si presta ad essere attribuita a priori ai diversi segmenti della rete stradale. Quando ciò non sia possibile è opportuno, comunque, tenere conto di detta variabile nella caratterizzazione dei punti di misura prescelti per normalizzare i livelli sonori a questa o all’altra configurazione geometrica (strada “aperta”). Nella determinazione della percentuale di popolazione esposta si può tenere conto della geometria della strada in maniera statistica, ripartendo la popolazione per ciascuna tipologia di strada su due livelli distinti di rumore in base alla percentuale di popolazione dell’area urbana (meglio se stimata per classe di strade) che vive in strade a “canyon” rispetto a quella che vive in strade “aperte”. In sostanza è possibile determinare per ogni tipologia di strada, mediante l’estrazione di un campione di numeri civici oppure con un questionario telefonico (Computer Assisted Telephone Interviewing), la percentuale di persone la cui abitazione sia collocata in una porzione della strada fronteggiata da case alte e su entrambi i lati. Se questa variabile è risultata nel corso dell’analisi dei livelli sonori misurati associata ad un incremento ∆ del livello sonoro per quella classe di strada, la popolazione di quella strada verrà suddivisa in due livelli separati della costante ∆ e a ciascun livello sarà attribuita una quota di popolazione secondo la proporzione riscontrata nell’indagine campionaria.

- Tipo di pavimentazione stradale: può essere utile introdurre nel modello questa variabile allorché fosse presente una diversificazione significativa della pavimentazione stradale che non coincida con qualcuna delle diversificazioni in aree della città già introdotte con una variabile precedente.

- Strade in aree particolari: in molti tessuti urbani esistono delle aree, spesso coincidenti con il centro storico, nelle quali vi è una particolare concentrazione di esercizi pubblici, di negozi, di attività ricreative e/o turistiche che determinano, a parità di classificazione della strada, una più elevata congestione del traffico veicolare, soprattutto nel periodo notturno. Allo stesso modo sono presenti aree (spesso intersecate con la precedente) nelle quali sono presenti restrizioni alla mobilità privata (aree ZTL). L’appartenenza di una via ad una di queste aree si è

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spesso rivelata un fattore significativo di modificazione dei livelli sonori medi riscontrati. Allo stesso modo si possono eventualmente individuare in ciascuna città altre aree caratteristiche, se presenti, in cui la mobilità o le caratteristiche architettoniche presentano elementi comuni tali da influenzare i livelli sonori.

- Tempo e stagioni: la dipendenza dal tempo del livello sonoro caratteristico della strada può essere suddivisa in due diversi ambiti: una variabilità stagionale che la stima dovrebbe essere in grado di considerare per ottenere un livello medio di lungo periodo, ed una variabilità di lungo periodo ovvero l’evoluzione della rumorosità tipica di quella classe di strade nel corso degli anni. L’anno e la stagione in cui si sono svolte le misure possono essere introdotti nel modello come variabili opportunamente discretizzate al fine di evidenziare sia i cicli stagionali che gli andamenti di lungo periodo. Quest’ultimo elemento è particolarmente importante perché non costringe, se il campione di misura è ben disegnato, a procedere con campagne successive per ottenere un periodico aggiornamento della valutazione. È sufficiente sviluppare nel corso di diversi anni le misure sul campione di strade prescelto per conseguire anche la possibilità di definire una stima del livello sonoro riferiti a diversi periodi.

- Ulteriori variabili: non vi sono limiti alla possibilità di individuare altre variabili importanti che dipendono da caratteristiche che si possono riscontrare in alcune vie dell’area urbana in considerazione. A solo titolo di esempio si possono ipotizzare vie con elevata pendenza, via appartenenti a frazioni o sobborghi ecc.. Mediante l’analisi a posteriori si deciderà sull’opportunità di mantenere queste variabili nel modello di stima.

Sulla base di un campione di 322 rilevamenti di rumore da traffico urbano eseguiti con un predefinito protocollo sperimentale sono state individuate le variabili indipendenti (esplicative) da utilizzare nel modello. Tutte queste variabili sono di tipo categoriale (dummy) e, in pratica, indicano la presenza (valore 1) o l’assenza (valore 0) della caratteristica per la specifica osservazione. In particolare esse sono:

- X1 = Transito di autobus di trasporto urbano in strada a traffico medio e alto (Bus-AB);

- X2 = Transito di autobus di trasporto urbano in strada poco trafficata (Bus-Locale);

- X3 = Misura di livello di rumore in strada di tipo B (zona-B);

- X4 = Misura di livello di rumore in strada di tipo A (zona-A);

- X5 = Appartenenza a ZTL (zona a traffico limitato) (ZTL-si);

- X6 = Tipologia della strada a sezione a L (Tipo-L);

- X7 = Tipologia della strada a sezione a U (Tipo-U);

- X8 = Misura di livello di rumore effettuata negli anni 1991-1995 (1991-95);

- X9 = Misura di livello di rumore effettuata negli anni 1996-2001(1996-01);

- X10 = Misura di livello di rumore effettuata durante la stagione calda negli anni 1987-1990 (St-calda-87/90);

- X11 = Misura di livello di rumore effettuata durante stagione calda negli anni 1991-1995 (St-calda-91/95);

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- X12 = Misura di livello di rumore effettuata durante la stagione calda negli anni 1996-2001(St-calda-96/01);

- X13 = Giorno di rilevamento prefestivo (Pre-festivo);

- X14 = Giorno di rilevamento feriale (Feriale).

La variabile dipendente di tipo continuo Y è costituita dal livello di rumore durante il giorno (leqd).

Nel caso di p variabili esplicative, il modello di regressione multipla che lega la variabile dipendente Yi dell’i-esima osservazione alle variabili indipendenti assume la seguente espressione:

(A2.1) ipipiiii XXXXY εβββββ +++++++= ...3322110

dove: =0β intercetta; =1β inclinazione di Yi rispetto alla variabile X1i tenendo costanti le variabili X2i, X3i,

...., Xpi; =2β inclinazione di Yi rispetto alla variabile X2i tenendo costanti le variabili X1i, X3i,

...., Xpi; =3β inclinazione di Yi rispetto alla variabile X3i tenendo costanti le variabili X1i, X2i, X4i,

…., Xpi; =pβ inclinazione di Yi rispetto alla variabile Xp tenendo costanti le variabili X1i, X2i, X3i,

…., Xp-1; =iε errore in corrispondenza dell’i-esima osservazione.

I coefficienti di regressione campionari (b0, b1, b2, b3, …, bp) sono utilizzati come stimatori dei corrispondenti parametri delle popolazione ( pβββββ ,...,,,, 3210 ). Pertanto l’espressione campionaria dell’equazione di un modello di regressione multipla con p variabili esplicative assume la forma seguente:

(A2.2) pipiiii XbXbXbXbbY +++++= ...3322110

^

I valori dei coefficienti di regressione campionari si possono calcolare con il metodo dei minimi quadrati. Un esempio dei valori ottenuti per questi coefficienti sono indicati nella Tabella n. A2.1 ove sono presenti le seguenti variabili di riferimento:

- transito di autobus di trasporto urbano in strada locale (No-bus-locale);

- non appartenenza a zona a traffico limitato (ZTL-no);

- tipologia della strada a sezione piana (Tipo-0);

- misura di livello di rumore effettuata negli anni 1987-1990 (1987-90);

- misura effettuata durante la stagione fredda (Stagione fredda);

- giorno di rilevamento festivo (Festivo).

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Variabile di risposta: LEQ-diurno ------------------------------------------------------------------------------- Source | SS df MS Number of obs = 322 -------------+------------------------------ F( 14, 307) = 51.17 Model | 6222.39113 14 444.456509 Prob > F = 0.0000 Residual | 2666.7756 307 8.68656547 R-squared = 0.7000 -------------+------------------------------ Adj R-squared = 0.6863 Total | 8889.16673 321 27.6921082 Root MSE = 2.9473 R2 ------------------------------------------------------------------------------ leqd | Coef. Std. Err. t P>|t| [95% Conf. Interval] -------------+---------------------------------------------------------------- No-Bus-Locale| ref. Bus-AB | 2.796982 .5784637 4.84 0.000 1.658726 3.935237 Bus-Locale | 5.216939 .6719469 7.76 0.000 3.894734 6.539143 Zona-L | ref. zona-B | 5.139592 .7530015 6.83 0.000 3.657895 6.621289 zona-A | 7.961204 .6761778 11.77 0.000 6.630675 9.291734 ZTL-no | ref. ZTL-si | .9063257 .4897731 1.85 0.065 -.0574112 1.870063 Tipo-0 | ref. Tipo-L | 1.877731 .4334703 4.33 0.000 1.024782 2.730679 Tipo-U | 2.509475 .5053039 4.97 0.000 1.515178 3.503772 1987-90 | ref. 1991-95 | -.2901192 .7224216 -0.40 0.688 -1.711644 1.131405 1996-01 | .2712292 .811645 0.33 0.738 -1.325862 1.86832 Stagione fredda ref. Stagione calda 1.133946 .6616048 1.71 0.088 -.167908 2.4358 St-calda-91/95 -.7656861 .8313914 -0.92 0.358 -2.401633 .8702603 St-calda-96/01 -.4306091 1.142284 -0.38 0.706 -2.678306 1.817088 Festivo | ref. Pre-Festivo | 1.516591 .4410832 3.44 0.001 .6486626 2.38452 Feriale | 2.900633 .4010529 7.23 0.000 2.111473 3.689793 b0 | 58.30417 .7584758 76.87 0.000 56.8117 59.79664 ------------------------------------------------------------------------------

SSR: somma dei quadrati della regressione; MSR: varianza spiegata dalla regressione; MSE: varianza d’errore; SST: somma totale dei quadrati

Tabella n. A2.1: Parametri del modello di regressione lineare multipla ottenuto per il livello equivalente diurno per la città di Firenze

b0, b1, b2, b3, …, bp SSR

SST

R2

R2adj

MSR

MSE

var. indip

var. dip.

p-value

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L’intercetta campionaria b0 pari a 58,3 rappresenta il livello di rumore diurno che ci si aspetterebbe di misurare nel caso di strada senza transito di autobus urbani, non in zona a traffico limitato e con tipologia di sezione piana. Il coefficiente b1 = 2,796982 indica che, a parità delle altre variabili, il livello di rumore dovrebbe aumentare di questo valore nel caso di strada con traffico medio-alto e con passaggio di autobus rispetto alla media delle misure rilevate in strade a traffico locale. Il coefficiente di determinazione (R2) ottenuto, dato da:

(A2.3) 7,016673,888939113,622222 ===

SSTSSRR

indica che il 70% della variabilità del livello di rumore diurno è spiegato dalle variabili considerate.

Nel caso della regressione lineare multipla, tuttavia, è opportuno utilizzare un indice, Radj

2 corretto, che tenga conto del numero di variabili esplicative incluse nel modello e dell’ampiezza del campione. Il ricorso a questo tipo di indice si rende necessario qualora si vogliano confrontare modelli di regressione che intendono spiegare la medesima variabile dipendente, impiegando un numero diverso di variabili esplicative. Per Radj

2 è stato ottenuto il seguente valore:

(A2.4) 6863,0114322

1322)7,01(11

1)21(12 =⎥⎦⎤

⎢⎣⎡

−−−

−−=⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡−−

−−−=

pnnRadjR

Una volta valutata l’adeguatezza del modello di regressione lineare multipla si verifica la significatività della relazione fra la variabile dipendente e l’insieme delle variabili esplicative mediante il test F (distribuzione di Fisher). Verificare la significatività di un particolare coefficiente di regressione, inoltre, equivale a verificare la significatività dell’inserimento della variabile corrispondente nel modello di regressione, date le altre variabili già presenti. Pertanto il test t (distribuzione t-Student) su un coefficiente di regressione equivale al test sul contributo della variabile esplicativa corrispondente. Nel modello ottenuto per il livello equivalente diurno, sintetizzato nella Tabella A2.1, non sono risultati significativi i coefficienti delle seguenti variabili:

- X5 = appartenenza a zona a traffico limitato;

- X8 = Misura di livello di rumore effettuata negli anni 1991-1995;

- X9 = Misura di livello di rumore effettuata negli anni 1996-2001;

- X10 = Misura di livello di rumore effettuata durante la stagione calda negli anni 1987-1990;

- X11 = Misura di livello di rumore effettuata durante stagione calda negli anni 1991-1995;

- X12= Misura di livello di rumore effettuata durante la stagione calda negli anni 1996-2001.

Potrebbe, pertanto, essere più ragionevole utilizzare un modello più parsimonioso, con un numero minore di variabili.

54

Nella Tabella n. A2.2 sono riportati, in sintesi, i risultati ottenuti per il modello statistico relativamente al livello equivalente notturno.

Variabile di risposta: LEQ-notturno Regressione lineare Source | SS df MS Number of obs = 322 -------------+------------------------------ F( 14, 307) = 43.15 Model | 7104.7443 14 507.481735 Prob > F = 0.0000 Residual | 3610.40316 307 11.7602709 R-squared = 0.6631 -------------+------------------------------ Adj R-squared = 0.6477 Total | 10715.1475 321 33.3805217 Root MSE = 3.4293 ------------------------------------------------------------------------------ leqn | Coef. Std. Err. t P>|t| [95% Conf. Interval] -------------+---------------------------------------------------------------- No-Bus-Locale| ref. Bus-AB | 3.392801 .6730708 5.04 0.000 2.068385 4.717217 Bus-Locale | 6.254309 .781843 8.00 0.000 4.71586 7.792759 Zona-L | ref. zona-B | 5.612027 .8761541 6.41 0.000 3.888 7.336054 zona-A | 8.74114 .7867659 11.11 0.000 7.193004 10.28928 ZTL-no | ref. ZTL-si | 1.123532 .5698749 1.97 0.050 .0021776 2.244887 Tipo-0 | ref. Tipo-L | 2.140499 .5043638 4.24 0.000 1.148052 3.132947 Tipo-U | 2.698472 .5879457 4.59 0.000 1.541558 3.855385 1987-90 | ref. 1991-95 | .2707633 .8405728 0.32 0.748 -1.38325 1.924776 1996-01 | -.1466909 .9443886 -0.16 0.877 -2.004984 1.711603 Stagione fredda ref. Stagione calda 1.054478 .7698095 1.37 0.172 -.4602929 2.569248 St-calda-91/95 -1.018387 .9673645 -1.05 0.293 -2.921891 .8851166 St-calda-96/01 -.0076544 1.329103 -0.01 0.995 -2.622959 2.60765 Festivo | ref. Pre-Festivo | .8908913 .5132219 1.74 0.084 -.1189863 1.900769 Feriale | .2970491 .4666446 0.64 0.525 -.6211774 1.215276 b0 | 53.93517 .8825236 61.11 0.000 52.19861 55.67173 ------------------------------------------------------------------------------

SSR: somma dei quadrati della regressione; MSR: varianza spiegata dalla regressione; MSE: varianza d’errore; SST: somma totale dei quadrati

Tabella n. A2.2: Parametri del modello di regressione lineare multipla per il livello equivalente notturno per la città di Firenze

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[39] Restrick K., Sensitivity analysis of the Integrated Noise Model, Eurocontrol Report EEC/ENV/2002/006, agosto 2002.

[40] Sistema Agenziale APAT/ARPA/APPA, Criteri per la validazione dei modelli di simulazione del rumore aeroportuale e metodologia di verifica dei risultati del loro impiego, Rapporto AGF-T- LGU-03-02.

[41] ARPA Lombardia-Settore Agenti Fisici, Metodo di stima della popolazione in un’area definita, Rapporto interno prot. 151041, Milano, novembre 2004.

[42] ARPA Lombardia-Settore Agenti Fisici, Confronto di metodi di stima della popolazione, Rapporto interno prot. 153513, Milano, novembre 2004.

[43] http://www.teleatlas.com

[44] ARPA Lombardia-Settore Sistemi Informativi, NORGE: Normalizzazione e Geo-referenziazione di Banche Dati, Applicazione del software E-GON Suite di Ware Place al Registro delle Imprese, rapporto interno prot. n. 3503, Milano, marzo 2004.