Osservazioni aerospaziali: Applicazioni territoriali ed ambientali

Osservazioni aerospaziali: applicazioni territoriali ed ambientali

Osservazioni aerospaziali

Applicazioni territoriali ed ambientali

A. Arolchi, D. Bersan, F. Borfecchia, A. Buonamassa, L. De Cecco, A.B. Della Rocca, L. La Porta, R. Marinozzi, S. Martini, M. Pollino, L. Rossi- UTMEA-TER Primo workshop Unità Tecnica Modellistica Energetica e Ambientale (UTMEA)Roma, 15 Giugno 2010


L’Osservazione aerospaziale della Terra (OT) ed i Sistemi Informativi Territoriali (GIS)

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Le problematiche di carattere ambientale e territoriale, data la loro complessità, per essere affrontate e studiate necessitano anche di un enorme numero di informazioni specifiche su grandi scale spaziali che devono poi essere sintetizzate opportunamente e rese fruibili per la comprensione dei fenomeni e dei processi, per gli aspetti di modellistica, nonché per le conseguenti azioni di intervento sul territorio stesso.

“I moderni sistemi di rilevamento aerospaziale offrono una straordinaria opportunità tecnologica per il monitoraggio, la pianificazione e la salvaguardia del territorio”.

Questo tipo di informazioni (dettagliate ed aggiornate) può essere ottenuto attraverso l'adozione di sistemi di indagine che utilizzino – congiuntamente - le tecnologie aerospaziali di Osservazione della Terra (OT) e quelle connesse ai Sistemi Informativi Territoriali (GIS).

Osservazioni aerospaziali: applicazioni territoriali ed ambientali 3

Le attività riguardano lo sviluppo di metodologie innovative destinate alle applicazioni dei sistemi di Osservazione aerospaziale della Terra (OT), dei Sistemi Informativi Territoriali ed ambientali (SIT), nonché degli strumenti di localizzazione satellitare (GPS).

Pertanto, sono affrontate organicamente tutte le problematiche di ricerca connesse con il processo di mutua integrazione delle tecnologie citate, in modo che esso risulti funzionale rispetto ai differenti obiettivi da conseguire. Tali problematiche includono, tra l'altro, lo sviluppo di algoritmi di elaborazione delle immagini di OT nonché la progettazione strutturale dei SIT e la loro coerente ed efficiente integrazione.



Dotazione strumentale

È utilizzato il Sistema EDI (ENEA Digital Imagery), iscritto all’Albo Nazionale dei Laboratori di eccellenza del MIUR, localizzato presso il Centro della Casaccia, e dedicato alla elaborazione delle informazioni geografiche, in formato raster (Immagini) e vettoriale (Cartografia).

È costituito da sistemi HW e SW allo stato dell'arte tecnologico.



Stima dell’estensione superficiale totale delle aree boschive Italiane nel corso degli ultimi 20 anni

• Quanti kmq di aree boschive vi sono in Italia?

• Come è variata l’estensione negli ultimi 20 anni?

Caratteristiche principali delle immagini NOAA-AVHRR:

● 5 bande di ripresa;● bande 1 e 2 nel visibile● bande 3, 4 e 5 nell'infrarosso● Dimensione del pixel a terra 1Km2

● Tempo di rivisitazione sull’Italia: 2 volte al giornoDopo una attenta analisi visiva di migliaia di immagini NOAA, ne sono state selezionate circa 200 (con minimo grado di nuvolosità) riprese in altrettanti giorni che coprono l’intero arco temporale degli ultimi 20 anni (mediamente 2 immagini per ogni stagione di ogni anno).Da ogni immagine elaborata si è ricavata, quindi, una stima dell’estensione superficiale (km2) ricoperta da boschi verdeggianti alla rispettiva data di osservazione.

Luglio 1999

Aree a copertura boschiva (boschi e boschi fitti)


Monitoraggio della vegetazione

Sviluppo di metodologie per la classificazione della vegetazione e la stima della biomassa verde in aree collocate in Italia, Grecia e Scozia.

Progetto EOBEM (Earth Observation for grassland, shrubland and woodland Biomass Estimate And Management), UE.


Carta della vegetazione della Tenuta Presidenziale di Castelporziano

Applicazione realizzata per conto del Segretariato Generale della Presidenza della Repubblica


Monitoraggio della vegetazione in aree sensibili agli effetti della desertificazione e dei cambiamenti climatici

MONITORAGGIO dello STRESS IDRICO di colture (Sensore ASPIS)MODIS Composite 21-28/7/2004

ETM+ (4-3-2) 21/7/2004

REIP da ASPIS 13-7-2004

Calibrazioni in situ(ASD-Fieldspecpro & GPS)


Monitoraggio e mappatura della distribuzione della Posidonia Oceanica (P.O.) Ambito progettuale: Progetto SIMS (ESA)

Natura 2000 habitat conservation (Directive 42/93/EEC)

Percentuale di P.O. nei Paesi Europei che si affacciano sul Mediterraneo

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Aree test di S. Marinella (1) e Tor Paterno (2): precedente distribuzione delle praterie di P.O. (SiDiMar) e mappa dettagliata degli interventi di ripristino (Area 1).

Test strip (sensore iperspettrale AISA-Eagle, 31 bande) dell’area test di S. Marinella.

Metodologia: Sviluppo di tecniche di OT per la mappatura delle praterie di P.O. e per l’analisi dei parametri biofisici, mediante l’elaborazione di immagini telerivate da aereo (Sensore ipersprettrale AISA-Eagle) e da satellite.


Attività svolta per conto della Guardia di Finanza Obiettivo: accertare l'esatta ubicazione e le dimensioni degli invasi utilizzati per la discarica di Napoli - Pianura.

Ripresa nell’IR

Ubicazione e dimensioni degli invasi utilizzati per la discarica di Napoli - Pianura


Dati aerospaziali a supporto della stima della vulnerabilità sismica

Ricostruzione tridimensionale degli edifici e dell’andamento del suolo: i dati di OT si integrano con la cartografia andando a costituire il modello 3D degli edifici (dati geometrici ed attributi descrittivi), che rappresenta l’ossatura del Geo-Database urbano.

Ambiti progettuali: Progetti TELLUS-STABILITA e SIMURAI (MIUR) Metodologia: La stima della vulnerabilità sismica degli edifici è effettuata sulla base anche

delle informazioni ottenute estensivamente da dati aerospaziali (aerofotogrammetrici, LIDAR e iperspettrali) e debitamente integrate con altri dati (geotecnici e geologici) in ambiente GIS (GeoDatabase, integrato nel Sistema di Supporto alle Decisioni - DSS).

Area test: AVELLINO

Parametri 3D edificato


Sistema di supporto alle decisioni: mappe tematiche che, in funzione di un dato evento sismico,

rappresentano la probabilità di attingimento dello stato limite individuato per ogni singolo edificio .

Dati aerospaziali a supporto della stima della vulnerabilità sismica

Ipotesi di stima della vulnerabilità (Iv = Indice di vulnerabilità) per l’edificato delle aree di test sulla base di altezza (n° piani) e tipologia (ricavata dall’epoca di costruzione) di ogni singolo edificio (parametri sopra suolo).


SIT per il Monitoraggio e la Manutenzione delle Infrastrutture Ferroviarie della Circumvesuviana

Legame tra le anomalie sul tracciato imputabili ad infiltrazioni d’acqua ed le zone del territorio maggiormente “predisposte” a causare questo tipo di inconveniente.

Progetto SIMMI (MIUR) • Il SIT fornisce un supporto alle attività di monitoraggio e di logistica del servizio manutenzione della rete ferroviaria.

• La capacità del SIT di posizionare geograficamente le infrastrutture, unitamente a quella di effettuare delle analisi statistiche, ha permesso di analizzare le densità di eventi e/o guasti all’interno di determinate aree territoriali, permettendo di analizzare il rapporto causa-effetto tra le caratteristiche dell’area e gli eventi rilevati, ed indirizzando in tal senso gli interventi di manutenzione ordinaria e straordinaria.

Analisi dell’influenza del rumore (attenuazione della propagazione

del suono e tenendo conto dell’effetto della distanza,

dell’interazione con il terreno, ecc….)


SIT per la gestione del territorio e delle emergenze in caso di calamità naturali Ambito progettuale: Progetto SIT_MEW (MIUR): l'obiettivo è lo sviluppo di un sistema di early

warning e di un sistema di supporto al post-evento nella Regione Campania, fondato sulle reti di monitoraggio sismico esistenti (ISNet) e su di una piattaforma integrata di comunicazioni.

Obiettivo: Progettazione e sviluppo di un SIT (open source) per la gestione dei dati territoriali e per la rappresentazione di mappe di danno quasi-real-time, a supporto delle analisi relative alla definizione di scenari di pericolosità e di scenari di danneggiamento atteso, in caso di evento sismico. Il SIT costituisce l’interfaccia geografica della centrale di elaborazione del Progetto.

SIT sviluppato in ambiente open source:- modulo GeoDatabase (PostgreSQL/PostGIS)

- modulo GIS (QuantumGIS)

- modulo WEB-GIS (MapServer)

Definizione di scenari di danneggiamento: analisi dei vulnerabilitàdel patrimonio edificato legata ai differenti scenari di scuotimento


Il Sistema SISI si pone l’obiettivo di rispondere all’esigenza di individuare e delimitare quei luoghi del territorio nel cui ambito ci sia un certo stato di cose/situazione istantanea locale che richieda “attenzione” ovvero susciti “interesse”.L’utente ha già stabilito o ipotizzato che la eventuale presenza di un certo “stato di cose” in quel luogo, a causa di eventuali fenomeni naturali o antropici, sia (o quanto meno possa essere) a sua volta, il presupposto per l’avverarsi di circostanze che richiedono il suo intervento oppure che ne suscitino il suo interesse.

Sistema Informativo per la Salvaguardia delle Infrastrutture e della popolazione (SISI)

• Quanti siti simili esistono sul territorio?

• E dove sono localizzati?

vulnerable site

railway

street

river

refinery withoil tanks

urban area with high density of population

urban area with high density of population

1 km

Esempio di sito sensibile

RISULTATO FINALE: Mappa delle Aree di Attenzione


SISI - Esempio Applicativo: Localizzazione preliminare dei siti potenzialmente idonei ad ospitare di centrali nucleari

Problema 1 – Ricerca Siti Costieri

Assetto Territoriale d’Attenzione (ATA):

- Linea di costa

- Aree non urbanizzate

- Aree non protette

- Aree non sismiche

- Mappa delle pendenze

Condizioni di attenzione (CA):

- Compresenza degli ET

- Pendenza compresa tra 0 e 5%

Raggio dell’intorno circolare: 3 km

Problema 2 – Ricerca Siti Fluviali

Assetto Territoriale d’Attenzione (ATA):

- Linea di costa

- Aree non urbanizzate

- Aree non protette

- Aree non sismiche

- Mappa delle pendenze

Condizioni di attenzione (CA):

- Compresenza degli ET

- Pendenza compresa tra 0 e 5%

Raggio dell’intorno circolare: 3 km

Documento di riferimento: “Requisiti e criteri di scelta dei siti suscettibili di insediamento di centrali nucleari” . Doc. DISP (77) 2. Roma, luglio 1977. Il documento esamina le caratteristiche dei siti alla luce dei seguenti aspetti:

1. Demografia e assetto del territorio

2. Geologia, sismica e geotecnica

3. Agibilità tecnica

4. Eventi limite da manufatti e attività umane

5. Eventi naturali estremi

6. EcologiaI criteri e le metodologie proposti dal doc. sono stati applicati ai dati cartografici aggiornati.

• I siti sono concentrati nelle zone a livello sismico 4

• I siti di Trino e Caorso sono stati individuati dal SISI

• Lungo il corso dei fiumi principali della pianura padana sono state localizzate vaste Aree di Attenzione

• Tra i siti individuati dal SISI è confermata la presenza Montalto di Castro

• La costa pugliese comprende numerosi siti potenzialmente idonei.

• I siti di Latina e Garigliano sono esclusi, non rispettando il requisito sulla sismicità

• L’intera Sardegna è caratterizzata da un livello minimo di pericolosità sismica.

• Inoltre, la densità di abitanti non è elevata.

• Pertanto, i siti individuati coprono una vasta area.

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Aggiornamento di informazioni territoriali e individuazione delle aree di elisbarco in AspromonteApplicazione realizzata per conto della Polizia di Stato

Aree idonee per l’atterraggio di elicotteri, poste a differenti altitudini s.l.m.

Classificazione (Supervised) dei diversi tipi di vegetazione presenti nell’area di S. Luca

Immagine di sintesi multisensore delle due riprese satellitari


Modelli 3D e monitoraggio Urbano (Progetto TRIDENT, UE)Applicazione progettata per individuare potenziali anomalie nelle edificazioni in ambito urbano. Muovendosi all’interno del modello urbano 3D (ottenuto mediante tecniche di aerofotogrammetria digitale) è possibile interrogare il Geo-DataBase per ottenere una serie di informazioni o per effettuare analisi.

Analisi volumetrica del singolo edificio

Serie storica


Impronta planimetrica delle aree urbanizzate

Legenda

Mappa dei limiti delle aree edificate nei piccoli agglomerati urbani

Nuova Cliternia

Obiettivo: Generazione di una mappa dei limiti delle aree edificate in piccoli agglomerati urbani attraverso lo sviluppo di una procedura semi-automatica di elaborazione di immagini satellitari ad alta risoluzione (QuickBird)

Technology

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