23 giugno 2011

Sessione 1 - Rischio idrogeologico, emergenze ambientali

Sessione 2 - Geo-morfologia, geo-archeologia

24 giugno 2011

Sessione 3 - Geologia ambientale, risorse naturali, cartografia tematica

Sessione 4 - Monitoraggio in ambiente urbano e tecnologie di precisione

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Evento alluvionale di ott-nov 2010 in Veneto: analisi dell’azione del vento di sirocco alle foci dei fiumi Brenta-Bacchiglione e LivenzaFrancesco Baruffi, Massimo Cappelletto, Angelo Zandonella

Tecniche speditive di classificazione delle coperture in cemento-amianto tramite dati MIVISL. Fiumi, L. Congedo, C. Meoni

Applicazione della tecnica SBAS-DInSAR a dati COSMO-SkyMed per il monitoraggio del territorio e delle infrastruttureLuca Paglia, Manuela Bonano, Riccardo Lanari, Michele Manunta

La tecnica SBAS-DInSAR a supporto della gestionedel rischio ambientale in aree urbane: il caso della città di RomaFabiana Calò, Manuela Bonano, Francesco Casu, Riccardo Lanari,Michele Manunta, Mariarosaria Manzo, Antonio Pepe, Giovanni Zeni

Analisi multitemporale di immagini Landsat-TM per la creazione di mappe di copertura del suolo nel Sahel: primi risultati per la provincia di Tillabéri (Niger)F. Nutini, M. Boschetti, M. Antoninetti, M. Bresciani, P. Villa,P.A. Brivio

Telerilevamento ottico e radar nella geomaticaMario A. Gomarasca

The evolution and safeguard of the Adriatic coastal zoneM.G. Angeli , A. Galvani, P. Gasparetto, F. Marabini, A. Mertzanis, F. Pontoni

Strategie di ricerca e modelli d’insediamento tra V e II millennio a.C. nell’alta valle dell’Eufrate.Il contesto fisico ambientale dell’area di Malatya-Turchia ricostruito attraverso interpretazione di dati telerilevati e ricognizioni diretteBruno Marcolongo, Matteo Simone

Piattaforma hardware e software per il telerilevamento di prossimità: applicazioni dei rilievi con i mini-droniA. Borruso, A. D’Argenio, C. Spinnato

Telerilevamento di prossimità per la viticoltura di precisioneMartino Montagna, Alessandro Scordo, Mario Tulone

Panoptes: una piattaforma per il telerilevamento di prossimitàAntonio D’Argenio, Daniele Sarazzi

Acquisizione ed elaborazione fotogrammetrica di immagini da micro e mini UAVDaniele Sarazzi, Francesca Julitta, Andrea Quartieri, Antonio D’Argenio

e-FLOOD (e-GEOS FLOOD): a semi automated toolfor flooded areas detection from SAR imagesD. Grandoni, C. Mammone, F. Salvi, E. Francioni, S. Lozzi, F. Daffinà

Applicazione di tecniche di interferometriadifferenziale PSP-IFSAR da dati satellitari SAR ad alta risoluzione per il monitoraggio delle areesoggette a dissesto idrogeologicoCase study: Tuapse-Adler railway line, RussiaS. Lozzi, F. Trillo

Telerilevamento e scienze della Terra: l’importanza del fotointerpretePietro Dainelli

Campagna 2010 di telerilevamento aereo e di terra alle Isole EolieL. Colini, V. Lombardo, C. Spinetti, M. F. BuongiornoI. S. Diliberto, G. Pecoraino, L. Brusca, R. GuidaP. Cafaro, S. Liardo, M. Mancini, S. D’Andrea, Equipaggio di Volodell’ATR 42 e Personale Ufficio Circondariale Marittimo di Lipari

MEA: sistema per la gestione di dati multitemporaliper il monitoraggio ambientaleStefania Pasetti, Marco Folegani

Application of Remote Sensing and GIS to studies of the Northeast Coastal Zone of the Caspian Sea(Kazakhstan)M. Randone, D. Speranza, F. Zanni, L. Bovio, F. Immordino, E. Ulazzi, M. Gonella

L’osservazione della Terra per il monitoraggio del rischio da franaC. Abbattista, M. Tragni, A. Navarra

Modelli fluidodinamici su Marte: impresa possibile?G.M. Lechi, G. Ruggiero

Telerilevamento ed emergenze. L’esperienza di ITHACAP. Boccardo, F. Giulio Tonolo

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Rock slopes failure susceptibility analysis: fromremote sensing measurements to gis raster modulesMaurilio Coluccino

Esperienze e modelli per l’analisi e la gestione della pericolosità e del rischio in aree antropizzateMaurilio Coluccino, Andrea Filipello

Applicazione di tecniche interferometriche da satellite di tipo Persistent Scatterer in Regione LombardiaMassimo Ceriani, Claudia Meisina , Davide Notti, Andrea Zaccone, Francesco Zucca

La gestione ed i controlli delle Buone CondizioniAgronomiche ed Ambientali EU PAC per laprotezione dei suoli e delle acque: le potenzialità del telerilevamento e della geomaticaLivio Rossi

Carte tematiche e pianificazione urbanistica: il Piano Strutturale del Governatorato di Babilonia(Iraq)Elena Cattarossi

Il processo di urbanizzazione e artificializzazione del territorioPaola Bonora

The importance of irrigation factor in the alluvial fan of the Murghab river (Turkmenistan) from Bronze to Iron AgeBarbara Cerasetti

Rilievi fotografici speditivi per la costruzione di Archivi Informativi MultimedialiR. Mingucci, C. Bartolomei, S. Garagnani, G. Bacci

Lineamenti evolutivi del Delta dell’Ural (Mar Caspio, Kazakhstan)G. Gabbianelli, L. Cantelli, F. Scarelli, G. Marcheselli

Studio Geoarcheologico del Parco Nazionale della Krka (Croazia) mediante immagini satellitari multi temporali Landsat e ad alta risoluzioneGeoEyeA. Campedelli, M. Dubbini, M. Martina, F. Immordino

Il contributo del telerilevamento nellacaratterizzazione ambientale dell’Oasi del Fayyum(Egitto)Gabriele Bitelli, Emanuele Mandanici

Il bacino dello Hamrjn tra archeologia e geologiaSerena Ticca

Geomorfologia e popolamento antico nella bassa pianura tra Dora Baltea e ScriviaPier Luigi Dall’Aglio, Luisa Pellegrini

Miglioramento spaziale delle mappature termiche da immagini telerilevate di aree costiere e trattifluvialiSergio Teggi, Francesca Despini, Matteo Serafini

Archeologia preventiva: metodologie non invasive per l’analisi di siti urbani abbandonatiE. Bertacchini, F. Boschi, A. Campedelli,A. Capra, C. Castagnetti, M. Dubbini E. Giorgi, E. Ravaioli, M. Ricciardone, I. Toschi, M. Silani

Utilizzo di immagini satellitari per l’estrazione in automatico dei contorni di un lagoFrancesca Guastaferro, Pasquale Maglione, Francesco Saveriano

Estrazione di informazioni sulla morfologia e sulla copertura del terreno da dati laser scannerterrestre multi-ritornoFrancesco Pirotti, Alberto Guarnieri, Antonio Vettore

Contributi di stereofotogrammetria satellitare per la produzione di cartografia topografica e geologica del sito paleolitico di Melka Kunture (Etiopia)Riccardo Salvini, Mirko Francioni, Silvia Riccucci, Maria Cristina Salvi e Marcello Piperno

Evoluzione del litorale di Platamona (SS) nell’intervallo 1954-2010 Salvatore G. P. Virdis, Leonardo Disperati, Giacomo Oggiano, Angela Soggia

Telerilevamento e geomorfologia: elaborazione ed analisi di dati iperspettrali nell’area del Ghiacciaiodel Miage (Valle d’Aosta)Luigi Perotti, Paolo Zamparutti, Marco Giardino

Individuazione delle precipitazioni estreme e creazione di scenari d’evento per la gestione di emergenze a scala mondialeA. Ajmar, A. Albanese, P. Boccardo, F. Disabato, R. Vigna

Immagini satellitari ad alta risoluzione per indagini geo-archeologiche: il caso di Karima (Nubia, Sudan)Luigi Perotti, Enrico Borgogno Mondino, Marco Piras

Progetto ESA EOPI ID 7430 - Scoperta di discarichetombate attraverso un’analisi GIS delle variazionimorfologiche, delle variazioni di temperatura, di umidità, di uso e copertura del suolo nelleprovince di Latina e FrosinoneMaria Ioannilli, Maurizio Santoro, Wegmüller Urs, Tazio Strozzi,Alessandro Paregian, Massimo Morigi

Integrating Geophysical Modeling and EarthObservation for time dependent seismic hazardassessmentA. Peresan, A. Magrin, F. Vaccari, R. Sabadini, G.F. Panza

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Evento alluvionale di ott-nov 2010 in Veneto:analisi dell’azione del vento di sirocco alle foci dei fiumi Brenta-Bacchiglione e Livenza

Francesco Baruffi1, Massimo Cappelletto1, Angelo Zandonella2

1 Autorità di Bacino dei Fiumi dell’Alto Adriatico 2 Consulente Tecnico-Scientifico

L’azione del vento lungo gli assi fluviali dei fiumi Brenta-Bacchiglione e Livenza è stata valutata utilizzando, comeindicatori: l’orientamento degli assi fluviali, favorevole allostress del vento di Sirocco, la persistenza dell’azione delvento, la velocità del vento e l’innalzamento del livello marinorilevate alle foci di tali fiumi. I dati utilizzati per questa analisisono satellitari (radar scatterometro dei venti ed altimetro)e mareografici (delle stazioni mareografiche costiere).

IntroduzioneDa domenica 31 ottobre a martedì 2 novembre il Veneto èstato interessato da piogge persistenti in particolare sulle zoneprealpine e pedemontane, dove sono stati superati i 300 mmcomplessivi di pioggia, con punte massime locali anche superioria 500 mm. L’evento è stato caratterizzato anche da venti diSirocco lungo la costa ed in quota. A seguito di tale evento granparte del territorio del Veneto è stato interessato da fenomenidi dissesto idrogeologico e da situazioni di criticità lungo quasitutti i principali corsi d’acqua, con rotture degli argini osuperamenti delle sommità a causa del livello di piena, filtrazionie allagamenti di ampie parti del territorio regionale (dacomunicato ARPAV, 2010 sull’evento alluvionale). L’ARPAV,inoltre, ha messo a disposizione della comunità scientifica idati pluviometrici e idrometrici registrati dalle stazioniattive nel corso dell’evento, auspicando che eventualielaborazioni di tali dati possano permettere una piùdettagliata e condivisa valutazione dell’evento occorso.Lo scopo di questa relazione è di dare un contributo allacomprensione delle cause che hanno dato luogo aifenomeni di dissesto idrogeologico accennati. A questoriguardo è stata condotta un’analisi per valutare l’azione delvento lungo gli assi fluviali dei fiumi Brenta-Bacchiglione eLivenza utilizzando come indicatori:- l’orientamento degli assi fluviali, favorevole allo stress deiventi siroccali;- la persistenza dell’azione di tali venti;- la velocità del vento e l’innalzamento del livello marinorilevate alle foci dei fiumi.Come è noto, l’azione del vento sulla superficie del mareproduce, oltre al moto ondoso, uno spostamento di massed’acqua. Le conseguenze di questo trasporto sono: unaccumulo d’acqua nelle zone costiere sottovento ed unasottrazione in quelle sopravento. Nel primo caso il livellomarino subisce un innalzamento mentre nel secondo unabbassamento. I venti di Sirocco persistenti, anche semoderati, possono produrre notevoli innalzamenti dellivello del mare nell’Adriatico settentrionale. Il fenomenoviene favorito dalla lunghezza della zona d’azione del vento

ed è amplificata dai bassi fondali. L’innalzamento del livellomarino e lo stress del vento lungo gli assi fluviali possonoprodurre una diminuzione della velocità di deflusso dei fiumi amare. Questo fattore non è mai stato preso inconsiderazione nei modelli di trasporto.

Materiali e metodiI dati utilizzati per questa analisi sono di tipo “Near-RealTime” (NRT): vengono acquisiti con frequenza giornaliera esono disponibili 24 ore dopo la loro acquisizione e sono:- satellitari (radar scatterometro dei venti e radaraltimetro),- mareografici (delle stazioni mareografiche del litoralecostiero veneziano).Il Radar Scatterometro (RS) dei venti non misuradirettamente i campi di vento della superficie marina. Lostrumento opera individuando i cambiamenti di riflessioneradar della superficie del mare dovuti alla rugosità oscabrezza determinate dal vento. Le stime della velocità edella direzione del vento sulla superficie del mare vengonoottenute combinando misure di retrodiffusione acquisite dadiverse geometrie di osservazione. Dai dati RS dei venti siricavano le “mappe di stima dei vettori di vento della superficiedel mare” al momento del passaggio del satellite.Va osservato che le misure radar effettuate in prossimitàdelle zone costiere, possono essere poco accurate. Questoè dovuto alla complessa natura dell’eco di ritorno dallasuperficie del mare a causa dell’irregolarità fra superficie delmare e terra lungo la traccia del satellite. Per migliorare laforma del segnale (eco) di ritorno vengono usate delleprocedure chiamate di retraking. Le mappe dei vettori divento, riportate nel lavoro, sono state prodotte utilizzandodati dello scatterometro dei venti ASCAT del satelliteMetOP dell’ESA (European Space Agency). La risoluzionedei campi di vento è di 25 km. I dati ASCAT utilizzati inquesto lavoro sono corretti, lungo le zone costiere, dellaforma del segnale (eco) di ritorno.Le misure Radar Altimetro (RA) utilizzate sono: l’Altezzadella Superficie del Mare (ASM), le Anomalie in Altezza dellaSuperficie del Mare (AASM) e la Topografia DinamicaAssoluta (TDA) (cfr. AVISO, 2008, 2009).Le ASM sono misure di distanza della superficie del marerispetto ad un ellissoide di riferimento. Vengono ottenutemediante differenza fra altitudine del satellite rispettoall’ellissoide di riferimento e range dell’altimetro (distanza fraaltitudine orbitale e superficie del mare), corretto degli effettistrumentali. Le AASM sono variazioni delle misure ASM rispetto allaSuperficie Media del Mare (SMM) e corrette di effettigeofisici noti. Le misure AASM tengono conto della variabilitàstagionale. Da questi dati si ricavano le Mappe AASM.Le TDA sono misure di altezza della superficie del marerispetto al geoide. Il modello di geoide usato è moltoaccurato ed è ottenuto con dati acquisiti per 4,5 anni daisatelliti della missione GRACE e dati acquisiti per molti annidai satelliti con Radar Altimetro (RA) a bordo. Da questi datisi ricavano le Mappe della TDA.Le misure AASM e TDA, usate in questo lavoro, sonomisure RA prodotte con procedure NRT, per una rapidaconsegna all’utenza. Dall’analisi di queste mappe, nel corsodi una perturbazione, è possibile: - localizzare le zone costiere di innalzamento del livellomarino;

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- localizzare le zone di spostamento e sollevamento dellemasse d’acqua dovute a forzanti meteo.Le misure ASM, AASM e TDA non sono direttamenteconfrontabili con quelle dei Livelli Medi Mareali (LMM)delle stazioni mareografiche, se non mediante opportunecorrezioni e trasformazioni. In effetti, le misure LMMcontengono contributi sia sulle variazioni reali del livellomarino che su altri fattori, come i movimenti verticali dellacrosta terrestre. A differenza delle misure RA quelle LMMnon vengono corrette dalle anomalie gravimetriche,inversione barometrica, effetti delle maree generate dacorrenti oceaniche, ecc. Per ovviare alle limitazioni nellemisure RA lungo le zone costiere, dovute alla forma delsegnale (eco) di ritorno, nelle Mappe AASM e nelle Mappedella TDA prodotte e riportate nel lavoro, sono statiomessi dalle elaborazioni i dati RA-NRT relativi a tali zone.

Analisi dell’eventoI campi di vento, rilevati dal satellite/strumentoMetOp/ASCAT, evidenziano (cfr. Figura 1):Il 31 ottobre alle ore 20:17 UTC un intenso vento diSirocco su tutto l’Adriatico. Le velocità rilevate alle foci delBrenta-Bacchiglione e del Livenza erano, rispettivamente, di13 m/s e di 15 m/s.Il 1 novembre alle ore 8:32 UTC un intenso vento diSirocco su tutto l’Adriatico. Le velocità rilevate alle foci delBrenta-Bacchiglione e del Livenza erano, rispettivamente, di7 m/s e di 13 m/s.

Figura 1 - Mappe di stima dei vettori di vento ottenute dai datiMetOp/ASCAT e Mappe AASM e TDA prodotte utilizzando dati RA-NRT multimissione.

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Il 2 novembre alle ore 9:51 UTC un moderato vento diSirocco sull’Adriatico. La velocità rilevata alla foce delBrenta-Bacchiglione era di 4 m/s, mentre alla foce delLivenza la direzione del vento era cambiata.I coefficienti di correlazione fra misure ASCAT e misuredegli anemometri delle stazioni mareografiche Diga SudChioggia e Piattaforma CNR-ISMAR erano di 0,98 per lavelocità e 0,97 per la direzione.La persistenza dei venti siroccali durante tale evento puòessere desunta dall’esame della tabella in alto dove sonoriportate le velocità minima e massima dei venti siroccalimisurate dagli anemometri delle stazioni mareografichecitate.

Dai dati LMM delle stazioni mareografiche, acquisiti fra il 30ottobre ed il 1 novembre, risulta un innalzamento mediodel livello marino lungo il litorale costiero di circa 30 cm.,passando da 40 cm. a 70 cm. Il 2 novembre, con lariduzione degli effetti dei venti siroccali, inizia a ristabilirsil’equilibrio del dislivello creato. Come è noto, per lecaratteristiche del bacino dell’Adriatico, questo avvienemediante una successione di oscillazioni (oscillazioni libere)che gradualmente si smorzano. Dal 2 novembre al 5novembre il livello medio marino è passato da 70 cm. a 20cm.La giornata del 31 ottobre era caratterizzata dai seguentifenomeni: Forte vento di Sirocco, dalle ore 3 alle ore 24,con velocità massima di 14,4 m/s (cfr. Tabella). Uninnalzamento del livello del mare lungo tutto il litoralecostiero dell’Adriatico settentrionale, dovuto allospostamento delle masse d’acqua prodotto dai ventisiroccali (cfr. Mappe AASM e TDA della Figura). Inparticolare, dalla Mappa della TDA, si può osservare unsollevamento del livello marino, in prossimità delle foci delLivenza e del Brenta-Bacchiglione, superiore a quello inprossimità della foce del Piave.La giornata del 1 novembre era caratterizzata da: Fortevento di Sirocco, dalle ore 1 alle ore 24, con velocitàmassima di 12,5 m/s (cfr. Tabella). Dalle Mappe AASM edella TDA (cfr. Figura) si può osservare come la persistenzadei venti siroccali abbia prodotto un ulteriore aumento dellivello marino lungo la zona costiera dell’Adriaticosettentrionale e, in particolare, dalla foce del fiume Livenzaa quella dell’Isonzo.La giornata del 2 novembre era caratterizzata da: Vento diSirocco, dalle ore 1 alle ore 4 e dalla ore 7 alle ore 13, conprogressiva riduzione della velocità nel corso della giornata.Dalle Mappe AASM e della TDA (cfr. Figura 1) si puòosservare una lieve diminuzione dei dislivelli creati dai ventimeridionali lungo la zona costiera del nord Adriatico.Permangono i maggiori dislivelli nella zona costiera fra lafoce del Livenza e quella dell’Isonzo rispetto a quella fra la

foce del Piave e quella del Brenta-Bacchiglione. Inizia la fasedi ristabilimento dell’equilibrio del livello marino.

ConclusioniL’azione del vento di Sirocco lungo gli assi fluviali delBrenta-Bacchiglione e Livenza è stata valutata medianteindicatori, ricavati da dati satellitari e mareograficidisponibili, acquisiti con procedure NRT.Dall’analisi di tali dati si può affermare quanto segue:- l’azione del vento di Sirocco continua e persistente(durata due giorni e mezzo), la velocità del vento (da 3 m/sa 15 m/s) e l’innalzamento (di circa 30 cm) del livellomarino alle foci dei fiumi Brenta-Bacchiglione e Livenza,possono aver contribuito ad un rallentamento del lorodeflusso a mare;- la maggiore velocità del vento rilevate da MetOp/ASCATalla foce del Livenza rispetto a quella del Brenta-Bacchiglione il 31 ottobre ed il 1 novembre, il maggiorinnalzamento del livello marino rilevato dai RA lungo illitorale costiero fra le foci del Livenza e dell’Isonzo, rispettoa quello fra le foci del Piave e Brenta-Bacchiglione nei giorni1 e 2 novembre, sono fattori che possono indicare unamaggior diminuzione della velocità di deflusso a mare delLivenza rispetto a quello del Brenta-Bacchiglione.

ReferenzeARPAV (2010), Comunicato ARPAV “Evento alluvionale ott-nov2010 in Veneto”. http://www.arpa.veneto.itAVISO (2009), “SSALTO/DUACS User Handbook: (M)SLA and(M)ADT Near-Real Time and Delayed Time Products”, Issue 1,Rev. 10.AVISO (2008), “ DT CorSSH and DT SLA Product Handbook”,Issue 1 Rev. 4.

Giorno Ora Stazione Diga Sud Chioggia Stazione Piattaforma CNR-ISMARDa A Velocità Min Velocità Max Velocità Min Velocità Max

31 ottobre 3:00 24:00 6,8 m/s 11,7 m/s 9,1 m/s 14,4 m/s1 novembre 1:00 13:00 4,5 m/s 10,7 m/s 6,5 m/s 12,5 m/s

14:00 24:00 3,0 m/s 6,2 m/s 6,3 m/s 8,3 m/s2 novembre 1:00 4:00 3,8 m/s 9,3 m/s 8,9 m/s 11,4 m/s

7:00 13:00 3,0 m/s 3,7 m/s 4,2 m/s 9,9 m/s

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Tecniche speditive di classificazionedelle coperture in cemento-amiantotramite dati MIVIS

L. Fiumi, L. Congedo, C. Meoni

CNR - Istituto sull’Inquinamento Atmosferico

Il lavoro che si intende presentare è parte di un vastoimpegno, non ancora concluso, assunto da un gruppo diricercatori dell’Istituto sull’Inquinamento Atmosferico delCNR, sulla mappatura delle coperture in cemento-amianto(c-a) con dati MIVIS (Multispectral Infrared Visibile ImagingSpectrometer), nel territorio della Regione Lazio.Nell’ambito dell’articolo si vuole porre l’attenzione comenonostante il carattere applicativo delle attività è statal’occasione per affinare alcune metodiche che hannopermesso di migliorare margini di accuratezza nelriconoscimento di queste particolari superfici e quindirendere le analisi ancora più “speditive”.L’iniziativa nasce a seguito delle ultime disposizioni della L. 23/3/2001 n. 93 e del DM 18/3/2003 n. 101, la RegioneLazio, tramite il Centro Regionale Amianto della AziendaUSL di Viterbo, ha avviato il progetto per la realizzazionedella mappatura delle zone del proprio territoriointeressate dalle presenza di amianto e di manufatticontenenti amianto. Le prime due fasi della mappatura sonostate dedicate al censimento di edifici pubblici e localiaperti al pubblico, ai siti dimessi ed estrattivi. Nella terzafase delle attività, avviata nell’anno 2010, è stato previstol’uso di strumenti quali appunto telerilevamento con datoMIVIS, per la mappatura delle coperture in c-a, visto lecompetenze maturate dal gruppo di ricerca che hanno resoquesta metodologia oggi applicativa su vaste aree (Fiumi etal. 2004).

Obiettivi della collaborazione L’attività ha previsto l’acquisizione di riprese aeree consensore MIVIS, in aree preventivamente concordate el’elaborazione del dato per l’estrazione del tematismo, congli obiettivi di:- produrre mappe georeferenziate sul territorio concaratterizzate le coperture in c-a;- quantificare le superfici contenenti amianto, importanteparametro per stabilire flussi di materiale che andrà indiscarica, ciò permetterà di dare priorità ad investimentieconomici ad interventi di bonifica e smaltimentodell’amianto.Inoltre, l’integrazione dei dati in un Sistema InformativoTerritoriale SIT, ancora in corso permetterà una più solidavalutazione del potenziale rischio per la salute per ilavoratori ed i residenti dovuto alla presenza di amianto, alfine di programmare e mirare interventi di bonifica, comeprevisto dalla L. 257/92, aprendo nuove prospettive nelsettore delle indagini territoriali.

Materiali e metodiLe aree di seguito riportate sono state selezionate dallaRegione, per essere sorvolate con il sensore MIVIS ad unaquota di 1.500 metri a cui corrisponde un pixel di 3X3m.Sono stati acquisiti complessivamente di km2 1.052

corrispondenti ad una superficie coperta (strisciatemosaicate) di km2 794, pari al 4,6% del territorio dellaRegione Lazio. I dati acquisti sono stati pre-elaborati presso il CISIG diParma che hanno compreso:- la calibrazione radiometrica sul banco di calibrazioneprima del volo, in modo da ottimizzare le risposteradiometriche ottenute dal sensore;- l’eliminazione di eventuali rumori sistematici introdottiaccidentalmente nei dati;- correzioni geometriche.Il metodo di georeferenziazione utilizzato per calibrare idati di volo si basa:- sulla lettura dei file ancillari che contengono informazioniriguardanti il posizionamento assoluto e i movimentiangolari relativi dell’aereo, cioè dati registrati a bordo dalsistema GPS/inerziale Applanix;- sulla conoscenza della morfologia del terreno utilizzandoun modello digitale del terreno.Il software di georeferenziazione utilizzato, chiamatoPARGE (Parametric Geocoding), ricostruisce la geometriadi scansione di ogni pixel.Al termine del processo vengono ottenute le immaginidelle singole strisciate nel formato BSQ.

Elaborazione datiI dati, radiometricamente e geometricamente corretti, sonostati classificati utilizzando il metodo della Spectral AngleMapper (SAM) implementato dal software ENVI (ITT). LaSAM permette una rapida mappatura delle similarità dispettri di immagine con spettri di riferimento (Boardman,1994; Yuhas et al. 1992; Heiden et al.2001; Heiden et al.2007). Gli spettri di riferimento sono stati ricavati da ROIaccuratamente individuati nella scena, validati da una seriedi accurate osservazioni sui luoghi, con indagini in campo, inalcuni casi ci si è avvalsi anche con il supporto di GoogleMap. Al fine di avere un maggior numero di firme spettralirappresentative delle diverse tipolgie di c-a presenti alsuolo, gli spettri ottenuti sono stati successivamenteesportati in librerie spettrali ed utilizzati nelle elaborazioni.Le librerie spettrali hanno in parte ovviato alla mancanza dispettri di riferimento (laddove non è stato possibileeseguire verifiche in campo, sia per la distanzaconsiderevole tra le diverse aree oggetto dello studio, siaperché i siti non sempre sono accessibili o visibili dalbasso).I risultati delle classificazioni complessivamente hannocaratterizzato m2 1.673.974 di coperture in c-a.L’accuratezza, laddove è stato possibile verificarla, è pari al95,9 %. Il rapporto tra Classificazione e Superficie Copertaè di m2 /km2 2.109,32.Nonostante la buona rispondenza con la realtà conun’accuratezza complessiva della classificazione pari al 95,9%, per ulteriori dettagli sul metodo utilizzato cfr. Story M.et al 1986; Yuhas et al. 1992; Heiden et al.2001; Heiden etal.2007, l’analisi visuale delle immagini classificate haevidenziato in alcuni casi una sottostima dei pixel classificaticome c-a, ovvero una parziale individuazione dellacopertura.Le cause imputabili a questo mancato riconoscimento sono

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diverse, tra queste:- La complessità spaziale è legata alla variabilità delledimensioni e forme delle coperture. Spesso sono superficicon un elevato grado di frammentazione di forme, in pochimetri coesistono superfici disomogenee con elementiricavati dall’assemblaggio di parti standardizzate: scaleesterne, superfici balconi aggettanti, pensiline, lucernari, ecc.- La complessità spettrale è duplice: da una parte è dovutaall’eterogeneità della composizione delle coperture in c-a (aseconda dei composti: amosite, crocidolite e crisotilo),dall’altra alla similarità spettrale con altre classi (ad esempiocon le superfici in cemento o fibrocemento ecologicoparticolarmente simile nella forma, nel colore e nellacomposizione, ma non contiene il 10% di fibra di amianto).Pertanto, si è proceduto con ulteriori analisi spazialieffettuate tramite il software ArcGIS ESRI, percaratterizzare l’intera copertura classificata (Figura 1). Sonostate applicate delle analisi spaziali, nello specifico:- Minimum Bounding Geometry. L’algoritmo elabora un

nuovo poligono convesso contente tutti i punti del poligonodi input, minimizzandone la superficie (Figura 2). Lametodologia ha in parte ovviato alla sottostima dei pixelprodotti dalla classificazione. Infatti l’elaborazione haconfermato attraverso le verifiche in campo di essere lametodica che meglio approssima la verità a terra, conpercentuali stimate pari al 75,5% dei casi;- Intersezione con il tematismo della CTR (Carta TecnicaRegionale) in formato vettoriale. È stata prodotta una nuovamappa in cui sono tematizzate le coperture in c-arappresentate dai poligoni della CTR (visivamente lacopertura va a svilupparsi sull’intero poligono della CTR)(Figura 3). L’elaborazione ha contribuito a una migliorerappresentazione visiva delle mappe prodotte, attribuendoal poligono della CTR l’intera superficie laddove laclassificazione aveva riconosciuto il c-a. Si è evidenziata unasovrastima pari al 23,4% dei casi verificati nelle indagini incampo, di superfici in c-a erroneamente attribuiti a poligonodella CTR che includevano superfici di materiali diversi dalc-a.

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Il confronto tra l’elaborazione MIVIS e la CTR ha permessodi verificare che su 64 indagini in campo effettuate, in 15casi (pari al 23,4 %) il poligono della CTR noncorrispondeva alla realtà (è stato accertato che si trattavadi più coperture tipologicamente diverse anche nell’utilizzodei materiali).

Conclusioni I risultati raggiunti hanno confermato le ottime potenzialitàdel dato MIVIS e le tecniche di elaborazioni dati utilizzatiper la mappatura del c-a nel territorio della Regione Lazio.Sono state riconosciute complessivamente, nelle sette areedi studio, numero di coperture 2.966, per una superficiecomplessiva di 1.673.974 m2.La mappatura delle coperture in c-a ottenutadall’elaborazione dei dati MIVIS inserita nell’ambito delleattività svolte dal centro regionale Amianto di Mappaturadell’amianto della Regione Lazio contribuirà a:identificare specifiche aree ad alta potenzialità attuale efutura di esposizione a fibre;realizzare di mappe di rischio in cui siano evidenziatequesto tipo di superfici ed il loro stato di conservazione inmodo da fornire un sistema di supporto al monitoraggioambientale. Inoltre, le mappe di rischio permetteranno diindividuare, quantificare e dare priorità agli investimentieconomici ed evidenziare problemi legati alla bonifica esmaltimento dell’amianto aprendo nuove prospettive nelsettore delle indagini territoriali.

BibliografiaBoardman J.W., Kruse F.A. (1994) - Automed spectral analysis: ageologiacal axample using AVIRIS data, North GrapevineMountains, Nevada. Proceedings of Tenth Thematic Conference onGeologic Remote Sensing, San Antonio Texas USA, Vol. I. pp.407-418.ITT Visual Information Solutions, ENVI - Environment forVisualizing Images, Version 4.4.[Online] Available at:http://www.ittvis.com/envi/Story M., Congalton R.G. (1986) –Accuracy assessment: a user’sprospective. Photogrammetric Engineering and Remote Sensing.52 pp397-399.Kruse F.A., A.B.Lefkoff, , J.B.Boardman , et al.: The Spectral ImageProcessing System (SIPS) Interactive Visualization and Analysis ofImaging spectrometer data. Remote Sensing of Environmental v.44p.145-163 (1993).Heiden, U., S.Roessner, K.Segl, et al.: Analysis of spectral signaturesof urban surfaces for their area-wide identification usinghyperspectral HyMap data. Proceedings of IEEE-ISPRS JointWorkshop on Remote Sensing and Data Fusion over UrbanAreas. Rome, Italy, November 8-9, 2001; pp. 173–177 (2001).Fiumi L., L.Camilucci, A.Campopiano, et al.: Indagine conoscitiva sualcuni fabbricati con coperture in cemento-amianto in localitàMagliana Roma. Monografico 2004 di Prevenzione Oggi, ISBN 88-89415-01-0, Ed. Global Madia System Press 2004.Heiden, U., Segl K., Roessner S., at al.: Determination of robustspectral features for identification of urban surface materials inhyperspectral remote sensing data. Remote Sensing ofEnvironment 111, 537–552 (2007).Yuhas R.H. , A.F.H. Goetz, and J.W.Boardman: Descriminationamong semiarid landscape endmembers using THE Spectral AngleMapper (SAM) algorithm. Summaries of the Third Annual JPLAirborne Geoscienze Workshop, 1 june, Pasadena, CA, JetPropulsion Laboratory, 147-149. (1992).

Applicazione della tecnica SBAS-DInSAR a dati COSMO-SkyMedper il monitoraggio del territorio e delle infrastrutture

Luca Paglia1, Manuela Bonano1,2, Riccardo Lanari1, MicheleManunta1

1 IREA-CNR, Napoli2 Università di Roma “Sapienza”, Dipartimento di Ingegneria Civile, Edile ed Ambientale

IntroduzioneLa naturale propensione evolutiva del sistema Terra e lacrescente pressione antropica rendono indispensabilel’attuazione di efficaci politiche di controllo e monitoraggiodel territorio. La realizzazione di efficaci sistemi dimonitoraggio, dunque, è essenziale per le istituzioni ed èprioritaria in paesi come l’Italia il cui territorio ècaratterizzato dalla simultanea presenza e interazione difenomeni tettonici, vulcanici e idrogeologici in grado dicompromettere lo sviluppo sociale, economico einfrastrutturale del paese. È evidente, quindi, l’importanza diun continuo sviluppo tecnologico che funga da validosupporto alle istituzioni preposte alla pianificazione degliinterventi preventivi o connessi a situazioni di emergenza. In tale contesto, la tecnica denominata InterferometriaDifferenziale Radar ad Apertura Sintetica (SAR) (DInSAR)satellitare (Massonnet et al., 1993) ha dato prova, nel corsodegli ultimi venti anni, di essere un valido strumento asupporto delle attività di controllo e difesa del suolo graziealla sua capacità di individuare e monitorare i movimentidel terreno con accuratezza centimetrica e, in alcuni casi,millimetrica. La tecnica DInSAR si basa sull’utilizzo delladifferenza di fase (interferogramma) tra due immagini SARacquisite in istanti di tempo e da posizioni orbitali (baseline)diverse. La differenza di fase dipende direttamente daglispostamenti che i target presenti nella scena subiscono neltempo intercorso tra le acquisizioni delle due immagini, econsente la produzione di mappe di spostamento di singolieventi deformativi. I recenti progressi della tecnica DInSAR hanno stimolato losviluppo di diversi approcci volti alla generazione di seriestoriche di deformazione. Tali approcci, sfruttandoopportunamente un insieme d’immagini SAR relative allastessa area a terra, consentono l’analisi e lo studio sia disingoli eventi deformativi sia dell’andamento temporaledegli spostamenti misurati. Tra i vari approcci DInSAR messia punto, in questo lavoro applichiamo quello denominatoSmall BAseline Subset (SBAS) (Berardino et al., 2002, Lanariet al., 2004) che è stato utilizzato con successo nei casi dirischio sismico, vulcanico e idrogeologico, con dati deisensori ERS-1/2, ENVISAT e RadarSAT-1, caratterizzati darisoluzioni spaziali dell’ordine dei 10-20 metri e tempi dirivisitazione di circa un mese.Negli ultimi anni il lancio dei sensori SAR di nuovagenerazione (TerraSAR-X, Cosmo-SkyMED, ALOS) hamutato sensibilmente l’ambito di utilizzo e applicazionedella tecnica SBAS-DInSAR. In particolare, l’elevatarisoluzione geometrica (dell’ordine di pochi metri) e iridotti tempi di rivisitazione (circa una settimana)

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costituiscono un’importante peculiarità soprattutto dellacostellazione italiana COSMO-SkyMed, che si configuracome un valido strumento nell’analisi e nel monitoraggiodei fenomeni deformativi molto localizzati e altamentevariabili spazialmente, come le frane e le deformazioni acarico di singole infrastrutture. Lo scopo di questo lavoro è, quindi, capire e analizzare lepotenzialità offerte dai sensori di nuova generazioneprincipalmente in riferimento al rischio idrogeologico e almonitoraggio delle infrastrutture, che sono gli ambiti neiquali i nuovi sensori SAR possono avere l’impattomaggiore.

L’algoritmo SBAS-DInSAR: dalla prima allaseconda generazione di sensoriL’algoritmo SBAS-DInSAR (Berardino et al., 2002) consentedi produrre le serie temporali di deformazione del suolo ele corrispondenti mappe di velocità, sfruttandoesclusivamente gli interferogrammi differenzialicaratterizzati da piccole baseline spaziali e temporali al fineminimizzare le sorgenti di rumore (decorrelazione) e dimassimizzare la densità dei pixel coerenti dell’areainvestigata, cioè di quei punti per i quali può essere estrattain modo affidabile l’informazione di spostamento.Un’importante caratteristica della tecnica SBAS è lapossibilità di lavorare a due diverse scale spaziali (Lanari etal., 2004): la scala regionale e la scala locale. La primacorrisponde, nel caso dei sensori ERS ed ENVISAT, ad unarisoluzione delle immagini di circa 100 m; consente distudiare ampie porzioni delle superficie terrestre (100 kmx 100 km) ed è stata sviluppata per l’analisi di fenomenideformativi a larga scala (eventi sismici, vulcanici esubsidenze). La scala locale, invece, consente un’analisi allapiena risoluzione del sensore (20 metri nel caso dei sensoriERS ed ENVISAT), permettendo di studiare fenomenideformativi molto localizzati come le frane o i movimentidei singoli edifici di un’area urbana.Al fine di valutare le potenzialità della tecnica SBAS-DInSAR applicata ai dati acquisiti dai sensori di nuovagenerazione, sono stati elaborati tre dataset SAR relativiall’area di Napoli (Italia): il primo di questi è costituito da110 immagini ERS-1/2 ed ENVISAT, acquisite tra il 1993 e il2007; il secondo da 47 immagini RadarSAT-1 acquisite tra il2003 e il 2007; il terzo da 81 immagini COSMO-SkyMedacquisite tra luglio 2009 e dicembre 2010.In Figura 1 sono mostrati gli effetti dell’aumento dellarisoluzione spaziale nel passaggio dai 20 metri dei sistemiERS ed ENVISAT [Figura 1(a)] ai 7 metri dei datiRADARSAT-1 [Figura 1(b)], fino a raggiungere i 3 metridella costellazione Cosmo-SkyMed [Figura 1(c)].

Figura 1 - Immagini SAR dello Stadio San Paolo di Napoli: (a)ERS-ENVISAT, circa 20 m di risoluzione spaziale; (b) RadarSAT-1,circa 7 m di risoluzione spaziale; (c) Cosmo-SkyMed, circa 3 mdi risoluzione spaziale

È evidente come l’aumento di risoluzione spaziale siastrategica nell’analisi di fenomeni deformativi moltolocalizzati e velocemente variabili nello spazio. Inparticolare, in Figura 2 è mostrata la mappa di velocità dideformazione relativa ad un tratto autostradale inprossimità della città di Napoli sovrapposta ad un’immagineottica della scena. È possibile notare come i punti coerentisi dispongano accuratamente lungo i target retro-diffondenti presenti nella scena, come le barriere dicontenimento (guardrail) dell’autostrada, consentendoun’analisi puntuale ed accurata delle deformazioni a caricodelle singole strutture.Un’altra importante caratteristica della costellazioneCosmo-SkyMed è il ridotto tempo di rivisitazione (circauna settimana) rispetto a quello dei sensori ERS, ENVISATe RadarSAT-1 (circa un mese). Tale caratteristica permettedi passare dalla back-analysis al monitoraggio delledeformazioni del suolo rilevate.In Figura 3 sono mostrate le mappe di velocità dideformazione, sovrapposte ad un’immagine ottica dellascena, relative all’area degli scavi di una nuova lineametropolitana nella città di Napoli ottenute applicando latecnica SBAS-DInSAR ai tre diversi dataset SAR disponibili.

Figura 2 - Mappa di velocità di deformazione, sovrapposta aun’immagine ottica della zona, relativa a un tratto autostradalein prossimità della città di Napoli. I punti coerenti seguonoperfettamente i contorni delle strutture presenti e del tracciatoautostradale

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In particolare, le Figure 3(a) e 3(b) sono relative,rispettivamente, a 39 immagini ENVISAT ed a 47 immaginiRadarSAT-1 acquisite nel periodo 2003-2007; la Figura 3(c)è relativa al dataset Cosmo-SkyMED, composto da 81scene acquisite nel periodo Luglio 2009 - Dicembre 2010. Le Figure 3(a) e 3(b), riguardano il medesimo intervallotemporale ed evidenziano identici pattern deformativi legatiagli scavi della nuova linea metropolitana, realizzati intornoal 2005. La principale differenza è legata al maggior numerodi punti coerenti individuati nell’analisi RadarSAT-1 [Figura3(b)] ed è dovuta all’aumento di risoluzione spaziale rispettoal caso del dataset ENVISAT [Figura 3 (a)]. Nonostante ciò,il passaggio dal sensore ENVISAT al sensore RadarSAT-1non modifica lo scenario di applicazione, poiché entrambi isatelliti acquisiscono con un tempo di rivisitazione di circaun mese. Tale caratteristica non consente di utilizzareefficacemente questi sensori per un monitoraggio quasireal-time di fenomeni deformativi noti. Il discorso cambiaper la costellazione Cosmo-SkyMED che può acquisireimmagini SAR ogni 8 giorni e potenzialmente anche ogni 4.Dall’analisi di Figura 3(c), si può notare come sia statopossibile ricavare l’informazione di spostamento quasi perogni struttura presente nell’area esaminata; tale risultato èstato ottenuto grazie alla ridotta baseline temporale concui è stato acquisito il dataset, che ha limitato fortemente ilrumore legato alla decorrelazione temporale.A causa della differente copertura temporale del datasetCosmo-SkyMED rispetto a quello ERS-ENVISAT eRadarSAT, non sono visibili gli effetti degli scavi sotterraneieffettuati intorno al 2005. È, tuttavia, ben visibile ungenerale sollevamento in corrispondenza della zona asinistra di Figura 3(c), che è anche quella maggiormenteinteressata dagli abbassamenti legati agli scavi [Figure 3(a) e3(b)]. Tale fenomeno è probabilmente dovuto ad un’azionedi consolidamento effettuata al termine degli scavi dellagalleria metropolitana.

ConclusioniIn questo lavoro è stata eseguita un’analisi comparata dellatecnica SBAS-DInSAR applicata a tre dataset SAR acquisitisull’area del golfo di Napoli dai sensori ERS/ENVISAT,RadarSAT-1 e Cosmo-SkyMED.I risultati ottenuti, sebbene preliminari, mostrano come lecaratteristiche dei sensori di nuova generazione, ed inparticolare della costellazione Cosmo-SkyMED (elavatarisoluzione spaziale e brevi tempi di rivisitazione),consentano l’applicabilità strategica della tecnica SBAS-DInSAR nell’analisi e nel monitoraggio di quei fenomenideformativi molto localizzati e altamente variabilispazialmente, come le frane e le deformazioni a carico disingole infrastrutture.In particolare, i ridotti tempi di rivisitazione permettono, inlinea teorica, di monitorare i fenomeni deformativi nonsolo per periodi lunghi (diversi anni) ma anche per periodibrevi (alcuni mesi), cosa completamente preclusa ai sensoridi vecchia generazione. L’elevata frequenza temporalenell’acquisizione delle immagini, inoltre, consente dianalizzare e monitorare anche eventi deformativi veloci,come nel caso di quelle frane che si esauriscono nel giro dipochi mesi o poche settimane.

Riferimenti

Berardino, P., G. Fornaro, R. Lanari, and E. Sansosti (2002). A newAlgorithm for Surface Deformation Monitor- ing based on Small BaselineDifferential SAR Interferograms. IEEE Transactions on Geoscience andRemote Sensing, Vol. 40, No 11, pp. 2375-2383.

Lanari, R., Mora, O., Manunta, M., Mallorquì J.J., Berardino, P. andSansosti E. (2004). A small baseline approach for investigatingdeformations on full resolution differential SAR interferograms, IEEETransactions on Geoscience and Remote Sensing, Vol. 42, pp. 1377-1386, 2004.

Massonnet D, Rossi M, Carmona C, Adragna F, Peltzer G, Feigl K andRabaute T (1993) The displacement field of the Landers earthquakemapped by radar interferometry, Nature 364 138−142.

Figura 3 - Confronto tra le mappe di velocità ENVISAT (a),RADARSAT-1 (b) e Cosmo-SkyMED (c). Alle mappe di velocità èsovrapposto il tracciato della metropolitana di Napoli (linee dicolore bianco).

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La tecnica SBAS-DInSAR a supportodella gestione del rischio ambientale inaree urbane: il caso della città di Roma

Fabiana Calò1, Manuela Bonano1,2, Francesco Casu1,Riccardo Lanari1, Michele Manunta1, Mariarosaria Manzo1,Antonio Pepe1, Giovanni Zeni1

1 IREA-CNR, Napoli2 Università di Roma “Sapienza”, Dipartimento di Ingegneria Civile, Edile ed Ambientale

La salvaguardia del territorio rappresenta una delle prioritànelle strategie di sviluppo sostenibile, e devenecessariamente attuarsi, a livello locale e globale, intermini di previsione, prevenzione e mitigazione dei rischi.Questi, sia naturali sia di origine antropica, infatti, sono incostante aumento, con gravi impatti su popolazioni e areeabitate. Studi e ricerche effettuati negli ultimi anni hannodimostrato le grandi potenzialità dei sistemi spaziali perl’Osservazione della Terra nella gestione di rischi di varianatura. Le tecniche satellitari di analisi e monitoraggio inremoto, come ad esempio le tecniche di InterferometriaDifferenziale SAR (DInSAR) basate su sistemi diacquisizione di tipo radar, possono infatti fornire un validosupporto alle attività di controllo e difesa del suolo e, inparticolare, delle aree urbane densamente popolate. In talelavoro, viene analizzata la capacità dell’approccio avanzatoDInSAR denominato Small BAseline Subset (SBAS) dirilevare e monitorare aree affette da fenomeni deformatividi varia entità, attraverso la generazione di mappe dispostamento e relative serie storiche di deformazione. Inparticolare, verranno presentati i risultati relativi all’areaurbanizzata di Roma, data la rilevanza, e la conseguentenecessità di salvaguardia, del suo patrimonio storico,artistico e archeologico.

La tecnica SBAS-DInSAR multi-scala e multi-sensoreL’interferometria differenziale SAR è una tecnica ditelerilevamento che permette di ottenere misure dideformazione della superficie terrestre a partire dallavalutazione della differenza di fase (interferogramma) traimmagini SAR relative alla stessa area e acquisite in tempidiversi. Le capacità della tecnica DInSAR standard dianalizzare gli effetti superficiali prodotti da singoli eventideformativi, quali terremoti, è stata ampiamente dimostrata(Massonnet et al., 1993) e l’interesse della comunitàscientifica si è andato successivamente focalizzando sullepotenzialità offerte dagli approcci interferometrici avanzatiin grado di produrre anche serie storiche di deformazionee, quindi, di seguire l’evoluzione temporale dei fenomenioggetto di studio. Tra questi, l’approccio Small BAselineSubset (SBAS) (Berardino et al., 2002) si basa sull’utilizzo diinterferogrammi generati a partire da dati SAR acquisiti daposizioni orbitali prossime (piccole baseline spaziali) e conbrevi tempi di rivisitazione, al fine di minimizzare gli effettidi decorrelazione spaziale e temporale, e di massimizzare ipixel per i quali è possibile ottenere misure dideformazione con elevata accuratezza. Tale tecnica è statasperimentata con successo per la comprensione difenomeni sismici e vulcanici (Lanari et al., 2007; Lanari et al.,

2010), frane e subsidenza (Guzzetti et al., 2009), utilizzandodati acquisiti da vari satelliti (ERS-1/2, ENVISAT, RADARSAT,Cosmo-SkyMed, ecc.). Essa permette di eseguire analisimulti-scala (Lanari et al., 2004) producendo mappe dideformazione, e corrispondenti serie storiche, a scala siaregionale sia locale (con risoluzioni spaziali, rispettivamente,di 100x100 m e 5x20 m, nel caso di sensori ERS edENVISAT), con rilevanti implicazioni nel campo dellageotecnica e del monitoraggio di aree urbane. Inoltre, unulteriore sviluppo è rappresentato dall’approccio SBASmulti-sensore (Bonano et al., 2011), che permette dianalizzare fenomeni deformativi su un’ampia scalatemporale, grazie all’uso congiunto di dati acquisiti dadiversi sensori (ERS-1/2 ed ENVISAT) in un periodo ditempo di quasi venti anni, e quindi di fornire un validosupporto in termini di previsione del rischio, intendendoquest’ultima come insieme di attività essenzialmenteconoscitive orientate allo studio dei fenomeni, allaidentificazione dei rischi e alla individuazione delle areevulnerabili.

Caso di studio: la città di RomaAl fine di rilevare, mappare ed analizzare le aree interessateda fenomeni deformativi nella città di Roma, sono stateutilizzate, ed elaborate con approccio SBAS-DInSAR multi-scala e multi-sensore, 92 immagini ERS-1/2 e 39 immaginiENVISAT, acquisite con un tempo di rivisitazione di 35giorni nel periodo giugno 1992-gennaio 2010 (Figura 1). I risultati ottenuti sono riportati in Figura 2. Come è possibile notare, sono presenti pattern dideformazione localizzati nell’area urbana di Roma,principalmente in corrispondenza dei depositi alluvionali delfiume Tevere. La causa degli spostamenti è da attribuire alcontesto geologico e alle proprietà geotecniche deimateriali coinvolti i quali, come conseguenza di elevatacompressibilità, sono soggetti a fenomeni di consolidamentoin seguito al sovraccarico dovuto al processo diurbanizzazione (Manunta et al., 2008). La variabilità spazialedi tali pattern deformativi è da imputare, oltre che alle

Figura 1 - Distribuzione nel piano baseline spaziale-baseline temporaledelle acquisizioni SAR utilizzate. I nodi del grafo corrispondono alleacquisizioni SAR (in rosso, i dati ENVISAT; in nero, i dati ERS-1/2); gliarchi rappresentano gli interferogrammi generati

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caratteristiche geomeccaniche e idrogeologiche dei terreni,anche alle caratteristiche delle strutture coinvolte (materialicostituenti, tipologie di fondazione, età di costruzione, ecc.).Riguardo a quest’ultimo fattore, si osserva, a parità diassetto geologico e geotecnico, una relazione inversa traetà del costruito e spostamenti misurati: maggiore è ilprimo, minore risulta l’entità delle deformazioni rilevate dasatellite. Tale risultato è ben evidente quando siconfrontano le misure relative al centro storico della città,che risulta stabile, con quelle relative ad aree di più recenteurbanizzazione, come quella intorno a Viale Marconi (Figura3) che sono invece interessate da significativi trenddeformativi. In relazione all’area di Viale Marconi, in Figura 3sono riportati, oltre alla mappa di deformazione ad altarisoluzione spaziale, uno zoom di dettaglio su un edificio indissesto e il confronto tra la serie storica delle misureDInSAR e quella delle misure di livellazione topograficadisponibili. L’accordo tra i due tipi di misurazioni è

evidente: la deviazione standard calcolata sulle differenzetra le misure delle due serie temporali è pari a 0.5 cm,mentre la differenza dei relativi valori di velocità media èinferiore a 1 mm/anno, dimostrando come, beneficiando diun ampio dataset di immagini acquisito su un intervallotemporale di quasi venti anni, si possano raggiungere, conl’approccio SBAS-DInSAR, risultati altamente competitivi, alivello di accuratezza, con quelli ottenibili con tecnichetopografiche classiche.

Figura 2 - Mappa della velocità media di deformazione relativa alla città di Roma e dintorni, prodotta con dati SAR ERS-1/2 e ENVISAT (intervallo temporale: 1992-2010)

Figura 3 - Mappa della velocità media di deformazione ad alta risoluzionespaziale relativa all’area di Viale Marconi. a) Zoom su un edificiocaratterizzato da alti valori di deformazione. L5 e L27: capisaldi dilivellazione. P1 e P2: pixel DInSAR. b) Serie storica di deformazionerelativa al pixel P1, e confronto con le misure di livellazione relative alcaposaldo L5 (P2 e L27 rappresentano i rispettivi punti di riferimento)

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ConclusioniNel corso degli anni, la crescente pressione demografica ela conseguente urbanizzazione, insieme a politicheincontrollate di localizzazione degli insediamenti, hannoapportato profondi cambiamenti al territorio, rendendoloestremamente vulnerabile. Molti rischi, anche quellicosiddetti naturali, sono, infatti, da considerarsi unaconseguenza di attività umane e del cattivo uso fatto dellerisorse ambientali. Il presente studio mette in evidenzacome le tecniche interferometriche avanzate, qualil’approccio SBAS-DInSAR, possano giocare un ruolo chiavenella difesa dell’ambiente antropizzato e, in generale, nellatutela del territorio.

RiferimentiBerardino P, Fornaro G, Lanari R and Sansosti E 2002. A newalgorithm for surface deformation monitoring based on smallbaseline differential SAR interferograms IEEE Trans. Geosci. RemoteSens. 40 2375–2383.Bonano M, Manunta M, Marsella M and Lanari R 2011. Long TermERS/ENVISAT Deformation Time-Series Generation at Full SpatialResolution via the Extended SBAS Technique in press on Int. Jour.Remote Sensing.Guzzetti, F., Manunta, M., Ardizzone, F., Pepe, A., Cardinali, M., Zeni,G., Reichenbach, P., and Lanari, R., 2009, “Analysis of GroundDeformation Detected Using the SBAS-DInSAR Technique inUmbria, Central Italy”, Pure and Applied Geophysics, doi:10.1007/s00024-009-0491-4, June 2009.Lanari R, Mora O, Manunta M, Mallorquí J J, Berardino P and SansostiE 2004.A small baseline approach for investigating deformations onfull resolution differential SAR interferograms IEEE Transactions onGeoscience and Remote Sensing 42 7.Lanari, R., Casu, F., Manzo, M., Zeni, G., Berardino, P., Manunta, M.,Pepe, A., 2007, “An overview of the Small Baseline Subset algorithm:a DInSAR technique for surface deformation analysis”, Pure andApplied Geophysics, DOI: 10.1007/s00024-007-0192-9, Vol. 164, pp.637-661, April 2007.Lanari, R., P. Berardino, M. Bonano, F. Casu, A. Manconi, M. Manunta,M. Manzo, A. Pepe, S. Pepe, E. Sansosti, G. Solaro, P. Tizzani, and G.Zeni, 2010, “Surface displacements associated with the L’Aquila2009 Mw 6.3 earthquake (central Italy): New evidence from SBAS-DInSAR time series analysis”, Geophys. Res. Lett., 37, L20309,doi:10.1029/2010GL044780.Manunta M, Marsella M, Zeni G, Sciotti M, Atzori S and Lanari R2008 Two-scale surface deformation analysis using the SBAS-DInSAR technique: a case study of the city of Rome, Italy Int. Jour.Remote Sensing 29 6 1665-1684.Massonnet D, Rossi M, Carmona C, Adragna F, Peltzer G, Feigl K andRabaute T 1993 The displacement field of the Landers earthquakemapped by radar interferometry Nature 364 138−142.

Analisi multitemporale di immaginiLandsat-TM per la creazione di mappedi copertura del suolo nel Sahel: primirisultati per la provincia di Tillabéri(Niger)

F. Nutini1,2, M. Boschetti1, M. Antoninetti1, M. Bresciani1,P. Villa1, P.A. Brivio1

1 CNR-IREA, Milano 2 Università degli Studi di Milano, Dipartimento di Produzione Vegetale

Con il presente lavoro si intende sviluppare unametodologia per produrre mappe di Land Cover in quellearee remote dove ad oggi sono carenti o assenti cartografietematiche di dettaglio. L’area test è localizzata nel Sahelafricano, una regione prevalentemente semi-arida che siestende per circa 4000 km dall’Oceano Atlantico fino alCorno d’Africa. Le peculiarità ecologiche della regione, e diconseguenza le attività antropiche, seguono il gradientenord-sud delle precipitazioni. A ridosso del Sahara (150-200mm pioggia media annua) l’attività prevalente è la pastoriziatransumante di sussistenza, associata all’agricolturaunicamente in zone particolarmente favorevoli (> 300 mm).Verso sud, nelle regioni più umide prevalgono le attivitàagropastorali sino ad arrivare ad una agricoltura industrialedei paesi che si affacciano sul Golfo di Guinea. Il Sahel èstato interessato da un periodo di siccità cronica, dagli anni’60 fino alla fine degli anni ‘80, che ha provocato una diffusacrisi alimentare, tanto da rendere necessarie massiccecampagne alimentari di supporto ad una agricolturasostenibile. Le ricerche più recenti, eseguite su ampia scalae basate sull’analisi di dati NDVI derivati da satellite, hannoperò mostrato una ripresa dello sviluppo vegetazionale diquesti sistemi sin dalla metà degli anni ’80, definita“greening” o “regreening” (Herrmann and Hutchinson,2005). Nonostante questo fenomeno sia ormai statoriconosciuto ed analizzato a scala regionale, resta daanalizzare quali siano i suoi effetti a scala locale utilizzandofonti di informazioni di maggiore dettaglio.L’area di studio, situata a ridosso del limite con il Sahara, èla regione circostante alla città di Filinguè (Niger,14°21�8”N 3°19’0”E), nella provincia di Tillabéri. In questaregione si sono verificate numerose crisi umanitarie (2000,2004 e 2010, FEWSNET) in relazione ad un degrado dellerisorse naturali e della produzione agricola. In uno studiorecente condotto nell’ambito del Core Information Service(CIS) “Natural Resources Monitoring in Africa” (NARMA)del progetto EU Geoland-2 (http://www.gmes-geoland.info/), tale area è risultata un hot spot critico(Nutini et al., 2010). L’individuazione di anomalie nellosviluppo della vegetazione basata sull’analisi di 13 anni didati NDVI SPOT/Vegetation (VGT) rispetto alle localicondizioni di precipitazioni, giustifica l’ipotesi della presenzadi altri fattori di influenza (antropici e/o naturali).L’approfondimento di queste ed altre situazioni di rispostaanomala della vegetazione alle variazioni di piovositàrichiede informazioni di maggior dettaglio inerenti lecoperture vegetali presenti rispetto a quanto oggidisponibile. Infatti sia il GLC2000 (Bartholomé e Belward,2005), con una risoluzione di 1 Km, ed il più recente

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GlobCover (Arino et al., 2008), con una risoluzione di 300m, non risultano adeguate per un’analisi di dettaglio. Persopperire a tale mancanza è possibile derivare mappe dicopertura del suolo utilizzando dati multispettrali a più altarisoluzione quali le immagini Landsat TM-ETM+ (30 m). Intale contesto vengono descritte le scelte metodologicheadottate per sfruttare riprese multitemporali quale fonted’informazione per distinguere differenti classi di copertura.Lo studio è stato indirizzato al riconoscimento di peculiariandamenti diagnostici delle coperture al suolo al fine diessere utilizzati successivamente nel contesto di unclassificatore automatico.

Materiali e metodiCome indicato da Brink and Eva (2009) per valutare icambiamenti di uso/copertura del suolo in ambienteafricano riconducibili a degradazione o miglioramento dellearee agricolo/pastorali è utile poter identificare almenoquattro macroclassi quali: aree agricole, suolo nudo,vegetazione naturale arborea/arbustiva e vegetazioneerbacea. Poiché la firma spettrale della vegetazione varia infunzione di diversi parametri quali densità, stato fenologicoe contenuto di umidità, analizzando le variazioni dellarisposta spettrale della vegetazione in differenti lunghezzed’onda e nel tempo, è possibile ottenere informazioni circala tipologia di vegetazione esistente. Per questo lavoro sonostate scelte 8 immagini Landsat-5 TM (path 192 row 50)lungo la valle di Filinguè (Niger), acquisite nel 2007 dallafine del periodo secco (febbraio) al massimo sviluppo dellacopertura vegetale (agosto). Le immagini sono state sintetizzate nel NormalisedDifference Vegetation Index (NDVI), l’indice spettrale piùcomunemente utilizzato per il monitoraggio dellavegetazione. Questo indice sfrutta la capacità delle piante,durante i processi di fotosintesi clorofilliana, di assorbire laradiazione solare nelle lunghezze d’onda del rosso (~ 0.6μ m) e di riflettere invece la radiazione nelle lunghezzed’onda dell’infrarosso vicino (~ 0.8 μ m). Nel caso delsensore TM, vengono utilizzate rispettivamente la banda 3(rosso 0.63-0.69 μ m) e la banda 4 (infrarosso vicino 0.76-0.90 μ m) nella seguente formula NDVI = (B4-B3)/(B4+B3).

Il risultato del calcolo dell’NDVI per ogni singolo pixel saràun valore compreso fra -1 e +1, dove i valori prossimi azero e quelli negativi indicano la mancanza di vegetazionesul terreno, mentre i valori prossimi a +1 indicano invece lapresenza di vegetazione rigogliosa. Per poter effettuare un’analisi multitempolaredell’evoluzione della vegetazione è necessario l’utilizzo dimisure quantitative e direttamente comparabili fra loro.Occorre perciò considerare e quantificare sia le differenticondizioni di illuminazione sia l’influenza dell’atmosfera sullesingole riprese satellitari convertendo i valori di DigitalNumber in unità assolute di radianza spettrale (W m-2 sr-1).Le immagini del sensore Landsat TM, sono state quindicalibrate per la radiometria (Chander et al. 2009), ecorrette per gli effetti atmosferici con il codice Simulation ofthe Satellite Signal in the Solar Spectrum (6S) (Vermote et al.,1997) utilizzando come input un profilo atmosfericotropicale e un modello di aerosol desertico con i valori diAerosol Optical Thickness (AOT) ricavati dalla stazioneAERONET di Banizoumbou (13°32’27” N e 02°39’54” E). Ivalori multitemporali di NDVI così ottenuti sono staticonfrontati con i valori di NDVI dello strumento SPOT-VGT così come resi disponibili da NARMA (Combal et al.,2010). Infine, per valutare comportamenti temporali distintivi delledifferenti coperture di interesse si è condotta un analisidell’evoluzione dell’NDVI in relazione alla dinamica dellepiogge della regione. Sono stati perciò utilizzati i dati dipioggia stimata RFE (Rain Fall Estimate), con risoluzione aterra di 8 km e temporale di 10 giorni, disponibili semprenel CIS-NARMA.

RisultatiIl confronto tra la serie di dati di NDVI ottenuti dalle 8immagini Landsat e l’andamento decadale dell’NDVISPOT/VGT (figura 1a), indica una stretta corrispondenzatra i due andamenti temporali così come dimostratodall’analisi di correlazione (r2 = 0.8). Questo confrontoconferma che le correzioni effettuate permettono diottenere un dato quantitativo comparabile ad altri prodottisatellitari di NDVI. I dati così prodotti risultano quindiutilizzabili per interpretare il comportamento delle diversecoperture vegetazionali. La figura 1b presenta l’andamentodi NDVI per le differenti classi di interesse. Il profilo (1)mostra una risposta vegetativa già alle prime piogge dimaggio/giugno che raggiunge il suo massimo in anticiporispetto alle altre (vegetazione arboreo/arbustiva naturale).Il secondo profilo (2) evidenzia una risposta tardiva alle

Figura 1 - Confronto tra NDVI SPOT e Landsat in risposta alle pioggeRFE (a), andamento di quattro profili di NDVI (b) per aree aventidiversa copertura di suolo: arbustiva/naturale(1), aree agricole(2),vegetazione erbacea/naturale(3) e suolo nudo(4). Composizione RGBdelle prime 3 PCA indicanti le differenti coperture del suolo (c)

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piogge ma più intensa nel tempo. Queste aree, vista anchela loro ubicazione nel fondovalle (tradizionalmente le solezone saheliane in cui è praticabile l’agricoltura), sonointerpretabili come zone coltivate. Le pratiche agronomichelocali infatti prevedono una semina unicamente in caso dipiogge favorevoli, per questo la risposta fenologica allepiogge è posticipata. Il profilo (3) mostra la zonapianeggiante di una piccola valle laterale rispetto alla valleFilinguè. In questo caso la riposta vegetazionale alle piogge,oltre che ritardata rispetto ai casi precedenti, ènotevolmente inferiore come intensità, con un massimoNDVI pari a 0.25 rispetto ai maggiori valori (0.40) dei duecasi precedenti. Questo comportamento è tipico di unsistema naturale erbaceo. Infine il quarto profilo (4) nonpresenta alcuna stagionalità ad indicare un’area di suolonudo durante l’intera annata. Le differenze osservate, sonodiagnostiche dei differenti tipi di vegetazione e possonoessere perciò usate come chiavi interpretative per unprocesso di classificazione automatica. Il contenutoinformativo multitemporale, in questa analisi preliminare, èstato messo in evidenza con l’analisi delle componentiprincipali (PCA). L’immagine, in figura 1c, mostra l’RGBdelle prime tre componenti principali, ottenute dall’analisistatistica delle 8 immagini multitemporali di NDVI; in essapattern di colore diverso risultano associati ad aree adifferente copertura, come noto da informazioni ancillari,interpretazione visuale delle immagini e dall’osservazionefatta precedentemente degli andamenti di NDVI.

ConclusioniI dati di NDVI ottenuti da immagini Landsat possono essereutilizzati per l’analisi temporale dei differenti tipi divegetazione in aree remote, dove le informazioni al suolosono carenti o inesistenti, specie a scala di dettaglio.L’elevata risoluzione spaziale consente l’identificazione e lacaratterizzazione delle differenti tipologie di vegetazione edi uso del suolo in base alle differenti risposte fenologichealla principale variabile guida dello sviluppo vegetale, cioè lapioggia.A partire da queste informazioni si intende guidareun classificatore supervisionato per ottenere una mappa diLand Cover a scala di dettaglio per l’area di studio.L’approccio proposto, una volta validato, consentirà diprodurre una mappa di copertura per l’anno 2007. Siprevede di applicare questa metodologia ad altri anni deldecennio precedente, grazie alla disponibilità di datiLandsat-TM messi a disposizione dall’USGS (GLOVIS). Sipotrà perciò individuare quali cambiamenti di stato e ditipo di vegetazione sono occorsi contribuendo allacomprensione delle dinamiche di questa regione comeauspicato da precedenti lavori presenti in letteratura.

ReferenzeArino, O., Gross, D., Ranera, F., Bourg, L., Leroy, M., Bicheron, P.,Latham, J., Di Gregorio, A., Brockman, C., Witt, R., Defourny, P.,Vancutsem, C., Herold, M., Sambale, J., Achard, F., Durieux, L.,Plummer, S. & Weber, J.L. (2008) Globcover. Esa service for global landcover from meris. In: 2007 IEEE International Geoscience andRemote Sensing Symposium, IGARSS 2007, pp. 2412-2415. Bartholomé, E., Belward, A., (2005). GLC2000: a new approach toglobal land cover mapping from Earth observation data. Int J. RemoteSens. 26 (9), 1959-1977.Brink A.B., Eva H. D., (2009), Monitoring 25 years of land cover

change dynamics in Africa: A sample based remote sensing approach,Applied Geography 29 501–512.Chander G., Markham B. L., Helder D. L., (2009). Summary ofcurrent radiometric calibration coefficients for Landsat MSS, TM, ETM+,and EO-1 ALI sensors. Remote Sensing of Environment, 113: 893-903.Combal B., E. Bartholomè, P.A. Brivio, M. Boschetti, D. Stroppiana,M. Martini, (2010). The NARMA-geoland2 e-station an EarthObservation based decision support system tool for real timeenvironmental monitoring in Africa. ISPRS GI4DM, Torino (Italy), 2-4February 2010, CD, ISBN 978-88-903132-3-3Herrmann, S.M., & Hutchinson, C.F. (2005). The changing contexts ofthe desertification debate. Journal of Arid Environments, 63, 538-555Nutini F., Boschetti M., Brivio P.A., Bartholomé E., Hoscilo A.,Stroppiana D. and Bocchi S. (2010). Analysis of vegetation pastureclimate response on Sahel region through 10 years remote sensed data.Proc. of SPIE Vol. 7824, 782404, pp 1-9. doi: 10.1117/12.865205Vermote E. F., Tanrè D., Deizè J. L., Herman M., Morcrette J. J.,(1997). Second Simulation of the Satellite Signal in the Solar Spectrum,6S: An Overview, IEEE Trans. on Geo. and Rem. Sens., 35: 675-686.

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Telerilevamento ottico e radar nella geomatica

Mario A. Gomarasca

CNR, Istituto per il Rilevamento Elettromagnetico dell’Ambiente, Milano

Le competenze acquisite nel telerilevamento, dell’ambientee del territorio, nonché sul controllo del rischioambientale, hanno prodotto lo sviluppo di nuoveopportunità che possono portare un contributo allasoluzione dei problemi del controllo ambientale, verso iquali è sempre più elevata l’attenzione sia degli organipreposti, sia della popolazione.La richiesta di un ambiente sano e sicuro rende necessarioun continuo controllo dei livelli di inquinamento, dellecondizioni di potenziale pericolo, dell’osservazione delleregole e delle leggi. Tale controllo si fonda sull’uso disensori in grado di operare in diverse regioni dello spettroelettromagnetico e richiede il consolidamento e lo sviluppodi metodologie per l’elaborazione, fusione edinterpretazione dei dati che consentano di valutare lo statodell’ambiente prevedendone i possibili sviluppi e, per talunifenomeni, gli eventuali effetti. La presentazione intende proporre alcune esperienze,nazionali e internazionali, di sviluppo scientifico etecnologico, in un ambito di rilevanza strategica, neiseguenti settori: telerilevamento passivo nell’otticotelerilevamento attivo nelle microondesensori e sistemi elettronici dedicati per il telerilevamentometodologie di interpretazione automatica e integrazioneL’articolato impiego del telerilevamento consente la suafondamentale integrazione nell’insieme interdisciplinaredella geomatica.

The evolution and safeguard of theAdriatic coastal zone

M.G. Angeli 1 , A. Galvani 2, P. Gasparetto 3, F. Marabini 4, A. Mertzanis 5, F. Pontoni 6

1 IRPI-CNR, Perugia2 Bologna University 3 IQT, Rovigo 4 CNR-ISMAR, Bologna5 Technological Educational Institution of Lamia, Greece 6 Geoequipe, Tolentinoy

The upper Adriatic coast of Italy, from the Venice Lagoon toSouth, is a good example of the environment destabilisation(Fig. 1).Going from North to South, one first meets the thinVenetian littoral, with the lagoon all its back; the Po RiverDelta follows, continuously developing into the sea. Fromhere to the Gabicce promontory a continuous shallowlittoral, with the Po plain at its back, extends. From the

Figura 1

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Gabicce promontory to the promontory of Ancona andfrom here to South the coast is a narrow, sandy and gravelystrip which in some places lies at the foot of a cliffbelonging to the Apennine Mountains, very often close tothe sea.The only factor common to such a morphologically diversecoast is erosion. To make up for the increasing erosiveprocesses, many kinds of defense works have been put intooperation. The sea walls (“Murazzi”) associated with groinsto protect the Venice lagoon; dikes to defend the lowlandbehind the shoreline and longard tubes in the Po RiverDelta; breakwaters from the Po Delta to Punta Pennapromontory lie here and there along coastal stretchesmainly protected by groins, or star-shaped concreteelements established on piles or by underwater barriers,constructed of synthetic sacks filled with sand and laiddown in a cell-like system where cell is artificiallyreplenished with-sand.All these protective works, constructed at different timesand impelled by necessity, involve the coast withoutguaranteeing its future stability. Moreover, since they werebuilt in the course of erosive process, their cost wasastronomical.If one considers the evolutional trend of the whole coastalarea from Venice to Punta Penna promontory, it is possibleto show some significant parameters derived from thenumerous preceding studies.Along the Venetian littoral, both an apparent stability of theshoreline and anomalous accretions near the jetties havebeen occurring. The former situation is due to the“Murazzi” that, from ancient times, have protected thebeach stopping any shoreline change, but did not preventthe sea bottom slope from increasing. An increase inbottom slope is also noted in the Po Delta area from the1960s on, in connection with the diminished fluvialsediment yield to the sea which allowed the submersion ofthe more external sandy barriers of the deltaic system.From the comparison among the diagrams plotted utilizingthe adopted parameters one can see that erosion graduallydeveloped in time through a continual increase in the nearshore bottom slope which in turn led to a shorelineregression, often achieving irreversible situations.In particular, if the bottom slope from shoreline to 5misobath is <0,50%, the littoral is stable, the interval 0,50-0,75% shows an unstable situation, the interval 0,75-1,00%means a danger situation for the shoreline stability andwith a bottom slope >1,00% we are sure that the stormswaves attack the backshore with regression of theshoreline.These parameters have validity, of course, only for theconsidered coastal area. In particular, along the Adriaticcoastal zone, the validity of this parameters is only for thelittoral from the Po river delta up to the Gabiccepromontory with the Po plain at its back.This fact clearly demonstrated how it would be possible topredict beforehand the final step of the general degradingof the coastal strip (present situation).

Strategie di ricerca e modellid’insediamento tra V e II millennio a.C.nell’alta valle dell’Eufrate.Il contesto fisico ambientale dell’area diMalatya-Turchia ricostruito attraversointerpretazione di dati telerilevati ericognizioni dirette

Bruno Marcolongo1, Matteo Simone2

1 CNR, Padova, Direttore Missione Geoarcheologica del Ministero Esteri in Mongolia2 CNR, Padova

Questo lavoro di carattere metodologico applicato hacome obiettivo la definizione di strategie di ricerca geo-archeologica sul campo, sostenute e guidate dallaelaborazione e dall’interpretazione di numerosi datitelerilevati, per ricostruire i modelli di insediamento tra il Ve il II millennio a.C. nell’alta valle dell’Eufrate-area diMalatya.La messa a punto di una procedura innovativa, che da unlato porta alla confezione di carte tematiche esprimenti laprobabilità di rinvenire siti archeologici del periodoconsiderato in relazione alle varie caratteristichegeomorfologiche e fisiografiche del territorio e chedall’altro identifica i parametri spettrali e morfologici propridi ciascuna categoria dei siti stessi, ha permesso diricostruire per la prima volta, in modo completo esignificativo, l’evoluzione pre-protostorica del popolamentonell’area di studio.Attraverso l’intersezione dei vari elaborati si è dimostratauna stretta correlazione tra posizione plano-altimetrica delsito e periodo o cultura di appartenenza, arricchendoaltresì la piana con un numero molto elevato diinsediamenti prima non conosciuti. In questo approcciol’apporto di differenti immagini tele rilevate, complementariper risoluzione geometrica e spettrale, si è rivelato difondamentale importanza.

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Piattaforma hardware e software per il telerilevamento di prossimità:applicazioni dei rilievi con i mini-droni

A. Borruso, A. D’Argenio, C. Spinnato

Consorzio TICONZERO, Palermo

Il telerilevamento di prossimità o a bassa quota (spessoindicato anche con la locuzione inglese LARS - LowAltitude Remote Sensing) è un insieme di tecniche diraccolta di dati attraverso l’uso di sensori di varia natura(ottici, chimici ecc.) montati su vettori che operano a bassaquota. Di norma il telerilevamento di prossimità viene utilizzato intutti quei casi in cui non è possibile o conveniente utilizzarele piattaforme tradizionali per raccogliere dati da quoteelevate. È il caso ad esempio di riprese da attuare nellastagione umida (quando la copertura nuvolosa ostacola leriprese da satellite), o in cui sia richiesta un’elevatarisoluzione al suolo, o della necessità di eseguire rilevi suaree troppo piccole per giustificare i costi imposti dallepiattaforme tradizionali (piccoli appezzamenti agricoli, scaviarcheologici, indagini su edifici).In alcuni contesti può essere utile integrare dati provenientida differenti quote di osservazione associando datisatellitari ad informazioni registrate a bassa quota. Si trattadel cosiddetto approccio multiscala, utilizzato ad esempionelle indagini archeologiche di tipo preventivo. Il telerilevamento di prossimità viene eseguito sfruttandospecifiche tipologie di velivoli tra cui quelli più interessantiper caratteristiche tecniche, risultati attuali e futurepotenzialità sono gli UAV (Unmanned Aerial Vehicles). Traquesti, i cosiddetti mini e micro UAV hanno peculiarità cheli rendono particolarmente adatti agli usi civili. Gli UAV (tradizionalmente chiamati droni) sono una classedi aeromobili in grado di operare senza equipaggio a bordo.Sebbene gli UAV siano di norma controllati via radio da unoperatore situato a terra, alcuni di essi possono essereprogrammati per eseguire voli automatici e particolarioperazioni legate all’uso dei sensori di bordo. Gli UAV sono vettori di origine militare, tuttavia il loroimpiego in ambito civile è in rapido e costante aumento.Oltre che a fattori di natura economica, questa diffusione èlegata soprattutto alla buona affidabilità raggiunta ed allacrescente (seppur ancora limitata) disponibilità di sensori estrumentazione dedicata che consentono agli UAV diaccreditarsi come strumenti di misura. I droni di piccole dimensioni hanno in genere una capacitàdi carico di pochi chilogrammi. A questo proposito è

importante sottolineare come le caratteristiche cherappresentano i maggiori punti di forza dei droni leggeri(massa e dimensioni ridotte) sono anche quelle che negenerano i principali limiti operativi (come la scarsaautonomia o la limitata resistenza al vento). Lo sviluppodelle tecnologie legate alle batterie ed il miglioramento deisistemi di controllo sono le strade attualmente seguite perun miglioramento delle prestazioni. Tuttavia, nonostante queste limitazioni la maggioranza degliUAV è estremamente affidabile e sicura: le tecnologie dibase sono ben consolidate e, a fianco di una vasta gammadi droni sperimentali, esistono ormai molti vettori prodotticon logiche industriali. In Figura 1 è riportato il drone md4-200 di Microdrones –www.microdrones.com - azienda tedesca leader nellaproduzione di mini-droni, che il Consorzio Ticonzeroutilizza per i rilievi in campo.I droni di piccole dimensioni hanno trovato utilizzo inambito civile nei contesti tematici più disparati:• Applicazioni scientifiche- agricoltura di precisione- archeologia- geologia• Ingegneria civile- rilievi di edifici e manufatti- restituzioni bi e tridimensionali- monitoraggio cantieri ed opere pubbliche• Protezione Civile- prevenzione ed analisi delle criticità- monitoraggio delle emergenze• Comunicazione- mercato immobiliare- ricettività- web-video.In tutti i contesti illustrati i droni sono sfruttati soprattuttocome punto di osservazione esterno alla scena dariprendere. In molti di essi tuttavia gli UAV sono impiegaticome vero e proprio strumento di misura e di analisi dioggetti e fenomeni fisici. È il caso delle applicazioniscientifiche come l’agricoltura di precisione, in cui immaginirelative a diverse bande spettrali vengono utilizzate perfornire misure del vigore vegetativo delle coltivazioni, oquello della restituzione di modelli numerici 2D e 3D di

Figura 1 - l drone md4-200 diMicrodrones

Figura 2 - Muttley sarà un Web Framework con alle spalle un servercartografico, un database server con funzioni spaziali e alcune API web(ad esempio per i dati meteo e per alcuni servizi cartografici).

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edifici (ingegneria civile) o corpi di frana (geologia,protezione civile). Gli UAV sono strumenti corredati quasi sempre dapiattaforme software. Si tratta di applicazioni con un rangedi funzioni molto vario: dalla semplice lettura a terra deidati di telemetria del mezzo alla configurazione diprocedure di emergenza, dal controllo della strumentazionealla creazione di piani di volo programmato.La nostra esperienza con due diverse piattaforme software,mdCockpit di microdrones1 ed Heli-Vues2 di Heli-Vues, ci haspinto a crearne una nuova che si adattasse meglio allenostre esigenze, e a quelle di altri utenti di droni e micro-droni. I software citati infatti, nonostante mettano nellecondizioni di essere operativi sul campo in breve tempo,hanno alcuni limiti funzionali ed operativi alle volte troppostringenti. Inoltre si tratta di applicazioni in cui l’informazionespaziale ha spesso (stranamente) un ruolo quasi marginale, euno dei requisiti del nostro progetto sarà proprio quello dicreare un legame diretto con il mondo dei GIS. L’idea, così come la progettazione, di questo software ènata con Zenit Srl 3 a partire dal loro corposo lavoro disviluppo Python in ambiente ESRI ArcGIS. L’applicazione,ancora in fase di sviluppo, è stata chiamata informalmente“Muttley” e sarà basata principalmente sul web. Per questaragione sarà intrinsecamente indipendente dalla piattaformae sarà progettata anche per essere indipendente dalmodello di UAV. I requisiti più comuni e utili di un softwareper questo tipo di mezzi volanti sono infatti trasversali; èpero necessario che l’interfaccia di comunicazione con lascheda di controllo del mezzo sia documentate.Muttley richiederà la registrazione degli utenti secondo unmodello Freemium: due versioni del prodotto, la primagratuita e limitata nell’uso, la seconda a pagamento confunzioni aggiuntive. Queste le funzioni principali:- pianificazione di volo da remoto ed in real-time;- creazione di un catalogo consultabile e ricercabiledell’archivio dei rilievi effettuati, corredato da tutte lemetainformazioni sensibili (strumentazione utilizzata, date,tipo di rilievo effettuato, personale coinvolto, eventualianomalie);- trasmissione delle telemetrie e del segnale video in real-time;- calcolo fotogrammetrici di base (calcolo del footprint inbase a sensore e quota di vola, calcolo della risoluzione aterra, calcolo dalla quota di volo in base a risoluzione,focale e dimensione del sensore);- georeferenziazione e mosaicatura speditiva delle ripresefotografiche eseguite;- download di software, driver e manualistica per lastrumentazione in uso;- la produzione di report utili prima, durante e dopo ilrilievo sul campo (il numero di batterie stimato dautilizzare, il numero di riprese da effettuare e conseguentecalcolo della memoria richiesta, stima del tempo necessarioper effettuare il rilievo, il meteo nei giorni del rilievo, lamappa del piano di volo, l’elenco delle stazioni di servizioprossime al luogo del rilievo, il DEM dell’area di studio ecc.)

1 http://www.microdrones.com2 http://www.heli-vues.com3 http://www.zenit-sa.com

Telerilevamento di prossimità per la viticoltura di precisione

Martino Montagna1, Alessandro Scordo2, Mario Tulone2

1 ViReal, Arquà Polesine (RO); 2 Consorzio Ticonzero – E.Lab Srl, Palermo

Il costante aumento della popolazione globale, la riduzionedelle aree destinate all’agricoltura ed una sfavorevoleeconomia agricola hanno favorito negli ultimi due decennilo sviluppo di un sistema di gestione delle aziende agricolebasato sull’utilizzo congiunto di nuovi strumenti e di fonti diinformazione derivate da tecnologie innovative (Seelan etal., 2003; Morgenthaier et al., 2003). L’efficienza delle aziende agricole può così essereincrementata attraverso l’applicazione delle tecnichedell’agricoltura di precisione le quali permettono unagestione ottimale differenziando spazialmente sia l’utilizzodelle risorse che le pratiche agricole da adottare in mododa aumentare la resa e ridurre gli sprechi (Morais ed al.,2008). Tali tecnologie si basano sull’uso congiunto deisistemi di posizionamento globale (GPS), dei sistemiinformativi territoriali (SIT), dei sensori di monitoraggio diaria, vegetazione e suolo, delle tecniche di telerilevamento edella tecnologie a ratio variabile nelle diverse macchineagricole (Seelan et al., 2003). Gli obiettivi principali di questo lavoro sono la descrizionedelle piattaforme di acquisizione di prossimità disponibili nelmercato per acquisire immagini telerilevate da utilizzare nelcampo della viticultura di precisione e la loro comparazionecon le piattaforme tradizionali (satelliti ed aerei).

Riferimenti BibliograficiMorais R., Fernandes M. A., Matos S. G., Serôdio C., Ferreira P. J. S.G., Reis M. J. C. S. (2008) – A ZigBee multi-powered wirelessacquisition device for remote sensing applications in precision viticulture.Computer and elettronics in Agriculture, 62, 94 – 106Morgenthaler G. W., Khatib N., Kim B. (2003) – Incorporating aconstrained optimization algorithm into remote sensing/precisionagriculture methodology. Acta Astronautica, 53, 429 – 437Seelan S. K., Laguette S., Casady G.M., Seielstad G. A. (2003) –Remote sensing for precision agricolture: a learning communityapproach. Remote Sensing of Enviromental, 88, 157 – 169.

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Panoptes: una piattaforma per il telerilevamento di prossimità

Antonio D’Argenio1, Daniele Sarazzi2

1 Consorzio Ticonzero, Palermo2 Zenit Srl, Busto Arsizio (VA)

I droni di piccole dimensioni (i cosiddetti micro e mini-UAV) rappresentano una delle classi di vettori di maggioreinteresse per la raccolta dati nei contesti dellafotogrammetria a bassa quota e del telerilevamento diprossimità. Tradizionalmente utilizzati come punto diosservazione dall’alto, adottando gli adeguati accorgimentitecnici e procedurali, questi vettori possono essereinterpretati come veri e propri strumenti di misura perraccogliere informazioni di tipo quantitativo sull’ambiente.Ad oggi la diffusione di questi vettori nelle applicazioni civilidi tipo tecnico-scientifico è ostacolata da un numero finitoe ben noto di fattori, tra i quali spiccano l’assenza distrumentazione professionale di peso e dimensioni ridottee la maturità dei sistemi di controllo e pianificazione deivoli. Si tratta di carenze che influenzano pesantemente losviluppo di una filiera dei servizi collegati all’uso di micro emini-UAV, elemento essenziale nella generazione di risultaticerti e standardizzati, focalizzati su specifici contestiapplicativi.1La necessità di superare le limitazioni imposte dallasensoristica e dai sistemi di pianificazione attualmentedisponibili sono alla base dell’iniziativa Panoptes, promossada tecnici provenienti dal settore della geomatica in strettocontatto con ricercatori afferenti a diverse istituzioniscientifiche.

Panoptes è una piattaforma che integra (i) una serie disensori multipli destinati alla raccolta dati in prossimità ed(ii) un software di pianificazione basato su una piattaformadi tipo GIS. L’idea di fondo, di natura prettamentepragmatica, è di ridurre al massimo i tempi di acquisizioneutilizzando più sensori allo stesso tempo. Allo stadio attualedi sviluppo sono in fase di prototipazione due sensorimultipli. Il primo di questi integra una fotocamera nelvisibile, una termocamera ed una fotocamera operante nelvicino infrarosso. Il secondo è un modulo multispettrale atre bande. Tutte le componenti ottiche dei due moduli sonocollimate e calibrate e i moduli sono tra loro componibiliper realizzare un multisensore unico. Dimensioni e peso dei multisensori sono inferiori alchilogrammo e li rendono quindi adatti ad un uso su mini-UAV. Versioni più leggere, destinate a micro-droni, sonoattualmente allo studio. I dati acquisiti sono corredati daopportune metainformazioni, che oltre a documentare lecaratteristiche dei dispositivi di acquisizione, registranoinformazioni essenziali derivate dalle telemetrie registratedai vettori nel corso dei voli. Ai moduli multisensore èassociato un software di pianificazione che consente digenerare piani di volo automatico in un contesto di tipocartografico.

1 È il caso di applicazioni scientifiche come l’agricoltura di precisione, incui immagini relative a diverse bande spettrali vengono utilizzate perfornire misure del vigore vegetativo delle coltivazioni, o quello dellarestituzione di modelli numerici 2D e 3D di edifici e manufatti(archeologia, ingegneria civile) o corpi di frana (geologia, protezione civile).

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Acquisizione ed elaborazionefotogrammetrica di immagini da microe mini UAV

Daniele Sarazzi*, Francesca Julitta*, Andrea Quartieri**,Antonio D’Argenio***

* Zenit Srl, Busto Arsizio (VA)** Eye-Sky Srl, Bologna*** Consorzio Ticonzero, Palermo

Nel 2007 Zenit Srl ha introdotto sul mercato italianol’applicazione di strumenti automatici per la ripresa aerea diprossimità, focalizzandosi in particolare sullo sviluppo di unsistema fotogrammetrico basato su una piattaforma UAV. Ilsistema è caratterizzato da un velivolo VTOL-UAV (md4-200/md4-1000) dotato di software di navigazione sviluppatoda microdrones GmbH che consente di realizzare conestrema precisione il piano di volo con i relativi scatti alfine di assicurare la copertura fotogrammetrica e diautomatizzare tutte le procedure in volo. In questo modola piattaforma può essere sollevata in volo e procederàautonomamente ad acquisire una coperturastereofotografica dalla quale è possibile estrarre construmenti software modelli 3D e cartografia di dettaglio.Questo tipo di fotogrammetria di prossimità in alcuni casicome ad esempio le indagini sui fronti di cava, presentasostanzialmente due grossi vantaggi rispetto ad altri metodidi rilievo:- visione dettagliata di aree altrimenti raggiungibili solo daarrampicatori, con grande difficoltà e rischio; - inquadrature precise in ogni punto della parete, conpossibilità di angolazioni e distanza variabili e rilievo difratture o altri particolari altrimenti non visibili. A seconda delle caratteristiche della parete e dell’area adessa antistante, e quindi degli angoli di presa, il rilievo dastazione laser terrestre può rivelarsi inefficace oincompleto, oltre che certamente oneroso. Il rilievo damicro UAV garantisce una misurazione precisa dellesuperfici e dei volumi della parete e, soprattutto, larestituzione di un modello 3D in cui ricostruire gli ammassirocciosi. Di questi, in base alla dimensione e alla posizione eallo studio dei piani di frattura, si potrà poi valutare sia lamiglior strategia di estrazione e gestione del magazzino, chela suscettibilità al movimento e quindi la pericolosità. In particolare l’obiettivo è stato quello di sviluppare unametodologia al fine di realizzare un Modello Digitale dellaSuperficie (DSM), misurazioni fotogrammetriche evolumetriche e modellazioni 3D dell’area indagataattraverso 3 step principali:- pianificazione del volo - georeferenziazione speditiva- elaborazione fotogrammetrica.La metodologia è stata raffinata nel corso degli anniassommando esperienze, casi di studio e confrontandometodi di ripresa e di restituzione.La prima fase prevede l’utilizzo di un software sviluppatoappositamente per la pianificazione del volo, che riceve iningresso gli Shapefiles dell’area da riprendere, le misure di

Overlap e Sidelap, i parametri della fotocamera impiegata e irelativi settaggi, il dettaglio minimo per la modellazione, leimpostazioni di volo e il Modello Digitale del Terreno.L’elaborazione di queste informazioni porta ad averel’orientamento ottimale della strisciata che garantisce ilminimo numero di immagini per la copertura completadell’area da rilevare.La fase di georeferenziazione speditiva permette di averel’immediato utilizzo dei risultati e di conseguenza una primavalutazione degli stessi, infatti al termine del volo leimmagini e le telemetrie vengono scaricate dall’UAV al PC.Il software di gestione consente l’immediato trattamentodelle informazioni raccolte e le immagini entranoimmediatamente in un GIS con la possibilità di avere unaproduzione molto veloce di dati, utilizzabili per surveyspeditivi e ogni volta in cui la velocità di rappresentazionesia critica (es. Protezione Civile).La fase di elaborazione fotogrammetrica delle immagini èstata effettuata mediante i software Photomodeler Scannere ArcGIS.In primo luogo si è proceduto alla scelta delle foto miglioriper ogni stazione sulla base del dettaglio, messa a fuoco,assetto e copertura della zona interessata.Successivamente si sono legati i fotogrammi adiacenti percreare il blocco da georeferenziare e ortorettificareattraverso il posizionamento di punti di legame su oggettiben definiti e facilmente riconoscibili su ogni coppia di foto,l’identificazione dei punti avviene su base geometrica espettrale. A seconda della complessità morfologica dell’arearipresa e del contrasto di colore è variato il numero dipunti per assicurare una buona precisione del modellofinale. Una volta collocati tutti i punti sulle foto è stato possibileorientarle una rispetto all’altra e scalare le immaginiattraverso i punti di controllo a terra. Il progetto è stato “idealizzato” e quindi sono state rimossele distorsioni dovute alla lente della fotocamera eall’eccentricità del sensore rispetto all’asse della lente,incrementando la precisione del modello e restituendo fotoprive di distorsioni. Per incrementare ulteriormente la

Figura 1

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precisione sono state definite aree di Trim (ossia ilfotogramma è stato ritagliato in modo da escludere le zonenon calibrate o per le quali la misura non fosse necessaria).A questo punto sono state create le nuvole di punti (PointMesh) rappresentanti l’andamento della superficie.Le singole nuvole di punti sono state importate in ArcGis efuse insieme a formare un’unica nuvola di punti a passoregolare. Questa procedura è stata automatizzata e quindiresa ripetibile mediante un tool sviluppato in python, che aseconda delle caratteristiche della superficie permette diapplicare un tipo specifico di interpolazione.Il passaggio successivo è stato quello di creare un DSM(Digital Surface Model) 2D ½ e di renderlo disponibile perulteriori elaborazioni come elemento rastergeoreferenziato in ambiente GIS; la semplice estrazionedell’ombreggiatura orografica ha permesso di apprezzare ildettaglio della modellazione 2D ½. In un passaggio successivo la Point Mesh totale è stataesportata in Photomodeler Scanner e trasformata insuperficie (attraverso triangolazione) ed applicando su diessa la Texture delle foto utilizzate nel progetto si èottenuta un’ortofoto.Infine l’ortofoto è stata importata in ambiente GIS,georeferenziata e sovrapposta al modello 2D ½. Questoprocedimento permette di avere come risultato un datoriscontrabile sia in ambiente cartografico che nell’ambitodella pianificazione tridimensionale dei voli.Considerando che per valutare l’efficacia di un metodo diacquisizione ci si basa sostanzialmente su criteri qualil’accuratezza e la densità dei punti misurati, i tempi e i costi(esecuzione del volo e post-processing), si può affermareche il rilievo fotogrammetrico da micro UAV (piattaforme

microdrones md4-200 e md4-1000) risponde a esigenzefinora non soddisfatte dalle tecniche tradizionali (rilievotopografico in campagna, restituzione fotogrammetrica difoto aeree o satellitari, digitalizzazione di mappetopografiche mediante isoipse e punti quotati, scansionelaser, da terra o da aereo (LiDAR), scansione radar da terrao da aereo (SAR). Nessuna di queste infatti, è paragonabileal rilievo da micro UAV per multitemporalità, costicontenuti e rapidità d‘esecuzione (sia del volo che del post-processing).

Figura 2 - Dettaglio di scavo archeologico (Pieve di San Pietro in Pava, San Giovanni D’Asso - SI)

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e-FLOOD (e-GEOS FLOOD): a semiautomated tool for flooded areasdetection from SAR images

D. Grandoni, C. Mammone, F. Salvi, E. Francioni, S. Lozzi, F. Daffinà

e-GEOS SpA

Introductione-GEOS, an ASI-Telespazio company, is a key worldwideplayer in providing Earth Observation based products andservices. e-GEOS product portfolio offers suitable productsfor several risk management: flood, oil spill, fire, landslide,earthquake.Hydrogeological risk is supported with products such as: a)snow coverage detection, for landslides prone areasdefinition and spring floods modelling; b) green indexesestimation (LAI, EVI, etc.), for determination of hydraulicbehaviour of river basins and soil saturation estimation; c)detailed digital surface and terrain model for risk elementsdefinition and hydraulic height estimation; e) flooded areasextraction.To timely react in case of crisis situations e-GEOS set up aspecific 24 / 7 Emergency Team to support registeredusers. Most relevant users’ communities are fromMIC/ECHO, EU Civil Protections, NGOs, WFP, UN bodiesin the framework of European Commission financedprojects in the framework GMES Emergency and Security,SAFER, linKER and G-MOSAIC Projects. Users requests aresatisfied providing product and services according tospecific time constraints and quality standards defined inspecific Service Level Specifications.Moreover the privileged access to COSMO-SkyMedconstellation SAR data has allowed e-GEOS to be active inseveral emergency situation related to flood events in the

past years (more than 15 events in 2 years) and to developa sound, robust and validated methodology for floodedareas extraction from SAR images.e-FLOOD (e-GEOS FLOOD) is the e-GEOS proprietarytool for semi automated flooded areas extraction fromSAR images developed as a plug-in to the standard ENVIimage analysis platform.

e-FLOOD: Concept and methodologye-FLOOD is the e-GEOS proprietary solution for floodmapping. e-FLOOD modules are intended to support theuser in automatic detection and refinement of floodedareas from the analysis of SAR (Synthetic Aperture Radar)images. In particular, e-FLOOD has been successfully testedwith the following SAR satellite missions, but it is designedto support all other SAR satellite missions: a) COSMO-SkyMed (X-band); b) TerraSAR-X (X-band); c) ENVISAT (C-band); c) RADARSAT-2 (C-band).e-FLOOD core module is the Flood Detection Algorithm(FDA). Other modules are a) Flood Refinement Procedure(FRP), b) Export to Vector, c) Generate Report.e-FLOOD is intended to be used by a trained operatorresponsible for basic parameter setting and image inspection.e-FLOOD is capable to process georeferenced images in allENVI supported formats (e.g. GeoTiff, ENVI format).Therefore both level 1C (ellipsoid corrected) and level 1D(terrain corrected) images are suitable for being processedwith e-FLOOD.

Flood Detection Algorithm (FDA)Flood Detection Algorithm (FDA) is the core functionalityof e-FLOOD as it provides access to the unsupervisedclustering algorithm that generates the classification imagethat will be therefore subject to further refinements in theFlood refinement Procedure (FRP). Flood DetectionAlgorithm is based on a mixed spatial and statisticalapproach that classifies the image defining clusters.

Figure 1 - Flood Detection Algorithm. Input SAR Image (left) and classified output image (right)

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Figure 2 - Flood Refinement Procedure. Input and output

Figure 3 - e-FLOOD Standard workflow

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Flood Refinement Procedure (FRP)Flood refinement Procedure (FRP) is the combination ofdifferent steps aiming at refining the raw classification doneby the FDA. FRP is based on raster data processing. FRP Iscomposed by the following steps:Choose Classes: the classified image output of the FDA iscomposed by a certain number of classes defined by theUser during the FDA. Not all classes belong to water /flooded areas. The Choose Classes tool aims at selectingand combining those classes that the User consider asflooded areas compared to the input SAR image.Classification Filtering: the classified image output of theChoose classes step still presents some features thatshould be removed in order to enhance the classification:a) Small holes / small flood patches; b) SAR artefacts (e.gSAR shadows). The Classification Filtering tool aims atoperating on both issues in two different modes: a) TotalFiltering: applies a filter both on the base of flood / noflood patches dimensions OR of a maximum slope allowed;b) DEM filtering: applies only a filter on the base of amaximum slope allowed.False Alarms / Missed Detections: the Filtered classificationimage might still present false alarms that have not beeneliminated during the filtering process, as well as floodpatches that the FDA was not able to detect. The operatoris able to use the ROI tool integrated with ENVI to drawthe areas where false alarms or missed detectionsoccurred: the False Alarms / Missed Detections too isresponsible to add those areas to the classified image (incase of missed detections) or to remove them (in case offalse alarms).Export to Shapefile: the final classification image output ofthe False Alarms / Missed Detections tool is in ENVI rasterformat. For further integration in standard GISenvironments the conversion to shapefile format isgenerally preferable.Generate report: the Generate Report utility allows theUser to generate a standard HTML report withinformation about the satellite acquisition (date and time,mode, location) and the detected flood extent (total area,statistics).

Case study: Japan flood mapping projectOn March 11th, 2011 a strong earthquake caused a violenttsunami that hit the North-eastern Japanese coast causingvery relevant damages.e-GEOS Emergency Team was immediately activated by JSI(Japanese Space Imaging) on behalf of Japanese Authoritiesto task COSMO-SkyMed acquisitions over the affected areaand to generate a flood extent layer to be used during theemergency and post disaster phases.On March 12th, 2011 the COSMO-SkyMed constellationcovered around 800 linear kilometres of tsunami affectedcoast with High Resolution Strimap Himage data (3mGSD), resulting in 19 single frames.e-GEOS Emergency Team has been able to geometricallyand radiometric correct all the frames and extract theflooded areas using e-FLOOD tool in less than 72 hours,providing as an output a georeferenced polygonal ESRIShapefile with a two-classes flood layer (Class 1: Floodedareas, Class 2: Water traces). Such type of floodclassification was made necessary due to the type of event(flash event, observed 24 hours after the occurrence).The use of e-FLOOD streamlined the production pipelineallowing all the 3 analysts involved in the mapping activityto base their analysis on an homogeneous tool, avoidingheavy harmonization work to merge the results generatedby different operators. Moreover, the Flood refinementProcedure saved considerable effort to remove false alarmsderiving form SAR artefacts and the clearance of too smallflood patches.The provided layer showed good accordance with opticalobserved flood extents, even if the particular morphologyof the Japanese coast caused several interpretationproblems.The user gave positive feedback about the timeliness andgeometric/thematic accuracy of the product, encouragingthe use of SAR data for future flood occasions.

Figure 4 - Japan 2011: Flood mapping project. Example offlooded areas where is evident a water coverage due to tsunami(left side: COSMO-SkyMed image; right side: detected water)

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Applicazione di tecniche di interferometria differenziale PSP-IFSAR da dati satellitari SAR ad alta risoluzione per il monitoraggiodelle aree soggette a dissestoidrogeologicoCase study: Tuapse-Adler railway line, Russia

S. Lozzi, F. Trillo

e-GEOS SpA

IntroduzioneL’utilizzo di tecniche di interferometria differenziale PSP-IFSAR (Persistent Scatterers Pair- Interferometric SyntheticAperture Radar) a supporto della gestione dei fenomeni didissesto è ormai una metodologia consolidata.Le tecniche interferometriche si basano sull’utilizzo di undataset multitemporale di dati radar satellitari, epermettono di ottenere misure di spostamento del terrenosu una griglia di punti sparsi denominati PersistentScatterers (PS). PSs sono quei punti che nell’intervallotemporale coperto dalle acquisizioni satellitari rispondonoin maniera stabile al segnale radar e costituiscono il datasetdei punti di misura: a ciascun PS è associata una misuradella velocità media di spostamento relativa all’intervallotemporale analizzato e la misura dello spostamento ad ognidata di acquisizione del dataset di immagini radar utilizzatoper l’elaborazione.La disponibilità di satelliti SAR ad altissima risoluzione haaperto la strada a nuove e innovative applicazioni. L’altarisoluzione spaziale permette:una maggiore densità di punti di misura (PersistentScatterers); più misure di spostamento su una stessa struttura (molti PSper ciascuna struttura).

In particolare la costellazione COSMO-SkyMed, costituitoda 4 satelliti con sensore SAR in banda X, ha capacitàuniche:• buon tempo di rivisita (fino a 8 acquisizioni ogni 32 giornicon lo stesso angolo di vista) in grado di:

- misurare movimenti veloci;- acquisire serie interferometriche di immagini SAR inbreve tempo.

• alta capacità di acquisizione, in grado di garantirecopertura di aree molto estese.La tecnica PSP-IFSAR applicata a dati SAR COSMO-SkyMedsi è dimostrata ancor più efficiente per applicazioni dimonitoraggio della stabilità del terreno rispetto ametodologie in situ, come il levelling ottico o il GPS, sia perl’elevata accuratezza delle misure ottenute (millimetrica siasulla stima della velocità media che sulla misura dellospostamento), che per la capacità di estrarre un’alta densitàdi punti di misura, anche su una stessa struttura.

Caso studio

La linea ferroviaria Tuapse-Adler è una delle più strategichedell’intera rete russa perché è l’unica tratta che collega,

Figura 1 - L’immagine mostra i risultati dell’analisi PSP-IFSARsulla linea Tuapse-Adler ottenuta analizzando un dataset di datiCOSMO-SkyMed Stripmap Himage acquisiti nel periododcembre 2008-settembre 2010. Il prodotto mostra per ognipunto di misura identificato (PS) la velocità media dispostamento del punto nel periodo di riferimento. I puntimostrati in “Rosso” corrispondono a velocità medie dispostamento che raggiungono i 30 mm/anno e corrispondono azone soggette a fenomeni di dissesto e di frana

Figura 2 - L’immagine mostra l’evoluzione temporale di uno deipunti di misura identificati lungo un pendio adiacente alla lineaferroviaria Tuapse-Adler. In corrispondenza di alte velocità mediedi spostamento si registrano deformazioni dell’ordine di 70 mm(analisi PSP-IFSAR da dati COSMO-SkyMed Stripmap Himage-periodo dicembre 2008- settembre 2010)

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lungo il Mar Nero, le città di Tuapse e di Adler, che nel 2014sarà sede dei Giochi Olimpici Invernali.La linea è anche una delle più problematiche dal punto divista della sicurezza, perché circoscritta, da un lato, da unsistema costiero interessato da fenomeni erosivi rilevanti, edall’altro, da un sistema collinare a picco sulla ferrovia,soggetto a problematiche di dissesto idrogeologico (sia pereffetto delle caratteristiche geologiche del territorio cheper le condizioni stagionali di dilavamento- scioglimentodelle nevi).La tratta è spesso teatro di fenomeni franosi e cedimentiche hanno un impatto gravissimo sia sulla sicurezza dellalinea e dei passeggeri che sull’operatività del serviziostesso.Sulla tratta Tuapse-Adler è attivo dal 2009 un servizio dianalisi e monitoraggio della stabilità del terreno basato sutecnica interferometria PSP-IFSAR, inizialmente realizzatosulla base di dati satellitari SAR a media risoluzione(archivio ERS dal 1992 al 2000) e successivamenteimplementato sulla base di dati ad alta risoluzioneCOSMO-SkyMed. Questo servizio permette di ottenere inmaniera periodica e sistematica una misura dellospostamento del terreno (velocità media di deformazione eevoluzione temporale dello spostamento) su un dataset dipunti di misura identificati (PS).La linea è lunga circa 120 km ed è coperta da tre framesCOSMO-SkyMed Stripmap.Dal dicembre 2008 sull’intera tratta è attivo un piano diacquisizioni che ha permesso di collezionare un dataset dipiù di 35 scene per ciascun frame. Sulla base dello stack a disposizione è stata realizzataun’analisi della stabilità del terreno che ha fornito risultatientusiasmanti rispetto alle analisi ottenute con l’utilizzo didati ERS, registrando spostamenti di 70 mm in meno di 2anni. In particolare l’analisi ha dato evidenza della presenzadi fenomeni di instabilità localizzati proprio a ridosso dellaferrovia, che risultano essere estremamente rilevanti ai finidella messa in sicurezza della linea. Questi fenomeni sonoidentificati da un’elevata velocità media di spostamentomisurata su alcuni punti (PS) identificati sul pendioadiacente la ferrovia (Figura 1 e Figura 2).Partendo dall’analisi di stabilità è stato attivato un serviziodi monitoraggio della tratta basato sull’acquisizioneperiodica di scene interferometriche COSMO-SkyMed, suciascuno dei tre frames.

Il servizio operativo prevede l’acquisizione mensile diun’immagine COSMO-SkyMed sull’intera tratta e lafornitura di informazioni relative alle caratteristiche dispostamento dei versanti.Questo servizio supporta le attività di monitoraggio e diearly warning in quanto permette di fornire all’utente finaleinformazioni relative alle condizioni di spostamento deipunti di misura (PSs) evidenziando movimenti “anomali”rispetto a quelli attesi, stimati sulla base del trend dispostamento registrato nei 6 mesi precedenti l’acquisizione.Oltre all’analisi degli spostamenti del terreno, l’acquisizionesistematica e periodica di immagini COSMO-SkyMedsupporta l’identificazione di fenomeno di dissesto di tipogeo-dinamico sull’infrastruttura ferroviaria e sulle strutturead essa funzionali, nonché la previsione e individuazione dipossibili nuove frane attive. In questo modo, tenendo conto dell’errore intrinseco diciascuna misura e note le caratteristiche stagionali dellazona di analisi, è possibile fornire uno strumento disupporto alla fase decisionale in termini di localizzazionedelle aree a maggiore rischio e di indirizzamento diinterventi specifici in-situ. Questo è possibile attraversoun’analisi integrata di:• misure di spostamento ottenute dall’applicazione PSP-IFSAR su dati COSMO-SkyMed;• caratteristiche di stabilità tipiche del sito;• studio della morfologia del territorio;• interpretazione di immagini ottiche ad alta risoluzione.I prodotti generati mensilmente a supporto dell’analisi distabilità sono erogati tramite web Service in ambienteSOA- Service Oriented Architecture. Un sistema WebGISsviluppato ad hoc per l’utente permette l’integrazione e lavisualizzazione dei prodotti generati in maniera veloce epratica.

Figura 3 - Tuapse, Russia: confronto tra analisi interferometricheda tecnica PSP-IFSAR su dati SAR a media e alta risoluzione inarea urbana- Sinistra: analisi PSP-IFSAR da dati ERS (1992-2000); destra: analisi PSP-IFSAR da dati COSMO-SkyMedStripmap (2008-2010). La densità di punti di misura in zonaurbana è estremamente più alta

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ConclusioneLo studio sta dimostrando come l’utilizzo di tecnicheinterferometriche PSP-IFSAR, e in particolare ladisponibilità di satelliti SAR ad altissima risoluzione con unalto tempo di revisit, permetta di supportare gli entipreposti alla gestione di strutture e infrastrutture ditrasporto e costituisca un vantaggioso ed efficientestrumento per il monitoraggio di aree molto vaste e spessodifficilmente accessibili da tecniche di controllo in-situ.In particolare è dimostrato come la tecnica PSP-IFSAR:• costituisca una soluzione cost-efficient rispetto alletecniche in situ di misura puntuale:

- aggiornamento periodico di grandi aree;- indagine frequente e non invasiva.

• permetta un’alta frequenza di monitoraggio (fino a 4misure ogni 16 giorni utilizzando la costellazione COSMO-SkyMed);• garantisca un’alta densità dei punti di misura (PS);• fornisca un’alta accuratezza nella misura delledeformazioni del terreno (fino a 3 mm con dati COSMO-SkyMed);• renda disponibile un prodotto gestibile in ambiente GIS,per successiva interpretazione e integrazione con datiottenuti da altri sistemi di monitoraggio;• offra la possibilità di ottenere misure accurate dispostamento su grandi aree e con un dettaglio sino alsingolo edificio.Lo studio sulla tratta ferroviaria Tuapse-Adler ha inparticolare dimostrato quanto i dati SAR ad altissimarisoluzione COSMO-SkyMed, rispetto a dati ERS,incrementino il valore delle tecniche interferometricheprincipalmente in termini di densità di misura (mediamente10000 PS/kmq e con fino 30.000 ps/kmq in aree urbane).Questo è estremamente vantaggioso in contesti “ostili”come quello russo in cui le caratteristiche del terreno sonoavverse, perché poco costruito, molto vegetato e variabilenel tempo per effetto di processi geodinamici frequenti.

Figura 4 - Tuapse, Russia: confronto tra analisi interferometricheda tecnica PSP-IFSAR su dati SAR a media e alta risoluzione inarea non urbana- Sinistra: analisi PSP-IFSAR da dati ERS (1992-2000); destra: analisi PSP-IFSAR da dati COSMO-SkyMedStripmap (2008-2010). I dati COSMO-SkyMed ad altarisoluzione permettono di ottenere punti di misura dove datiERS a media risoluzione non sono in grado di fare. Questo hapermesso di identificare sistemi franosi potenzialmentepericolosi per la sicurezza della tratta

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Telerilevamento e scienze della Terra:l’importanza del fotointerprete

Pietro Dainelli

Geomap, Firenze

Si ricorda come nel processo di estrazionedell’informazione tematica dal dato telerilevato, il più dellevolte sia necessario l’intervento di un “interprete”, cioè diun essere umano che, sfruttando il suo backgroundspecifico, abbia la capacità di valutare il significato deglioggetti osservati, della loro presenza in quella ubicazione edei loro rapporti reciproci, in funzione del tema investigato. Questo è particolarmente vero nelle applicazioni deltelerilevamento alle scienze della Terra, dove la complessitàdei dati da rilevare necessita della valutazione integrata dipiù elementi combinati e della conoscenza di come questielementi interagiscono tra loro e di come si evolvono neltempo. In effetti, i dati che possono avvalersi di unaidentificazione in automatico, si limitano quasiesclusivamente alle caratteristiche spettrali di rocce eminerali, non sempre utili, tuttavia, dato lo stato dialterazione e la copertura, mentre la maggior parte dellesituazioni geologiche e geomorfologiche viene dedottadall’osservazione sintetica delle forme del paesaggio che aloro volta sono il risultato della combinazione di elementidiversi, quali le forme del rilievo, il modello di drenaggio, larisposta spettrale delle superfici e l’uso del suolo,attraverso una storia evolutiva condizionata dal clima.Inoltre, questo tipo di indagine, spesso, necessita di unaosservazione in tre dimensioni, il che rivaluta l’impiego difotografie aeree, o comunque immagini, stereoscopiche e lacapacità dell’interprete di servirsene con cognizione dicausa.Se ne deduce che, nelle applicazioni del telerilevamento allescienze della Terra, la figura del fotointerprete, specialmentese geologo, è preminente e che l’approccio più efficace siconferma quello dell’uso integrato di tutti i dati e i mezzid’indagine disponibili.

Campagna 2010 di telerilevamentoaereo e di terra alle Isole Eolie

L. Colini, V. Lombardo, C. Spinetti, M. F. Buongiorno1

I. S. Diliberto, G. Pecoraino, L. Brusca, R. Guida2

P. Cafaro, S. Liardo, M. Mancini, S. D’Andrea3

Equipaggio di Volo dell’ATR 42 e Personale UfficioCircondariale Marittimo di Lipari

1 Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia- sezione di Roma 2 Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologi - sezione di Palermo3 Comando Generale del Corpo delle Capitanerie di Porto – Guardia Costiera

L’Arcipelago Eoliano, composto da sette isole di originevulcanica, costituisce una zona molto complessa e moltoattiva dal punto di vista geodinamico: l’attività sismica localeè molto più intensa del background regionale e l’attivitàvulcanica e’ presente in ognuna delle sue isole con modalitàpeculiari. La valutazione dei fenomeni in atto per ladeterminazione della pericolosità richiede quindi attenzioneparticolare in quanto i rischi sono di carattere altamentevariabile, sia nel tempo che nello spazio, ed interessano sia ilbacino antropico stanziale, che l’ingente bacino di utenzaturistica stagionale. Stromboli è in continua attività vulcanicama le eruzioni di tipo stromboliano limitano il rischioessenzialmente all’area craterica, mentre i parossismiesplosivi e gli episodi di trabocco lavico, che si manifestanoepisodicamente, estendono il rischio al resto dell’isola e allearee costiere circostanti. Come esempio si riporta ildistacco di una frana dalla Sciara del Fuoco (30 dicembre2002), determinato dall’accumulo di lava in corso dieruzione. La frana, parzialmente sottomarina, causò un’ondaanomala (tsunami di alcuni metri) che provocò danni ingentialle abitazioni ed alle infrastrutture ma con un bilanciofortunatamente limitato per l’assenza di utenza turisticastagionale. Vulcano e Lipari sono vulcani in fase di riposo,con un passato carico di eruzioni storiche e presentanoattualmente segni di attività idrotermale ed esalativa incontinua evoluzione. Come esempio si ricordano fasi diriscaldamento del campo fumarolico associati all’aumento diemissioni di gas vulcanici (1987-1991) e frequenti terremoti.L’ultimo, avvenuto il 16 agosto 2010 (Magnitudo = 4,5), conepicentro poco ad nord-ovest Vulcano, ha provocato ilverificarsi di alcune frane nelle porzioni meridionaledell’isola di Lipari e settentrionale di Vulcano. Le frane dacrollo sono avvenute in zone costiere lungo i costonifortemente acclivi della costa sud-occidentale e sud-orientale dell’isola determinando la necessità di interdiretali aree costiere ai visitatori. Panarea è un vulcanoquiescente interessato da attività fumarolica subaerea, masoprattutto sottomarina che nel tempo ha mostratointensità variabile. Ad esempio nel novembre 2002l’aumento dell’attività idrotermale sottomarina ha causatoeffetti di tipo chimico e fisico nelle acque di Bottaro e LiscaBianca, con conseguente morìa di pesci.Nella prima metà di settembre 2010 si è svolta unacampagna di misure aerea e di terra nell’ambito delleapplicazioni del protocollo d’intesa tra l’Istituto Nazionale

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di Geofisica e Vulcanologia ed il Comando Generale delCorpo delle Capitanerie di Porto-Guardia Costiera. Talecampagna è stata caratterizzata da misure effettuate dalsensore aereo multispettrale Sensytech AA1268 – ATMimbarcato a bordo dell’ATR42 MP della Guardia Costiera, eda misure in situ effettuate tramite strumentazione di terrasia su superfici marine che terrestri. Gli scopi principalidella missione sono stati:

- verificare l’allineamento e la congruenza dei dati rilevatidal sensore aereo con quelli acquisiti dalla strumentazionea terra;

- elaborare una mappatura della temperatura sia del mareche dei siti di interesse geochimico ubicati sull’isola diVulcano;

- verificare, ai fini della rilevazione aerea, lo stato dellecoste a seguito del terremoto di magnitudo 4.5 avvenuto ilmese precedente, e delle frane che ne sono conseguite.

La missione di telerilevamento aereo è stata condottadall’equipaggio di un aeromobile della Guardia Costiera, unvelivolo ATR 42 con installato a bordo un sistema ascansione SENSYTECH AADS 1268 ATM-E. (AirborneThematic Mapper). Tale sensore consiste in uno scannerpassivo per il telerilevamento aereo che registra laradiazione terrestre riflessa ed emessa; la radiazioneintercettata viene suddivisa fra 11 differenti bande spettraliche vanno dal blu all’infrarosso termico. Durante lacampagna aerea sono state rilevate le caratteristiche diriflettanza dei depositi prodotti dall’attività eruttivapresente nelle isole di Vulcano e Stromboli e sono stateacquisite immagini in temperatura superficiale del mare.Sull’isola di Vulcano sono stati effettuati numerosi sorvoliaerei sia notturni che diurni secondo tratte parzialmentesovrapposte e a diverse quote di volo. In figura 1 si riportaun esempio di tratte dei sorvoli aerei (Figura 1).

Contestualmente ai sorvoli aerei, sono stati effettuati daun natante rilievi in mare di temperatura superficialedell’acqua utilizzando un termometro ed un termo-radiometro nonché rilievi a terra. La campagna di misure aterra è stata condotta avvalendosi di una strumentazionecostituita da diverse tipologie di sensori. In particolaresono stati utilizzati per le misure di temperatura, untermo-radiometro Everest 130-2L, una camera termicaVisIR 640 ed una termocoppia K-TYPE; per le misure diradianza è stato utilizzato uno spettroradiometroportatile FieldSpec Pro FR e per le misure atmosfericheun fotometro Microtops II. Inoltre, al cratere La Fossa diVulcano è installata una rete di sensori geochimici gestitidella sezione di Palermo dell’INGV, tali sensori hannoeffettuato misure di temperatura in continuocontestualmente ai sorvoli aerei.La scelta dei siti di misura a terra è stata determinata daun insieme di fattori tra cui spiccano sicuramente larapida e relativamente agevole raggiungibilità e la presenzadi eventuali peculiarità termiche che potessero renderlipiù facilmente individuabili sulle immagini riprese dalsensore aereo. Le immagini acquisite dal sensore aereo durante i sorvolisono state elaborate e corrette atmosfericamente tramiteil software ATMOCOR (Figura 2), basato sul modelloatmosferico MODTRAN (MODerate spectral resolutionatmospheric TRANSsmittance) che permette lacorrezione di immagini iperspettrali da aereo attraversol’impiego di una intuitiva interfaccia grafica sviluppata inambiente ENVI/IDL. Il programma permette dicaratterizzare l’atmosfera presente al momentodell’acquisizione utilizzando sia modelli predefiniti chemodelli specifici implementati attraverso misure direttedei diversi parametri atmosferici (temperatura, pressione,umidità ecc.). Figura 1

Figura 2

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ATMOCOR è stato implementato per correggereimmagini iperspettrali in un range spettrale compreso trail visibile e l’infrarosso termico. Lo studio dei dati termiciè risultato di fondamentale importanza per gli scopi dellamissione, incentrati su misure di temperatura del mare edelle fumarole. I valori di temperatura elaborati dai datitelerilevati sono stati confrontati con i valori ditemperatura misurati a terra attraverso l’impiego di unacamera termica nonché di un termoradiometro e di unatermocoppia. Tale confronto ha mostrato un’ottimacorrispondenza tra i risultati telerilevati e le misure dicampagna che hanno fornito la validazione necessariaall’algoritmo di correzione atmosferica (ΔΤ < 0,5 gradiCelsius). Inoltre, le immagini acquisite a diverse quote divolo e quindi a diverse risoluzioni spaziali, permettono ditestare la validità delle tecniche sub-pixel usate perl’individuazione e la caratterizzazione delle anomalietermiche.Queste tecniche, che fanno uso dell’alta risoluzionespettrale, consentono di determinare la temperatura el’estensione delle anomalie termiche anche quando questehanno dimensioni inferiori alla dimensione del pixeldell’immagine. Da un lato le immagini a maggiorrisoluzione permettono di conoscere la reale dimensionedell’anomalia (dimensione pixel < 1 m), dall’altro leimmagini a minor risoluzione, ma più vicine alla geometriadei dati satellitari, consentono di applicare e migliorare letecniche sub-pixel usate per il monitoraggio di questifenomeni.

MEA: sistema per la gestione di dati multitemporali per ilmonitoraggio ambientale

Stefania Pasetti, Marco Folegani

MEEO Srl, Ferrara

Lo storage e l’utilizzo di serie temporali di dati satellitari èun problema attuale, destinato ad acuirsi in vista dellenuove generazioni di sensori multi-iper spettrali.Nell’ambito del progetto "Support by Pre-classification tospecific Applications" (SPA) dell’Agenzia Spaziale Europea èstato sviluppato un sistema prototipale denominato "Multi-sensor Evolution Analysis" (MEA) che permette l'accesso el’utilizzo di lunghe serie di dati satellitari da diversepiattaforme in tempo reale; MEA attualmente gestisce 15anni di dati (A)ATSR (risoluzione: 1 km, copertura globale)e 5 anni di dati AVNIR-2 (risoluzione 10 m, coperturanazionale) per applicazioni di Land Use/ Land CoverChange (LU/LCC).Tuttavia il sistema è stato sviluppato per gestire seriegeneriche di dati multitemporali, quali possono essere dati

di inquinamento atmosferico, indici di vegetazione e qualsiasi parametro per cui lo studio dell’evoluzionetemporale sia significativo. Ci si propone di presentare ilsistema, le applicazioni attualmente implementate (LU/LCCed inquinamento), e prospettive future di impiego.

Application of Remote Sensing and GISto studies of the Northeast CoastalZone of the Caspian Sea (Kazakhstan)

M. Randone, D. Speranza, F. Zanni, L. Bovio, F. Immordino, E. Ulazzi, M. Gonella

MED Ingegneria Srl

Remote sensing techniques help in acquiring spatial data ofearth resources at various time intervals (temporal data),which aid in inventorying, mapping and sustainablemanagement of resources. Coastal zone monitoring is important for local and nationaldevelopment plans and environmental protection; verydynamic coastlines such as the North East coast of theCaspian Sea pose considerable hazards to human use anddevelopment therefore rapid and reliable techniques arerequired to monitor and update coastal maps of theseareas in order to explore rates of environmental retreats.Satellite images are the essential source of available primarydata needed to map and track the morphological evolutionof the Caspian coast. The availability of Landsat satellite images from 2010,allowed to update the cartography of the coastal area.Specifically, during the work satellite images have been thebase for the development of:Ecosystem and Habitat maps of the northern coast ofCaspian Sea. Landscape maps. Land cover maps and temporal study of the coastal areausing images acquired from 1970s until 2010.Information products based on the gathered data tosupport studies of environmental hazard.In the same period of acquisition of Landsat images in 2010,a groundtruthing survey was carried on to refine andvalidate the maps issued by the Remote Sensing analysis.

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L’osservazione della Terra per ilmonitoraggio del rischio da frana

C. Abbattista, M. Tragni, A. Navarra

Planetek Italia Srl, Bari

Le frane sono eventi naturali nell’evoluzione del territorio,caratterizzati da una grande varietà fenomenologica(tipologia, dimensione, modalità, velocità ecc.) e possonodiventare un pericolo allorché interagiscano con lapopolazione e l’ambiente antropico.Tra le tecnologie satellitari che possono essere adottateper il monitoraggio del territorio le tecnologie GPS (GlobalPositioning System) e le tecnologie di osservazione dellaterra (EO – Earth Observation) con sensori radar elaboraticon tecniche DinSAR (Differential Interferometry SAR)sono quelle che presentano risultati innovativi epromettenti. L’integrazione di queste due tecniche consentedi superare i limiti del GPS, che risiedono negli alti costinecessari per ottenere una copertura su ampi numeri di sitie nella limitata precisione della componente verticale dellemisure, che è invece una misura rilevante per ilmonitoraggio di dissesti a cinematica lenta. Di converso ilprincipale vantaggio della tecnologia DinSAR consiste inuna visione geografica ad elevata copertura spaziale delledeformazioni, a scapito di una considerevolmente ridottarisoluzione temporale (dell’ordine di mesi). Con il progetto pilota MORFEO, commissionato dall’ASI,sono stati realizzati sistemi e prodotti di alto livello per laprotezione civile grazie all’utilizzo congiunto delletecnologie GPS e delle tecnologie di osservazione dellaterra, ottiche e SAR (Synthetic Aperture Radar), attraversotecniche interferometriche.Questi strumenti sono oggi disponibili per gli operatoridella Protezione Civile regionale e nazionale, i tecnici delleAutorità di Bacino ed i liberi professionisti (geologi,ingegneri) che possono trarre vantaggio dalle tecnologiemesse a punto nell’ambito del progetto per il monitoraggiodel rischio da frana.

Cosa sono i Persistent Scatterer (PS)I Persistent Scatterer (PS) sono oggetti già presenti sulterreno che, grazie alle loro caratteristiche fisiche, possonoessere ben identificati mediante osservazioni Radarsatellitari ripetute nel tempo su una stessa area, e possonocosì fornire informazioni su eventuali spostamenti delpunto osservato.Gli input primari e necessari per l’ottenimento di punti PSsono quindi delle serie storiche confrontabili di dati SAR,acquisibili dalle missioni spaziali ERS 2 ed ENVISAT (bandaC), COSMO-SkyMed (banda X), SAOCOM e PALSAR(banda L). Il dato che si ottiene dal processing interferometrico è unamappa di deformazione, che, tra le altre cose, contiene alsuo interno le posizioni geografiche dei vari PS estratti (lat,long) e la serie storica degli spostamenti lungo la direzionedi osservazione del satellite (LoS – Line of Sight) per ogniscena SAR analizzata. Tali informazioni possono essereprodotte anche con cadenza mensile e possono mostraredeformazioni dell’ordine dei millimetri. I vantaggi nell’utilizzo di questa tecnologia risiedono nellapossibilità di monitorare un territorio molto ampio coninvestimenti non eccessivamente onerosi, rilevare nuovifenomeni franosi che potrebbero necessitare di unmonitoraggio ulteriore e più dettagliato come quello che èpossibile ottenere con la tecnologia GPS e, infine, scopertoun nuovo fenomeno franoso studiarne l’andamento nelpassato, al fine di caratterizzarlo velocemente senza attesee grossi investimenti.

I prodotti a valore aggiunto. Integrazione ecaratterizzazione dei PSA partire dalle mappe di deformazione ottenute da unqualsiasi fornitore (sia esso il DPC o il Ministerodell’Ambiente attraverso il piano straordinario ditelerilevamento) gli strumenti che verranno analizzatigenerano prodotti di livello superiore attraversol’integrazione e lo sfruttamento di dati EO Ottici, di datiGPS rilevati in situ e di dati ancillari utili allacaratterizzazione dei punti rilevati. Tali strumenti, inoltre, possono essere utilizzati in manieramanuale dall’operatore (utilizzabili come Toolbox di ArcGIS)

Figura 1 – Mappa di deformazione. Per ogni acquisizione SAR (D_yyyymmdd) e per ogni PS rilevato (lat, long) viene rilevato lospostamento (in millimetri) lungo la LoS del PS oltre ad altre informazioni qualitative del PS

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che potrà decidere in maniera personalizzata sia gli stratiinformativi da consultare che le tematizzazioni da applicare.Pertanto il risultato finale può essere sia una mappa dastampare che un progetto in formato ESRI mxdulteriormente modificabile.

Tool e prodotti di contestualizzazione e di analisi statistica dei PSAttraverso tali strumenti GIS vengono generate mappe chevanno a contestualizzare i dati di osservazione deglispostamenti (PS, misurazioni strumentali e dati GPS)attraverso l’integrazione di immagini ottiche ad alta

risoluzione dell’area che possano fornire un riferimentoefficace dell’informazione stessa. I PS vengono tematizzati in base all’intensità dellospostamento medio nel periodo d’osservazione e allacoerenza del dato interferometrico. Inoltre è anchepossibile sovrapporre le infrastrutture che insistono su taleterritorio, i confini amministrativi, l’uso del suolo ed ognialtro tipo di layer vettoriale e\o raster utile all’analisi delrischio frane per l’area di indagine.Gli strumenti per la caratterizzazione statistica dei PS sonofunzionali alla valutazione della situazione in corso e dellepossibili evoluzioni. Infatti, i prodotti ottenibili, forniscono, apartire dalle misure di spostamento rilevate con le diversemetodologie, dati di analisi raggruppati per insiemi di puntidi osservazione definiti dall’utente (poligoni IFFI adesempio) o aggregati in maniera automatica secondoalgoritmi di analisi della morfologia e della idrografia delterritorio (utilizzo delle break-line). Gli strumenti permettono un’analisi dei dati, attraverso ladeterminazione di parametri statistici significativi come lamedia e la deviazione standard delle serie storiche associatea ciascun PS, la densità media dei PS per unità di area e iltrend medio di variazione per gruppi di PS, oltre chel’analisi di correlazione spazio-temporale tra dati misurati aterra e dati interferometrici e la selezione\filtro dei dati infunzione di query spaziali e/o temporali.

Tool e prodotti per l’analisi geometrica dei PSLa mappa di copertura PS rappresenta il prodotto dellezone ad alta coerenza SAR dove è possibile misurare ladeformazione, e quindi è possibile ottenere dei PS, con lecaratteristiche geografiche, ambientali e antropiche dell’areaindagata che sono di supporto alla caratterizzazionequalitativa dei PS rilevabili.

Figura 2

Figura 3

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Attraverso l’analisi di questi prodotti l’operatore puòindividuare tutte le zone in cui è difficile o impossibileottenere dei PS, determinando quindi la necessità diprediligere differenti tecnologie di monitoraggio piuttostoche fare affidamento sulla disponibilità nel tempo di PS.

Tool e prodotti per la consultazione 3D dei PSAttraverso tale strumento è possibile aggiungereun’ulteriore vista 3D del campo di deformazione dei PSeventualmente filtrati e/o selezionati con gli strumenti giàspecificati, sia nel tempo che nello spazio che nel dominiodei valori di alcuni degli attributi dei PS.Il prodotto fornito è un progetto 3D compatibile conGoogle Earth (kml) consentendo in questo modo unelevato grado di interoperabilità con altri sistemi e layerinformativi.

Valorizzazione delle competenze e degli investimenti nazionali sui PSPlanetek Italia insieme al CNR IRPI di Perugia ha messo inpiedi un’offerta formativa atta a valorizzare le competenzee gli investimenti italiani fatti nell’ambito dei PersistentScatterer. L’obiettivo primario della diffusione di questecompetenze risiede principalmente nell’illustrare agli utenti,principalmente le pubbliche amministrazioni e in particolarele autorità di bacino, come poter sfruttare l’enormepatrimonio informativo derivato dalle acquisizioni dei PS ecome strumenti e prodotti come quelli illustrati possanoentrare a far parte dei propri processi decisionali.

Sito Webhttp://www.planetek.it/progetti/morfeohttp://www.morfeoproject.it/

Modelli fluidodinamici su Marte:impresa possibile?

G.M. Lechi, G. Ruggiero

Politecnico di Milano

Il lavoro ha come obiettivo quello di calcolare ladistribuzione dell’energia di trasporto dei sedimenti di duefiumi sul pianeta Marte nelle zone di Eberswalde e Uzboi-Holden Craters (estensioni totali osservate:rispettivamente 4000 km2 circa, 600 km2 circa). Questezone, nel periodo compreso tra il Noachiano e l’Esperiano,hanno probabilmente visto l’alternarsi di attività fluviali e/olacustri con precipitazioni diffuse e/o localizzate. Glievidenti sistemi deltizi, i network fluviali e i possibili baciniidrografici sono stati analizzati partendo dal processing diimmagini raw provenienti da camere HRSC, sonda MarsExpress, e CTX, Mars Recoinnassance Orbiter, arrivandoalla produzione di DEM con risoluzione rispettivamente a100 e 5 m/pixel. Successivamente si sono studiate le firmespettrali dei sedimenti da dati CRISM, spettrometro nelvisibile e nell’infrarosso montato sulla sonda MRO, conscopo di comprendere il chimismo dei sedimenti e, peranalogie terrestri, la loro densità. Infine, inserendoparametri morfometrici, geologici e atmosferici relativiall’ambiente marziano in modelli fluidodinamici preparatiappositamente, si è potuto comprendere l’aspettoenergetico del trasporto fluviale. Rimane aperta ancora unadomanda: è stata con certezza l’acqua il mezzo di trasportoo è possibile che anche altri mezzi abbiano potuto formaregli stessi delta? È questo che, in fondo, si vuole scoprire.

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Telerilevamento ed emergenze.L’esperienza di ITHACA

P. Boccardo1, F. Giulio Tonolo2

1 DITAG, Politecnico di Torino, Torino2 ITHACA, Torino

L’analisi delle attività di risposta ai maggiori disastri conrisonanza mondiale avvenuti nel corso degli ultimi anni(terremoto ad Haiti nel gennaio 2010, alluvioni in Pakistanad agosto 2010, terremoto e conseguente tsunami inGiappone a marzo 2011 per citarne alcuni) ha chiaramentedimostrato come il telerilevamento satellitare giochi unruolo cruciale in diverse fasi del ciclo di gestione delleemergenze. La maggioranza delle analisi svolte a supportodella fase di risposta all’emergenza, finalizzata alla rapidaidentificazione dei danni causati dall’evento, sono basate sulprocessamento di dati ed immagini acquisite da piattaformasatellitare. Anche le fasi di preparazione alle emergenze evalutazione del rischio spesso beneficiano dei risultati dianalisi di serie storiche di immagini satellitari, checonsentono l’individuazione e lo studio di trend di diversiparametri ambientali. ITHACA (Information Technology forHumanitarian Assistance, Cooperation and Action) èun’Associazione senza scopo di lucro, fondata dalPolitecnico di Torino e SiTI (Istituto Superiore sui SistemiTerritoriali) che si occupa da diversi anni di tematichelegate all’utilizzo di tecniche geomatiche per la gestionedelle emergenze. In particolare, grazie ad uno specificoaccordo di collaborazione con il Programma AlimentareMondiale (PAM) delle Nazioni Unite, l’Associazione sipropone come centro di ricerca applicata alla tematicadell’informazione geografica ma con un’attenzione specificaai sistemi di allerta precoce (Early Warning) edidentificazione speditiva degli effetti di un disastro naturale(Rapid Impact Assessment).A partire dal 2006 ITHACA è stata coinvolta dal WFP indiverse attività di risposta ad emergenze naturali, inparticolare alluvioni (indotte da precipitazioni anomale odal passaggio di cicloni ed uragani) e terremoti.L’esperienza maturata in tale ambito ha quindi consentito disviluppare e validare metodologie di processamento di datisatellitari, ottici e radar, finalizzata all’individuazione dellearee colpite dall’evento. In particolare è stata sviluppata unametodologia innovativa per l’elaborazione automatica didati satellitari ottici (MODIS) che consente non solo diindividuare le aree alluvionate in fase di monitoraggio diuno specifico evento, ma soprattutto, grazie alladisponibilità di un consistente archivio storico, di estrarre icorpi idrici di riferimento in quella determinata area diinteresse (considerando anche eventuali variazionistagionali). Questa informazione è cruciale anchenell’ambito delle attività di Emergency Preparedness, per lastima della vulnerabilità ad eventi alluvionali.Archivi storici di dati satellitari sono alla base di un sistemasviluppato ed implementato da Ithaca per l’individuazione dieventi estremi di pioggia (ERDS - Extreme RainfallDetection System). Il sistema è attualmente in fase di tested incorporato nel portale HEWSWeb sviluppato dal PAM,un servizio interagenzia delle Nazioni Unite e di altre realtà

umanitarie per il monitoraggio a scala globale di diversieventi calamitosi.Le attività di calibrazione e validazione di tali sistemi hannoevidenziato come il dato satellitare non sia sempre idoneo,in particolare nel caso di eventi sismici, per la valutazionedei danni con un sufficiente livello di accuratezza, a causadei limiti intrinseci di immagini verticali. Per superare talilimiti e per ovviare all’eventuale indisponibilità di datitelerilevati (per esempio a causa di copertura nuvolosapersistente e non utilizzabilità di dati radar), ITHACA hasviluppato e sperimentato, congiuntamente al Politecnico diTorino - DITAG, tecniche e strumenti innovativi per ilrilievo di dati in situ: una piattaforma aerea senza pilota confunzionalità fotogrammetriche (UAV – Unmanned AerialVehicle) ed un sistema compatto di acquisizione di immaginie filmati georeferenziati da installare su veicoli terrestri(LCMMS – Low Cost Mobile Mapping System).Quest’ultimo è stato utilizzato con successo durante lamissione di ITHACA a Port-au-Prince di febbraio 2010, asupporto del WFP nella fase di risposta al terremoto diHaiti. Specificatamente un rilievo di 5 giorni a consentito diacquisire circa cinquecentomila immagini georeferenziate suuna vasta aerea della capitale Haitiana e sulle aree limitrofemaggiormente colpite.Ovviamente la generazione di informazioni a valoreaggiunto basata sul telerilevamento satellitare richiedel’integrazione con dati geografici di base, cartografici etematici, che è resa possibile grazie ad uno dei progettitrasversali sviluppati da ITHACA, ovvero un’infrastruttura didati spaziali (SDI – Spatial Data Infrastructure) sviluppatasulla base delle esigenze specifiche del PAM. Taleinfrastruttura consente inoltre al gruppo di sviluppatoripresenti ad ITHACA di implementare applicazioni WebGISche permettono di distribuire le informazioni geografiche,con funzionalità personalizzate che rispondono allenecessità degli utenti finali. Entrambe le attività sfruttano siasoftware commerciali che soluzioni open source.

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Rock slopes failure susceptibilityanalysis: from remote sensingmeasurements to gis raster modules

Maurilio Coluccino

Provincia del Verbano Cusio Ossola, Servizio Difesa del Suolo, AssettoIdrogeologico, Cartografico, Sistemi Informativi Territoriali, Verbania

Rockfalls are one of the most important natural hazardsand they are defined by high energy, mobility, spatial andtemporal recurrence. Two important step can be recognised in the rockfallanalysis: the potential failure detection and the runoutsimulation. In analysing the stability of rock slopes, the mostimportant patterns of failure involve planar and wedge-shaped sliding or toppling.This work analyzes landslide susceptibility mapping throughthe use of remote sensing for geo-mechanical dataacquisition and the use of raster data processing to definethe rockfall sources and run-out analysis.Relevant parameters, particularly important for rock massfailure, are related to discontinuities such as orientation,spacing, as well as the cliff surface geometry. 3D terrestrial laser scanning data are used to determinethe orientations of discontinuity sets in a outcroppingdiscontinuous rock mass without physical access to theslope. Laser scanning is a relative new surveying technique,which yields a point cloud of the cliff surface. Theintegration of the point cloud with image radiometric data(RGB) allows to obtain the so-called “Solid Image”. Solidimage was used to carry out correct three-dimensionalmeasurements (lines, areas, volumes, angles, etc.). Dip anddip direction of every individual fracture can be measuredby selecting an area or at least three points on the solidimage. The software Sir-IO calculates the equation of themean plain passing through the selected area or chosenpoints and return the discontinuity orientation. Laser scanning survey also allowed, after a filtering process,to build a high class DTM of rock faces. The discontinuity measurements, taken from solid image,and the cliff surface geometry, extract from DTM, are usedas input for the determination of failure mechanisms andfor susceptibility analysis.Raster modules are developed for the Open Source GrassGIS and they are applied for landslide initiation (potentialrockfall source areas) and for run-out analysis. Slopestability modules focuses on the kinematical conditions ofthe slope. They are based on rock mass classificationsystem (SMR, SSPC) and on limit equilibrium model. Resultsof data processing are maps which show spatial distributionof failure susceptibility. Results are validated by direct fieldsurvey with the help of climber that measured anddescribed the orientation and conditions of the maindiscontinuities.In this way the main potential unstable areas of rock slopesare determined and they are used as source for rockfallsimulation. Empirical and process-based models are usedfor runout analysis. The module, based on heuristicapproach, is named r.downrock. It apply the reach andshadow angle principles in a three-dimensional space.

Process-based models used in the study are both 2D and3D. The program STONE was used to 3D lumped masssimulation, while Rocscience RocFall® was used for the 2-dimensional simulation of rock falls along user definedtopographic profile. In a test site, the hazard condition due to a massmovement induced to perform a landslide monitoring witha Ground Based Interferometric Synthetic Aperture Radarsystem (GB-InSAR). The GB-InSAR has been installed infront of the monitored slope at a medium distance rangingof 600 m. The output data are 2-D maps of displacementalong the instrument line of sight (interferograms). Thesedata, as expected, don’t suggest appreciable displacementsduring the monitoring campaign. A new GB-InSARmeasurement campaign is therefore useful to determineany displacements that have occurred during the timeinterval.

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Esperienze e modelli per l’analisi e lagestione della pericolosità e del rischioin aree antropizzate

Maurilio Coluccino, Andrea Filipello

Provincia del Verbano Cusio Ossola

Il territorio provinciale del Verbano-Cusio-Ossola ècaratterizzato da una notevole complessità geomorfologica,geologico-strutturale ed evidenzia condizioni litotecnichemarcatamente instabili. Come conseguenza di questi e dialtri fattori, tra cui il rilascio tensionale seguente il periododi deglaciazione, è frequente l’innescarsi di fenomeni franosie di dissesti legati, in generale, sia alla dinamica torrentiziache gravitativa. Negli ultimi 14 anni si sono infatti registratiben 5 eventi alluvionali di una certa intensità(settembre/ottobre 1993, giugno 1994, luglio 1996, ottobre2000, maggio/giugno 2002) e diversi fenomeni franosi. Le tipologie di movimenti gravitativi riscontrabili nelterritorio provinciale sono diverse, così come sono moltovarie le dimensioni di questi fenomeni: dai singoli fenomenidi crollo alla base di pareti rocciose a fenomeni dideformazione gravitativa profonda che interessano interiversanti, diffusi sono peraltro i fenomeni di scivolamentogravitativo sia planare che rotazionale ed estremamenteimportanti dal punto di vista della diffusione areale e dellafrequenza risultano i fenomeni di fluidificazione a spesedella coltre superficiale. La Provincia del VCO ha intrapreso un insieme di attività eindagini finalizzate allo sviluppo e all’applicazione dimetodologie per l’analisi della distribuzione spaziale dellapericolosità e del rischio in aree antropizzate legate aprocessi di versante a rapida evoluzione (crolli in roccia efrane per saturazione della coltre superficiale). Per lavalutazione della pericolosità e per l’impostazione didifferenti scenari di rischio risulta di primaria importanza lacorretta comprensione delle dinamiche evolutive diversante, anche ad andamento lento e dei meccanismi checontrollano la rottura e l’innesco dei fenomeni gravitativi,sia per l’interpretazione dei fattori predisponenti, sia per la

previsione delle intensità, delle velocità e dei meccanismiche ne governano la propagazione. Gli studi ed approfondimenti finora effettuati sono statidunque finalizzati alla caratterizzazione geotecnica,geomeccanica, dinamica e idrologica di aree interessate daconclamati dissesti idrogeomorfologici o di porzioni diterritorio contraddistinte da un’elevata propensione aldissesto. Per quanto riguarda la valutazione del rischio da cadutamassi sono stati realizzati e adottati modelli in grado diconsiderare l’influenza esercitata dalla topografia sulladispersione delle traiettorie dei massi in caduta. A talescopo sono stati prodotti modelli digitali del terreno siamediante tecniche di rilievo tradizionali(aerofotogrammetria, GPS, stazione totale), sia a partiredall’elaborazione delle nuvole di punti ottenute con laserscanner terrestre. Oltre alla generazione del modellodigitale delle altezze (DEM), fra i prodotti derivanti dalprocessamento delle scansioni laser è risultato di grandeimportanza l’acquisizione di un immagine solidageoreferenziata sulla quale sono state effettuate misure deiparametri geomeccanici della parete e caratterizzatidimensionalmente gli elementi litoidi a stabilità precaria,anche in zone inaccessibili. Nell’ambito dello studio dei fattori di innesco di franesuperficiali a rapida evoluzione, le attività si sono focalizzatesu dissesti recenti o storicamente documentati per i qualisono state individuate le condizioni critiche che hannoportato il versante a rottura ed innescato la colatadetritica. In particolare, si è fatto uso di modelli di stabilitàbidimensionali e tridimensionali, introducendo i parametrifisico-meccanici ricavati da prove in sito e di laboratorio esono stati simulati i processi di infiltrazione verticale e laconseguente saturazione e perdita di resistenza al taglio aseguito di eventi meteorici. Le possibili modalità diespandimento delle colate detritiche e le caratteristiche deldeposito finale, sono state valutate attraverso l’utilizzo dicodici di calcolo in grado di simulare il processo dipropagazione in aree interessate da eventi dissestivi noti;ciò ai fini della corretta calibrazione (back analysis) deiparametri di input e caratterizzazione delle proprietàreologiche del materiale. Si è cercato così di promuoverel’integrazione delle informazioni derivabili da modelli

Esempi di frane per colamento rapido della coltre superficiale; dopo la fase di innesco si ha, in genere, una evoluzione in colata detritica molto fluidache si propaga verso valle con velocità elevate.

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idrologici e modelli dinamici previsionali di evoluzione inmassa del fenomeno franoso (runout analysis), per arrivarea determinare la probabilità di innesco degli stessi, avendoconsiderato l’insieme dei fattori predisponenti. I risultati delle attività condotte a scala locale hannoconsentito di acquisire una maggior consapevolezza suifattori che concorrono nell’innesco dei dissesti della coltre

superficiale e in roccia. La definizione dei parametriambientali che concorrono a determinare la propensionedel territorio all’innesco di fenomeni gravitativi hapermesso lo sviluppo di modelli e procedure dielaborazione, totalmente o parzialmente integrati inambiente GIS, per la valutazione, a scala provinciale, dellacomponente pericolosità di cui si compone il rischio.

Sinistra: interfaccia del modello DOWNROCK, sviluppato in ambiente ESRI ArcInfo, che permette di valutare, secondo un approccio zenitale, le aree di possibile propagazione di crolli in roccia. Destra: modellazione dei fenomeni di caduta massi utilizzando il modello cinematico HY-STONE (Crosta et al., 2004) in grado di simulare le possibili traiettorie tridimensionali di blocchi rocciosi.

Sinistra: area e spessori di deposizione derivati dall’applicazione del codice DFWalk (Gamma, 2000). Destra: simulazione di collasso catastrofico(runout analysis) ottenuta con il codice DAN-W (Hungr, 1995).

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Per confermare la corretta taratura dei modelli previsionali,gli stessi sono stati e saranno ulteriormente sottoposti aduna procedura di validazione, tramite indagini di dettagliocon approcci tradizionali affiancate a tecniche di remotesensing, tra cui l’elaborazione interferometrica di immaginiradar terresti o rilievi con laser scanner, anche in ottica di monitoraggio. Si citano, a titolo esemplificativo,rilievi laser scanner ad alta risoluzione con esperienze dimodellazione strutturale 3D, su base numerica, di paretirocciose instabili eseguiti in Val Divedro, applicazioniinterferometriche da GB-In-SAR nell’ambito di progetti dimonitoraggio di aree franose (in Comune di Baveno), oltreal monitoraggio strutturale di frane complesse (DGPV) inValle Antigorio mediante verticali inclinometriche epiezometriche in fori di sondaggio spinti a oltre 100 metridi profondità. L’obiettivo teorico è rappresentato dalla determinazionedella distribuzione eventi dissestivi secondo un processoanalitico che riguarda l’identificazione tipologica, lagrandezza dei fenomeni (intensità/severità), i fattori causali,la distribuzione areale (evoluzione cinematica), i tempi diricorrenza. Lo sviluppo futuro consiste nella messa a puntodi procedure per la quantificazione della vulnerabilità edell’antropizzazione in modo da generare, in manierasemiautomatica, una zonazione del rischio a scala dell’interoterritorio, quale supporto informativo e metodologico diriferimento, utile per la pianificazione e la gestione delterritorio.

Sinistra: interfaccia del modello per la valutazione della propensione al dissesto in roccia. Destra: applicazione del modello e validazione deirisultati tramite confronto con i blocchi instabili individuati da ispezioni dirette in parete (stelle blu). Si noti la buona corrispondenza tra learee ad elevata propensione al dissesto (rosso) e i volumi rocciosi effettivamente instabili.

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Applicazione di tecniche interferometricheda satellite di tipo Persistent Scatterer inRegione Lombardia

Massimo Ceriani1, Claudia Meisina2 , Davide Notti2,

Andrea Zaccone1, Francesco Zucca2

1 Regione Lombardia, D.G. Protezione Civile, Polizia Locale e Sicurezza, U.O.Sistema Integrato di Prevenzione, Milano2 Università di Pavia, Dipartimento Terra e Scienze Ambientali, Pavia

Negli ultimi anni hanno avuto un rapido sviluppo letecniche di interferometria SAR di tipo Persistent Scatterer(PS) applicate allo studio dei processi geologici a cinematicamolto lenta quali frane (Colesanti e Wasowski, 2006; Cascini etal 2010), subsidenze (Herrera et al, 2007), tettonica(Bürgmann, et al, 2006), ecc... In particolare si sono andatesempre più diffondendo le analisi a scala regionale dei PS,nelle quali grandi moli di dati (milioni di punti) sonodisponibili su territori molto vasti (migliaia di km quadrati)spesso con caratteristiche geologiche, morfologiche moltoeterogenee. Questa mole di dati richiede l’elaborazione diprocedure che permettano di individuare le zone (areeanomale) potenzialmente più interessanti ove la presenza dimovimenti con una certa entità e distribuzione spazialesono indice di un potenziale geo-processo (Meisina et al,2008). Il lavoro descrive il processo ed i risultati dell’analisi di datiPS in Regione Lombardia. L’interpretazione dei dati hapermesso di verificare la validità della tecnica PSnell’individuare e descrivere i processi geologici su unterritorio ampio (circa 15.000 km2) ed eterogeneo dalpunto di vista geologico e geomorfologico, di uso del suoloe di geo-processi presenti. Un particolare approfondimentoè stato fatto sulle possibilità e limiti dei dati PS peraggiornare l’inventario dei fenomeni franosi anche con lostudio di alcuni siti di dettaglio. La presenza di dati SARelaborati con diverse tecniche (PSInSAR e SqueeSAR) edifferenti sensori (ERS e RADARSAT) ha permesso unavalutazione sull’evoluzione delle tecniche di processamentodel dato in termini di aumento di densità di dato e diverifica delle potenzialità delle serie storiche (TS) dei PS.In Lombardia sono stati analizzati i dati PS per le zone

montane (Alpi e Prealpi), collinari (Oltrepò Pavese) e dipianura, elaborando i dati dei satelliti ERS (1992-2001) eRADARSAT (2003-2010) processati sia con la tecnicaPSInSAR™ (Ferretti et alii, 2001) che con la più recenteSqueeSAR™ (Novali et alii, 2009). In particolare il datoprocessato con la tecnica SqueeSAR permette di ottenereinformazioni da un numero maggiore di bersagli (DistributedScatterer - DS) in aggiunta ai tradizionali persistent scatterer(PS). L’analisi ha permesso di creare un database di circa2.900 “aree anomale” nelle quali i movimenti registrati daiPS/DS sono stati associati a possibili processi geologici o acedimenti di strutture antropiche. I risultati (Tabella 1) mostrano che nelle aree montane ecollinari le frane rappresentano il principale processoindividuato; nelle Alpi e nelle Prealpi sono anche presentimovimenti legati all’instabilità di detrito di versante. Nellezone di pianura e di fondovalle i movimenti misurati sonoessenzialmente connessi a problemi di singoli edifici, acedimenti per applicazioni di carico legate a nuovecostruzioni e talvolta a subsidenze più estese. Il dato PS/DS è stato utilizzato per aggiornare l’inventariodelle frane IFFI in termini di aggiunta di nuove frane,modifica dei limiti e dello stato di attività. Vengono inparticolare riportati gli esempi relativi all’Oltrepò Pavese ea parte della Provincia di Brescia. Le frane con dato PSsignificativo in Lombardia, come in altre zone, sono innumero limitato (figura 1) e fra queste, quelleeffettivamente analizzabili sono solo le frane a cinematismolento: DGPV, colamenti lenti, frane complesse escivolamenti roto-translazionali. I PS/DS tuttaviapermettono di ottenere informazioni sul movimento di unnumero maggiore di frane rispetto ai sistemi dimonitoraggio tradizionale, anche se in corrispondenza difrane meno interessanti dal punto di vista del rischio e nonin tempo reale. L’analisi statistica ha anche permesso dievidenziare alcune caratteristiche del dato e dei sensoriSAR. Nell’area in esame, ad esempio, l’uso combinato dientrambe le geometrie di acquisizione e di più satellitiaumenta la densità di dato PS/DS e di conseguenza ilnumero di frane analizzabili. La scomposizione delmovimento nelle componenti orizzontale (E-W) e verticalee l’analisi delle serie storiche (TS) ha permesso di otteneremaggiori informazioni sulla dinamica temporale di alcunefrane e la loro correlazione con le precipitazioni e ciclistagionali.

Tabella 1- Risultato dell’interpretazione delle Aree Anomale in Regione Lombardia suddivise nei principali settori geomorfologici

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Figura 1 - Percentuale di frane con almeno 1,2 e 3 PSnell’Oltrepò Pavese suddivise per sensore e geometria diacquisizione. RA = Radarsat Ascendente; RD = RadarsatDiscendente; ED = ERS Discendente; EA = ERS Ascendente

L’aggiornamento, seppur limitato ad un numero moltoristretto di frane (non più di qualche decina), si è mostratoutile evidenziando alcuni processi difficilmente rilevabili ecartografabili con altri strumenti di analisi/monitoraggio delterritorio. Fra i vari casi analizzati si può citare il caso diCrociglia (PV). L’abitato di Crociglia si trova nell’AppenninoPavese in una zona caratterizzata da formazioni flyschoidi(Calcare di M. Cassio) e argillose (Argille Varicolori).L’abitato sorge su una grande frana di tipo complesso, tipicadella zone appenniniche catalogata nell’inventario IFFI comeinattiva. Il dato PS evidenziava tuttavia la presenza dimovimenti “consistenti” (1 cm/anno) proprio incorrispondenza dell’abitato. La presenza di entrambe legeometrie di acquisizione ha permesso la scomposizionedel moto evidenziando una forte componente orizzontalein linea con il pendio poco acclive. L’analisi delle seriestoriche ha permesso di rilevare movimenti che hanno unciclo stagionale con accelerazioni in corrispondenza diparticolari periodi di elevata piovosità. Al dato PS si sonoaggiunti l’analisi di foto aree, sopralluoghi su terreno perrilevare evidenze geomorfologiche ed edifici lesionati e

analisi di studi pregressi. L’analisi di tutti i dati a disposizioneha permesso di individuare in corrispondenza del paese unafrana classificata come attiva che è stata aggiuntaall’inventario IFFI (Figura 2).

Bibliografia BÜRGMANN, R., HILLEY, G., FERRETTI, A. AND NOVALI, F. (2006)- Resolving vertical tectonics in the San Francisco Bay Area frompermanent scatterer InSAR and GPS analysis. Geology 34 pp. 221–224.COLESANTI, C. AND WASOWSKY, J. (2006) - Investigatinglandslides with space-borne Synthetic Aperture Radar (SAR)interferometry - Eng Geol., 88, 173-199.CASCINI, L., FORNARO, G. AND PEDUTO, D. (2010) - Advancedlow- and full-resolution DInSAR mapgeneration for slow-moving landslide analysis at different scales.FERRETTI, A., PRATI, C. AND ROCCA, F., (2001) - Permanentscatterers in SAR interferometry, IEEE Transactions of Geoscience ofRemote Sensing, 39, 8–20.MEISINA, C., ZUCCA F., NOTTI, D., COLOMBO, A., CUCCHI A.,SAVIO G., GIANNICO, C. AND BIANCHI, M., (2008). Geologicalinterpretation of PSInSAR data at regional scale. Sensors 2008, Volume8(11), Page 7469-7492.NOVALI, F., FERRETTI, A., FUMAGALLI, A., ROCCA, F., PRATI C., CIAND RUCCI, A. (2009) - The Second Generation PSInSAR approach:SqueeSAR. ESA FRINGE09 Proceedings.HERRERA, G., TOMAS, R., LOPEZ-SANCHEZ J.M., DELGADO, J,MALLORQUI, J.J., DUQUE S. AND MULAS, J. Advanced DInSARanalysis on mining areas: La Union case study (Murcia, SE Spain)Engineering Geology 90 (2007) 148– 159.

Figura 2 - Frana aggiunta (in rosso) all’inventario IFFI a seguito delle analisi di dettaglio del dato PS (SqueeSAR)

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La gestione ed i controlli delle BuoneCondizioni Agronomiche ed AmbientaliEU PAC per la protezione dei suoli e delle acque: le potenzialità deltelerilevamento e della geomatica

Livio Rossi

SIN Srl, Roma

Per la gestione ed i controlli dei sussidi annuali EU agliagricoltori l’AGEA, l’Agenzia di pagamento Italiana, èsupportata dalla società pubblico/privata SIN, che hal’obiettivo di sviluppare anche metodi e tecniche innovativi,in particolare per la Condizionalità agro-ambientale e perle cosiddette norme di Buone Condizioni Agronomiche edAmbientali. Il regolamento EC 73/2009 prevede ad esempio, a partiredal 2012, un buffer di vegetazione naturale che fiancheggi icorsi d’acqua sulle aree agricole, al fine di ridurre ominimizzare l’erosione e l’inquinamento da fertilizzanti efitofarmaci nel reticolo idrografico superficiale.Grazie anche Convenzione di collaborazione tecnico-scientifica in essere tra AGEA-SIN e JRC di Ispra, sono incorso nuovi test e studi di fattibilità specifici per:migliorare la conoscenza e gli obiettivi della protezionedell’agro-ambiente identificate la fattibilità degli obblighi per gli agricoltori e icomportamenti “virtuosi” da premiaresviluppare nuovi metodi di controllo integrare le informazioni territoriali esistenti, creandoconoscenza e collegamento tra gli utentisupportare la protezione dei suoli, delle acque, dellabiodiversità e contribuire alla mitigazione dei cambiamenticlimatici globali.I temi della presentazione riguardano i criteri di definizionedei corsi idrici e dei loro sotto-bacini, l’identificazione dellezone di applicazione della norma, le aree di rischio,l’ampiezza del buffer di vegetazione da creare, gli indicatoridi efficienza, il tutto utilizzando: dati e tematismi giàesistenti, nuovi prodotti di telerilevamento e di geomatica. L’obiettivo principale è arrivare a decisioni condivise, siaper le metodologie applicate che per gli obblighi degliagricoltori a livello locale ed europeo, “ri-usando” dati eprodotti validati ed esistenti, sfruttando le nuove tecnologieSW e possibilmente a costi contenuti.

Carte tematiche e pianificazioneurbanistica: il Piano Strutturale delGovernatorato di Babilonia (Iraq)

Elena Cattarossi

Arkicom, Treviso

Il Governatorato di Babilonia, situato al centro dell’Iraq, sidistingue dal resto del Paese – per lo più desertico – per lapresenza di vaste aree irrigate e coltivate da cui provienelarga parte dei prodotti agricoli della Nazione. La suaimportanza strategica non è tuttavia legata solo agli aspettiagricoli, ma anche a quelli ambientali (la rete dei canali,l’Eufrate, il paesaggio della fitta coltivazione della palma dadattero) e storico-archeologici quali i resti dell’anticaBabilonia e alcuni siti di interesse religioso. Una Regionemolto complessa dunque, con un territorio dove è quantomai necessario ricercare la convivenza sostenibile tra gliinteressi economici ed ambientali.Per l’Iraq, dove per normativa la pianificazione parte con illivello attuativo dei Master Plan, il concetto di PianoStrutturale è una novità introdotta dalle società coinvoltenel progetto di Babilonia: Dar Al Imara (Baghdad), SGI –Studio Galli Ingegneria SpA (Padova), MED Ingegneria Srl(Padova) e Hanami Srl (Belluno). Il Piano Strutturale invece,secondo una consolidata gerarchia degli strumentiurbanistici, dovrebbe precedere il Master Plan e come tale

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formulare le strategie globali che saranno poi alla base deisuccessivi piani attuativi più dettagliati. Richiede un’analisimultisettoriale in cui ogni settore dialoga con gli altri inmodo da riuscire a proporre strategie di pianificazionecoerenti con quanto emerge, in contemporanea, per tutti isettori di una regione, non solo per questo o quel settoreconsiderati singolarmente.Il progetto è stato redatto in cinque fasi successive: Fieldsurvey, Data collection, Data analysis, Draft plan, Final planed è durato due anni circa. L’intervento proposto siconcentra sulle prime tre fasi ed in particolare sulla Dataanalysis, raccontando come si è arrivati a produrre la cartatematica del territorio attuale a partire dall’utilizzoincrociato dei diversi strumenti disponibili (geo database,carte tematiche varie di archivio, processazione di immaginisatellitari tramite remote sensing ecc.). Lo studio mostra come sia stato comunque possibile, anchein luoghi dove l’investigazione diretta e l’accesso sul camporisultano particolarmente difficili a causa di situazioni dinon sicurezza, ottenere “da remoto” un’analisi di basesoddisfacente per lo sviluppo delle successive fasi dipianificaziione.

Il processo di urbanizzazione e artificializzazione del territorio

Paola Bonora

Università di Bologna, Dipartimento di Discipline Storiche, Antropologiche eGeografiche

Il percorso di trasformazione del territorio e di costruzionedei paesaggi è dinamica plurimillenaria. Le diverse civiltàhanno disegnato sulla superficie della Terra i propri codicidesignativi conformandola ai propri scopi – economici,culturali, relazionali. Una stratificazione di segni epersistenze la cui decrittazione ci consente di conoscere,interpretare, progettare cambiamenti.Ma mentre nel passato la capacità trasformativa dell’uomoha operato entro spazi relativamente confinati e secondoparametri a modesta incidenza, la modernità ha scatenatouna accelerazione violenta del processo di occupazione eartificializzazione dei suoli. In una scheggia di tempominuscola rispetto ai tempi lunghi della storia della Terra, ilterritorio urbanizzato ha ribaltato e snaturato il rapportotra costruito e ambiente. Il contributo punta l’attenzione sullo “sprawl”, il fenomenoche vede l’urbano dilatarsi oltre i confini della cittàtradizionale per disperdersi e polverizzarsi nelle campagne.Un processo di copertura dei suoli che ha raggiunto sogliee ritmi allarmanti, implica infatti, oltre che significativicambiamenti economici e sociali, alterazioni sistemiche negliequilibri e nelle concatenazioni ecologiche. I prodotti del telerilevamento rappresentano l’indispensabilepresupposto conoscitivo per analizzare entità ecaratteristiche del fenomeno e consentire correlazioniscientifiche tra i diversi elementi in gioco.

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The importance of irrigation factor inthe alluvial fan of the Murghab river(Turkmenistan) from Bronze to Iron Age

Barbara Cerasetti

Università di Bologna, Dipartimento di Archeologia

In the present as in the past the life in Central Asia havebeen related to the erratic water supplies. Thanks to therecent intensification of archaeological work throughoutthe region and the combined support of GIS softwares andremote sensing, we are trying to relate the development ofurban settlement in the transition from Bronze to Iron Ageto the innovations in hydraulic engineering and water

management. The identification of several river forms onoptical and multispectral satellite imagery and aerialphotographs, along with the SRTM DEM of the area, helpedus to reconstruct the “history” of the river and itsinfluence on the settlement pattern during the 2nd-1st

millennia BC. We are strongly convinced that thereconstruction of a detailed model of the ancient riversystem is the main tool to understand the anthropicsettlement of the fan.

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Rilievi fotografici speditivi per la costruzione di Archivi InformativiMultimediali

R. Mingucci, C. Bartolomei, S. Garagnani, G. Bacci

Università di Bologna, Dipartimento di Architettura e Pianificazione del Territorio

Il rilievo fotografico d’Architettura rappresenta da sempreun valido strumento di documentazione dell’ambientecostruito, in ragione della propria immediatezza di utilizzo edella capacità intrinseca di presentare lo spazio.La possibilità, fornita da programmi informaticidall’affidabilità oramai consolidata, di generare vistepanoramiche esplorabili in modo interattivo è ilfondamento visuale degli AIM (Archivi InformativiMultimediali).In tale struttura digitale confluiscono informazioni di tipoalfanumerico, comprensive di immagini ottenute tramitemosaicature grafiche di scatti differenti: la natura interattivadegli AIM garantisce in un momento successivol’associazione di schede informative a queste immaginiimmersive, rendendo gli archivi capaci di raccogliere diversetipologie di dati.L’utilizzo di fotografie ricavate da scatti in quota, attraversol’utilizzo di apparecchiature mini UAV radioguidate,consente di raggiungere un’ulteriore estensione del campodi applicazione dei modelli panoramici, coi quali diviene piùagevole documentare situazioni poste in contesti di difficileesplorazione, ad una distanza ragionevole e con un livello didettaglio che sfuggirebbe alle riprese classiche da aereo oda elicottero.La versatilità e la rapidità con le quali si possonorecuperare grandi quantità di informazioni visuali, rendonole immagini in quota racchiuse negli AIM un indice graficoideale per comunicare con immediatezza la configurazionee la collocazione di elementi architettonici, di decori, distati di ammaloramento, di stratificazioni temporali esuperfetazioni anche per interventi di progetto.I fronti di sviluppo per questo processo di acquisizione ecatalogazione delle informazioni, spaziano dallamodellazione speditiva d’architettura (per la quale sipossono generare scenari urbani virtuali esplorabili dall’altoe da angoli diversi) alla documentazione di monumenti oedifici di interesse storico-artistico, senza la necessità dipredisporre elementi invasivi come ponteggi o cestellidestinati al posizionamento delle fotocamere.

Bibliografia

R. Mingucci, La comunicazione del progetto nell’era digitale. InDISEGNARECON Vol. 1 n.1. Bologna 2008.

H. Pueschel, M. Sauerbier, H. Eisenbeiss, A 3D Model of CastleLandenberg (CH) from combined photogrammetric processing ofterrestrial and UAV-based images, ISPRS Congress, Beijing, China 2008.

L. Barazzetti, F. Remondino, M. Scaioni, Fully automated UAV image-based sensor orientation. Int. Archives of Photogrammetry, RemoteSensing and Spatial Information Sciences, Vol. 38(1). ISPRSCommission I Symposium, Calgary, Canada 2010.S. Brusaporci (a cura di), Sistemi informativi integrati per la tutela, laconservazione, e la valorizzazione del patrimonio architettonico eurbano. MIUR PRIN COFIN 2006, Gangemi, Roma 2010.

Lineamenti evolutivi del Delta dell’Ural(Mar Caspio, Kazakhstan)

G. Gabbianelli, L. Cantelli, F. Scarelli, G. Marcheselli

Università di Bologna, Dipartimento di Scienze della Terra e Geologico-Ambientali

Nel quadro del “Progetto Ural River Park” (URPP), svoltoin collaborazione tra Università di Bologna, Delta del Po,RER, GEF- UNDP e Ministero dell’Ambiente kazakho grazieal supporto di ENI E&P, si sta completando la proposta perla realizzazione di una “Riserva per la BiosferaUnesco/MAB- Ramsar” a tutela e salvaguardia dell’area delDelta dell’Ural. Questa zona del Mar Caspio nord-orientaleè caratterizzata da un’elevatissima biodiversità e habitatmolto diversificati (dall’elevata meandrizzazione dellaporzione terminale dell’asta fluviale antistante il sistemadeltizio, alle circostanti estese zone umide con i prospicientifondali marini poco profondi), che ne fanno uno degliecosistemi più particolari ed importanti del mondo. Ilprogetto è incentrato sulla pianificazione e gestione dellazona deltizia e delle associate zone umide con il principalescopo di contribuire alla loro salvaguardia e sviluppo; tuttoquesto prestando particolare attenzione verso leinterrelazioni fra attività economiche (estrazione dipetrolio, industria petrolchimica e metallurgica, agricolturaed espansione urbanistica), verso i processi ambientali (ades. l’erosione costiera) e il loro impatto sugli ecosisteminaturali.A questo si aggiunga il fatto che il livello del Mar Caspio (il“lago” più esteso al mondo) si pone al di sotto del mediomare (“Caspian Datum” all’incirca -28 m rispetto al “BalticDatum” di riferimento regionale) e, soprattutto, presentasignificative e rapide variazione nel tempo. Nell’ultimosecolo sono state infatti rilevate oscillazioni dell’ordine didiversi metri; l’ultima di queste si è registrata all’incirca apartire dal 1977 ed ha portato il livello del Caspio a circa +2,5 m rispetto al periodo precedente. Non secondario

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l’effetto di ricorrenti fenomeni di “storm surges”,oscillazioni del livello dell’acqua nella porzionesettentrionale del Caspio dovute all’effetto del vento, chequi si osserva avere circa la stessa magnitudo (~2 m). Diqui, ovviamente, le conseguenti e rapide trasformazioniindotte su tutta l’area sotto il profilo fisico-geometrico, bio-ecologico e non ultimo, socio-economico (inondazioni).In quest’ottica ed a partire da un sistema ArcGIS, sonostate georeferenziate, integrate ed analizzate quattroprincipali categorie di informazioni:1) Cartografia storica 1800- 1950 a differenti scale;2) Carte topografiche russe 1978- 1980 a scala 1: 100.000;3) Immagini satellitari Corona 1966 e serie Landsat, Aster,Formosat e Quickbird;4) dati topografici vettoriali di varia tipologia e tematismo(vegetazione, batimetrie, sedimenti ecc.) che, nel loroinsieme, hanno permesso di ricostruire con buon dettagliol’evoluzione fisico- geometrica e i caratteri ambientalidell’area (rete idrografica moderna e storica, geomorfologiafluviale e deltizia, distribuzione e trasformazione “reedbeds” ecc.) negli ultimi due secoli circa.Per altro tali ricostruzioni hanno permesso di registrarecome il sistema deltizio, inizialmente caratterizzato da unageometria tipicamente “lobata”, si sia poi trasformato, apartire all’incirca dal 1950, in un sistema nettamente“digitato o a zampa d’uccello”, avvenuto a seguito dellarealizzazione di un canale navigabile di collegamento alporto fluvio-marittimo di Atyrau.Utilizzando ed integrando poi tali dati, unitamente adinformazioni socio-economiche, demografiche e normative,attraverso il software “NaturaServe Vista/ NSV”, è statopossibile giungere al raggiungimento degli obiettivi diconservazione richiesti a livello Unesco e Ramsar. NatureServe è un’organizzazione no-profit per laconservazione della natura con 30 anni di esperienza nellaraccolta e gestione dei dati sulla biodiversità e la cuimissione è di fornire una base scientifica per azioni diconservazione efficaci. NatureServe rappresenta unnetwork internazionale composto da oltre 75 membri diogni livello coinvolti in Programmi per il PatrimonioNaturale ed in Centri Informativi per la Conservazione. Ilsuo scopo non è solo la raccolta e la gestione diinformazioni dettagliate a livello locale su piante, animali edecosistemi, ma anche quello di sviluppare prodottiinformativi, strumenti di gestione dati e servizi per laconservazione al fine di contribuire al raggiungimento diobiettivi di conservazione locali, nazionali e globali.La base informativa ed il suo trattamento con questatecnologia di analisi consentirà di proporre quindi lacandidatura presso l’Unesco perché il Parco del Deltadell’Ural venga riconosciuto come Riserva per la BiosferaUnesco/MAB- Ramsar.

Studio Geoarcheologico del Parco Nazionale della Krka(Croazia) mediante immagini satellitarimulti temporali Landsat e ad alta risoluzione GeoEye

A. Campedelli1, M. Dubbini2, M. Martina3, F. Immordino3

1 Università di Bologna, Dipartimento di Archeologia2 Università di Bologna, Dipartimento di Discipline Storiche3 ENEA Bologna, Laboratorio Telerilevamento e GIS,

Il Parco Nazionale della Krka si trova nella regionemeridionale di Šibenik-Knin, in Croazia. Esso è statoistituito proprio per l’esigenza di tutelare l’area del fiume,da cui prende il nome, che attraversa centralmente laregione; ha una superficie di 109 km2 che comprende per3,5 km la parte sud del fiume Čikola e 46 km del corsofiume Krka dal suo sbocco nel canyon al margineoccidentale del Kninsko Polje al ponte di Skradin.Il fiume si trova in un’area carsica e il suo bacino ècompreso tra quattro campi carisici: Plavno polje, Kninskopolje, Kosovo Polje e Petrovo polje. L’area archeologica diBurnum si trova all’inteno del Parco Nazionale dell Krka,nella sua parte settentrionale, nell’altipiano in cui è inciso ilcanyon del fiume che taglia con le sue pareti verticali lelinee del rilievo, in una posizione eccezionale di controllosul facile attraversamento del fiume stesso, dove fucostruito un accampamento militare stabile, sul pianorodella riva destra. Questa era, infatti, una zona ottimale, unodei pochi punti di facile attraversamento del fiume e quindidi grande importanza strategica; il fiume Krka, definitocome Titius flumen nelle fonti storiche, segnava il confine trail territorio liburnico, sponda destra a nord, e il territoriodalmata sulla riva sinistra.Il castrum aveva forma rettangolare di 330 x 295 m conangoli arrotondati, ed era diviso in tre parti; rimangonoancora ben in vista le due arcate della basilica che siaffacciava sulla piazza forense. Il complesso monumentale fu costruito sopra i principia delcastrum tra la fine del I d.C. e l’inizio del II d.C; dal 2006 ilprogetto si è inserito in uno più ampio, coordinato dalCentro di Studi per l’Archeologia dell’Adriatico con sede aRavenna e ad Acquaviva Picena. L’approccio di ricerca è basato sulle indagini non invasive,non intrusive, per la conoscenza e la valorizzazione del sito.Il Laboratorio ha voluto quindi testare la validità di metodie tecnologie di analisi archeologica che non comportano ilricorso allo scavo, sia per incrociarne i risultati, sia perverificare, attraverso un riscontro stratigrafico, la possibilitàdi una migliore interpretazione dei risultati stessi dellemetodologie utilizzate. Attraverso il Progetto Burnum, si staanche cercando di intraprendere un percorso dimusealizzazione del sito archeologico per la creazioneeffettiva di un parco archeologico all’interno di quelloNazionale.

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Per l’analisi dell’area archeologica di Burnum, di tipogeoarcheologico, sono state utilizzate diverse immaginisatellitari: immagini Landsat che coprono un intervalloampio di tempo, dal 1972 al 2010, e un’immagine ad altarisoluzione GeoEye del 2010 (Figura 1). Le immaginiLandsat sono state classificate secondo quattro classi(vegetazione, acqua, urbanizzato–suolo nudo e roccia) per

inquadrare e interpretare il territorio e comprendernel’evoluzione multitemporale. Sono state eseguite ancheprocedure di image processing per migliorere le immagini edaumentare l’estrapolazione delle informazioni dalle stesse. I dati ottenuti sono stati inseriti in un Sistema InformativoGeografico (Figura 2) visualizzati e incrociati per ulterioriinterpretazioni.

Figura 1 - Immagine GeoEye 2010 a falsi colori (combinazione RGB 432), si nota come in corrispondenza e nelle aree limitrofedel sito archeologico vi sia una macchina tonale più scura rispetto al territorio circostante di tono più chiaro.

Figura 2 - Schermata relativa all’interfaccia grafica del software Qgis contenente, nell’area mappa, l’inquadramento del sitoarcheologico di Burnum (immagine GeoEye 2010) e classe vegetazione in colore verde)

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Il contributo del telerilevamento nella caratterizzazione ambientaledell’Oasi del Fayyum (Egitto)

Gabriele Bitelli, Emanuele Mandanici

Università di Bologna,, Dipartimento di Ingegneria Civile, Ambientale e dei Materiali

L’oasi del Fayyum, un’area topograficamente depressasituata sulla sinistra idrografica del fiume Nilo,circa 90 km a Sud-Ovest della capitale Il Cairo,costituisce senza dubbio un luogo privilegiato per valutareil contenuto informativo delle immagini satellitarimultispettrali ed iperspettrali per la caratterizzazioneambientale del sito a scala regionale e locale. Il presentelavoro, che si inserisce nel contesto di uno studiointerdisciplinare dell’area, pone l’attenzione su alcuni aspettidi grande rilevanza per il territorio in esame: la descrizionedella morfologia e della litologia superficiale delle areecircostanti il lago Qarun, il monitoraggio degli interventi dibonifica occorsi negli ultimi decenni, la valutazione dellostato di qualità delle acque del lago. Si tratta di aspettidistinti sotto il profilo metodologico, ma non disgiunti sulpiano concettuale, in quanto concorrenti all’equilibriodell’ecosistema.L’oasi del Fayyum si estende attualmente peroltre 1800 km2 e le superfici coltivate sono in continuaespansione, a seguito di molteplici interventi di bonifica ecanalizzazione. Infatti, benché caratterizzata da una estremascarsità di precipitazioni (meno di 30 mm/anno), essa èuna delle regioni più fertili e produttive dell’Egitto, graziealla presenza di opere idrauliche che, oggi come in passato,adducono le acque del Nilo. La parte più settentrionale emaggiormente depressa è occupata dal lago Qarun, la cuisuperficie si colloca approssimativamente alla quota di 45metri al di sotto del livello del mare e la cui profonditàattuale non supera gli otto metri. Il suo livello èstrettamente controllato dalle opere di regimazione ecanalizzazione delle acque in ingresso, la gestione delle qualiha un forte impatto sia sull’uso del suolo che sulla qualitàdelle acque. Il lago soffre oggi di forti problemi disalinizzazione ed eutrofizzazione.L’area è di notevole interesse anche da un punto di vistaarcheologico. L’Università di Bologna è da tempo impegnatain ricerche e missioni di scavo su siti di epoca greco-romana, tra cui l’importante sito di Bakchias, posto sullaparte nord-orientale dell’oasi, su cui il Dipartimento diArcheologia è attivo sotto la guida del prof. S. Pernigotti.L’area in cui si trova il sito è situata al margine dell’oasi edè fortemente interessata dalle modificazioni del territorioin atto, che possono essere ben evidenziate da un’analisi diimmagini satellitari.Il problema della sostenibilità ambientale dello sfruttamentoagricolo intensivo dell’oasi è in sostanza un problema dideterioramento della qualità dell’acqua e della qualità deisuoli. Il potenziale danno alla produttività agricola si

intreccia qui ad un potenziale danno al patrimonio storico-artistico, altra fondamentale fonte di ricchezza per il paese.È un problema che richiede una adeguata conoscenza delcontesto geologico in cui questi terreni sono inseriti eduna capacità di monitoraggio degli interventi di bonifica inatto, entrambe conoscenze necessarie alla definizione di unpiano di sviluppo economico sostenibile.La sperimentazione condotta si avvale di immagini diarchivio Landsat, di immagini ASTER e di immagini ALI eHyperion appositamente acquisite. Su queste sono stateeseguite una classificazione litologica, un’analisi di changedetection ed il calcolo di alcuni parametri di qualitàdell’acqua. Nel suo complesso, la ricerca intende quindivalutare il contributo del Telerilevamento alla comprensionedelle dinamiche di interazione tra forzanti naturali, uso delsuolo e qualità delle acque.

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Il bacino dello Hamrjn tra archeologia e geologia

Serena Ticca

Università di Cagliari, Dipartimento di Scienze della Terra

All’inizio degli anni Ottanta, un’area, a circa trecentochilometri ad Est Baghdad e destinata a ospitare il bacinoidrico di uno sbarramento progettato sul fiume Diyāla, fuoggetto di una straordinaria campagna di scavi archeologicidi carattere internazionale.Il sito dello Hamrjn, che deve il suo nome alla catenamontuosa che lo separa a Sud-Ovest dall’Iraq, si dimostròimmediatamente ricco di reperti che testimoniavano lacontinuità insediativa sui suoi territori già a partire dal VImillennio a.C., con una fiorente fase di sviluppo incoincidenza con il periodo paleo-babilonese (2004-1595a.C.).La sua posizione strategica ne aveva anticamente decretatola natura di crocevia di culture, grazie al fatto che tre grandivie di comunicazione attraversavano il territorio, collegandol’Elam all’antica Mesopotamia verso Ovest e a Nuzi versoNord.Oltre all’interesse prettamente filologico e archeologico deisuoi ritrovamenti, quindi, anche la posizione geografica e lacomponente geologico-ambientale dei suoi territorioccuparono ben presto un ruolo centrale nellaricostruzione delle vicende storiche occorse nello Hamrjn. La componente geologica del sito si dimostra in questocaso triplicemente importante per la ricostruzione del suopassato e dei suoi processi evolutivi.In prima istanza per l’idrografia che in due diverse epochestoriche ne aveva condizionato le dinamiche insediative,disegnando nel giro di appena due millenni una nuovatopografia della zona compatibilmente alla migrazione dei

corsi d’acqua che ne solcavano i territori.Il terzo fattore interessante è certamente quello che hafatto dello Hamrjn un’area ideale per ospitare un bacino disedimentazione di terreni alluvionali fertili con unaconsistente falda acquifera, favorendo lo sviluppo delleattività agricole e di conseguenza della sedentarizzazionedella frequentazione umana nella regione.Tuttavia, la continua salinizzazione del suolo, causata in partedallo sfruttamento intensivo del terreno, oltre che la siccità,spinsero alla fine degli anni Settanta il Ministerodell’Irrigazione Iraqeno alla realizzazione della diga che conil suo bacino ricopre attualmente gli antichi siti delloHamrjn: un sacrificio necessario in una regione arida, dovel’approvvigionamento idrico era cruciale per lo sviluppodell’agricoltura e dell’allevamento, componenti essenzialidell’economia, soprattutto per le fasce di popolazione piùumili.La diga costruita dove il fiume Diyāla tagliava il JebelHamrjn è chiaramente riconoscibile nelle immaginisatellitari; poco più a valle, dopo soli 11 km, una brigliarallenta nuovamente il corso del fiume e ne spartisce ilflusso in due canali, il Khalis e il Sadr al-Mushtarak, destinatiall’irrigazione della zona a nord-est di Baghdad.Nel sito la componente geologico-ambientale e quellaarcheologica sembrano quindi intersecarsi, condizionandosia vicenda e confermando la necessità di uno studiointerdisciplinare, utile a stabilire i luoghi, i modi e i tempi diuna civilizzazione che con le sue vicende contribuisce adarricchire la storia del Vicino Oriente Antico.

Figura 1 - Carta dell’Iraq (tratta e modificata da “Atlante diArcheologia”, 1994) con ingrandimento del bacino dello Hamrjnsu foto satellitare e diga in evidenza (foto tratta da GoogleEarth)

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Geomorfologia e popolamento anticonella bassa pianura tra Dora Baltea e Scrivia

Pier Luigi Dall’Aglio1, Luisa Pellegrini2

1 Università di Bologna, Dipartimento di Archeologia2 Università di Pavia, Dipartimento di Scienze della Terra

Premessa e obiettivi dello studioLa lettura integrata condotta sulla fascia di pianura legata alPo e compresa tra la confluenza della Dora e quella delloScrivia, sostanzialmente coincidente con il territorio delParco del Po vercellese/alessandrino che finanziato il lavoro,ha preso le mosse dall’ormai consolidato presupposto cheesiste uno stretto legame tra la geografia fisica e le scelteinsediative operate dall’uomo nei vari periodi, larealizzazione delle infrastrutture territoriali e l’attivitàantropica in genere. Scopo precipuo dell’indagine è stato appunto quello diindividuare queste interrelazioni, evidenziando i meccanismiche hanno governato l’evoluzione del paesaggio.

Aspetti idro-geomorfologici e principaliemergenze faunisticheLo studio geomorfologico ha consentito di riconoscere lediverse unità fisiografiche che contraddistinguono questoterritorio, evidenziandone le caratteristiche e il diversosignificato, sia in relazione alla sua evoluzione morfologicasia alla presenza antropica. Sono stati così individuati edelimitati diversi ambiti formatisi in tempi diversi, ciascunodei quali presenta caratteristiche proprie, ma tuttisostanzialmente riconducibili, sia pure in misura e in modidifferenti, all’azione dei corsi d’acqua che solcano e hannosolcato questo settore della pianura. All’interno dei depositialluvionali olocenici è stato così possibile riconoscere trediversi ripiani, posti a quote differenti e separati tra loro dascarpate più o meno accentuate. A nord del Po, questiripiani olocenici si interpongono tra il fiume e il “LivelloFondamentale della Pianura”, di età tardo pleistocenica,collocato a quota superiore e costituito da depositi fluvialimessi in posto durante l’ultima grande espansione glaciale(Würm nell’area alpina). A sud, da Verrua fino a Casale, il Polambisce direttamente le colline del Monferrato, chelasciano successivamente il posto ad un’ampia pianuraterrazzata. Nella zona di Valenza, il Po, attraverso processierosivi, ha portato in luce anche le unità plioceniche checostituiscono il più diretto substrato dei depositi fluvialiquaternari. Ancora più a sud, in destra Tanaro, riprendono sviluppo idiversi ordini di ripiani olocenici racchiusi entro la pianurapleistocenica. Sulle superfici dei ripiani olocenici più recenti siriconoscono i segni lasciati dalle variazioni dei corsid’acqua, in primo luogo del Po, ma anche dei suoi principali

affluenti: Dora, Sesia e Tanaro.Il popolamento anticoParticolarmente evidente è il rapporto tra geografia fisica epopolamento antico in età romana, sia perché per questoperiodo la documentazione relativa alla distribuzione deivari insediamenti è particolarmente abbondante, sia perchél’occupazione del territorio da parte dei Romani haportato alla realizzazione di importanti infrastruttureterritoriali, i cui segni sono di norma riconoscibili nelpaesaggio attuale. Nel nostro caso, l’impianto delle risaie hacancellato molte di queste tracce, in particolare quelleriferibili alla centuriazione, ma non è riuscito a cancellarecompletamente il ricordo dell’antica rete stradale. Il sistema itinerario romano è in questa zona basato su duedirettrici principali: una a nord del Po e l’altra a sud delfiume e delle colline del Monferrato. Quest’ultima direttriceè costituita dal tratto della via Postumia, poi inglobato inaltre direttrici, tra Piacenza e Tortona e poi dalla via Fulviaper Asti e Torino. A nord del Po, e quindi nella zona che quici interessa più direttamente, passava invece la Pavia-Torino,citata in tutte le fonti itinerarie romane, sostanzialmenteimpostata sull’unità geomorfologicamente più elevata(ripiano pleistocenico) e, quindi, nelle zone maggiormenteriparate rispetto alle piene più disastrose. I due assi principali est-ovest dovevano essere collegati dabretelle nord-sud che attraversavano il Po là dove lecondizioni ambientali erano più favorevoli per quantoriguardava sia il guado del fiume che l’attraversamento dellecolline. Partendo da ovest la principale di queste zone èquella di Casale Monferrato, dove le colline siinterrompono per lasciare spazio ad una pianura all cuiestremità occidentale si trova appunto Casale Monferrato,mentre a nord del Po la pianura pleistocenica si avvicinanotevolmente al fiume.Tra Pomaro e Valenza il Po scorre di nuovo a ridosso dellecolline, mentre ad est di Valenza queste si allontanano e ilfiume, ingrossato dal Sesia, modifica il proprio alveodescrivendo meandri più ampi, costruendo isole e correndocomplessivamente più sinuoso, allargando anche la propriafascia di meandreggiamento. In corrispondenza di Valenza,tuttavia, questa fascia è ancora relativamente stretta, per cuila “strettoia” di Valenza è l’altra di quelle zone dovel’attraversamento del Po riusciva più agevole e doveesistevano meno pericoli di negative interferenze fra lastrada e le divagazioni e/o le piene del corso del fiume. Una situazione all’incirca analoga sussiste nella zona diBassignana, dove la fascia di più recente divagazione tornanuovamente a stringersi. Tuttavia, in questa zona il Tanaro,che scorre immediatamente a sud con un alveocaratterizzato da una forte instabilità, doveva, quanto menoin età romana, provocare qualche problema. Una conferma,sia pure indiretta, a questa ipotesi è data dall’inserimento diBassignana nella “Ixolaria Lomellina”, un’area che, come si èaccennato prima, in età medievale era caratterizzata daampie paludi e interessata da frequenti alluvioni e variazionidi corso non solo del Po, ma anche del Tanaro e, fino aduna certa epoca, anche del Sesia. Da questa breve descrizione appare evidente come le duezone di guado privilegiate siano in questo periodo quelle di

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Casale e di Valenza, dove non a caso esistono i dueprincipali centri di età romana: Vardacate e Valentia. E’dunque evidente come la viabilità condizioni ladistribuzione del popolamento, quanto meno a livello dicentri principali, ma come a sua volta sia condizionata dallageografia fisica. Il popolamento del settore era costituito da piccoli villaggie da fattorie isolate che dovevano, con ogni probabilità,inserirsi all’interno delle maglie centuriali. L’impianto dellerisaie ha cancellato completamente, come si è detto, letracce di questa antica organizzazione, così come haportato alla distruzione della maggior parte dei resti degliantichi insediamenti. In ogni caso sulla base delladocumentazione esistente è possibile riscontrare come ladistribuzione del popolamento romano e medievale a norddel Po sia influenzato dalla presenza dei diversi terrazzi, conuna disposizione prevalente sui terrazzi più alti, al sicurodalle normali ondate di piena. In quest’ottica si giustificaanche la scarsa copertura alluvionale riscontrata in quelloche è il principale sito pre-protostorico del territorio, cioèquello della necropoli dell’età del Bronzo di Pobietto, incomune di Morano Po.Anche il popolamento medievale ubbidisce alle medesimeregole, con un ancor più forte legame con la geografiafisica, e in particolare con i corsi d’acqua, nella bassaLomellina. Motore comunque del rioccupazione delterritorio sono le abbazie altomedievali di San Genuario,Lucedio, Breme e Acqualonga, tutte collocate in sitifortemente caratterizzati da un punto di vista dellageografia fisica. Accanto ad esse si collocano le diversevillenove fondate in età comunale, anch’esse comunquecollocate in siti particolarmente favorevoli all’insediamentoda un punto di vista geomorfologico.

ConclusioniComplessivamente la ricerca su questa fascia di pianura,così fortemente interessata dall’attività dei corsi d’acqua edove l’uomo negli ultimi due secoli ha modificatoradicalmente il paesaggio con l’introduzione dellacoltivazione intensiva del riso, ha messo in evidenza comel’integrazione tra la lettura geomorfologica e quella storico-topografica sia un momento fondamentale per ricostruirel’evoluzione del paesaggio e andare quindi a proporre deglistrumenti di gestione e valorizzazione territoriale, come èin parte stato fatto con l’allestimento a Frassineto Po di unCentro di Interpretazione del Paesaggio.

Miglioramento spaziale dellemappature termiche da immaginitelerilevate di aree costiere e trattifluviali

Sergio Teggi, Francesca Despini, Matteo Serafini

Università degli studi di Modena e Reggio Emilia, Dipartimento di Ingegneria

Meccanica e Civile

Una valida metodologia per il monitoraggio dei corpi idrici èrappresentata dalla mappatura termica delle superfici inquanto permette il controllo della qualità delle acque, laverifica dello stato attuale del corpo idrico e la prevenzionedi eventuali fenomeni di inquinamento termico.Il telerilevamento satellitare rappresenta uno strumento utileper la mappatura termica delle superfici idriche poichéconsente di monitorare ampie aree con costi ristretti. Illimite di questo strumento, però, è rappresentato dallarisoluzione spaziale dei sensori ad oggi esistenti, nonadeguata per l’analisi di zone costiere o di tratti fluviali. Per questo motivo è stato sviluppato ed implementato unalgoritmo, denominato SWTI (Sharpening Water ThermalImagery), per il miglioramento della risoluzione spaziale deipixel costieri delle immagini telerilevate nel TIR. L’algoritmopermette il miglioramento delle mappature termiche perogni pixel costiero, sfruttando la correlazione fra la radianzaemessa nel TIR e informazioni sullo stato di copertura delpixel ricavate a risoluzione spaziale migliore.L’algoritmo è stato applicato una prima volta a due immaginiASTER acquisite sul delta del fiume Po e sulla laguna diVenezia. L’algoritmo ha migliorato la risoluzione delle bandeTIR da 90 m a 30 m. Le informazioni richieste dall’algoritmosulla copertura della superficie a 30 m sono state ricavatedalle bande VIS–NIR dell’ASTER. In questo modo oltre il 10%in più di superfici idriche costiere e fluviali sono statemappate rispetto all’immagine originale a 90 m. La validitàdelle mappature termiche ottenute è stata valutataconsiderando l’errore statistico calcolato dall’algoritmostesso; tale errore è risultato confrontabile con l’accuratezzastrumentale dell’ASTER di circa 1 K. Questa valutazione èstata inoltre rafforzata confrontando le temperature stimatedall’algoritmo con quelle misurate da stazioni a terra. In questo momento è in fase di studio l’applicazionedell’algoritmo SWTI a immagini TIR MODIS. In questo casola risoluzione spaziale delle immagini viene migliorata da 1km a 250 m utilizzando le informazioni delle bande nel VNIRdel sensore. Per questa sperimentazione sono utilizzateimmagini MODIS acquisite simultaneamente a quelle ASTERutilizzate nella precedente applicazione. In tal modo lemappature termiche ASTER servono come valore diriferimento per valutare la bontà dell’algoritmo. In questolavoro sono mostrati e discussi i primi risultati ottenuti daquesto studio.Inoltre dal punto di vista dell’utilizzabilità a fini pratici dellemappature termiche, sono state definite alcune procedureobject oriented mirate ad indagini delle acque costiere e fluviali.

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Archeologia preventiva: metodologienon invasive per l’analisi di siti urbaniabbandonati

E. Bertacchini1, F. Boschi2, A. Campedelli2,A. Capra1, C. Castagnetti1, M. Dubbini3 E. Giorgi2, E. Ravaioli2,M. Ricciardone2, I. Toschi1, M. Silani2

1 Università di Modena e Reggio Emilia, Dipartimento di Ingegneria Meccanicae Civile2 Università di Bologna, Dipartimento di Archeologia3 Università di Bologna, Dipartimento di Discipline Storiche, Antropologiche e Geografiche

Nell’ambito dell’archeologia preventiva, la preservazionedello stato di fatto e il mantenimento dell’attuale contestoin cui si trova il sito archeologico, risulta essere uano deglielementi principali per una corretta e dettagliata lettura delsito stesso. Tecniche geomatiche e geofisiche possonoessere di grande aiuto e molto spesso riescono a risolvereil problema dell’invasività dovuta agli scavi Vale a direindagare aree anche di grandi dimensioni, senza la necessitàprimaria di scavare per andare in profondità. Una fedelericostruzione geometrica tridimensionale del territorio,preferibilmente su scala multitemporale, evidenziasicuramente variazioni morfologiche che potrebbero dareinformazioni molto preziose anche in riferimento adinsediamenti passati. L’indagine geofisica, d’altro canto, puòrivelare informazioni del sottosuolo che altrimenti non siavrebbero. Addirittura, in condizioni ideali, si riesce aricreare una mappatura totale delle strutture presenti sottola superficie topografica. Integrando il dato geofisico con ildato geomatico si riesce ad ottenere un modello checomporta una lettura ancora più chiara che non con i duemodelli separati.Il Dipartimento di Archeologia, quello di DisciplineStoriche, Antropologiche e Geografiche dell’Università diBologna e il Dipartimento di Ingegneria Meccanica e Civiledell’Università di Modena stanno collaborando da ormai 5anni per l’ottimizzazione di queste analisi e procedure. Lesperimentazioni sono, ed attualmente sono, eseguiteprevalentemente in due siti:- il sito archeologico di Suasa (in Italia, nella regioneMarche), insediamento di epoca romana, dove già da moltianni il Dipartimento di Archeologia dell’Università diBologna sta lavorando;- il sito archeologico di Burnum in Croazia, all’interno delparco naturale della Krka, ove è stato rinvenuto in tempirelativamente recenti sempre un insediamento di epocaromana.I due siti sono entrambi caratterizzati dal fatto che sonostati completamente abbandonati nel corso dei secoli. Unastretta collaborazione con l’ente croato che gestisce ilparco nazionale, ha fatto sì che vi fossero le miglioriagevolazioni per portare avanti la sperimentazione.

Utilizzo di immagini satellitari perl’estrazione in automatico dei contornidi un lago

Francesca Guastaferro, Pasquale Maglione, Francesco Saveriano

Università degli Studi di Napoli “Parthenope”, Dipartimento di Scienze Applicate,Facoltà di Scienze e Tecnologie

I laghi sono masse d’acqua raccolte in depressioni dellasuperficie terrestre non alimentate dal mare. A secondadella tipologia di cavità originaria, i laghi possono essere didiversa conformazione, dimensione e forma.La regione Campania, con la legge 13 del 2008, istituisce ilPiano Territoriale Regionale (PTR). Tale piano, conriferimento al “Codice dei beni culturali e del paesaggio”(D. Lgs. n.42 del 2004), considera “aree di interessepaesaggistico i territori contermini ai laghi compresi in unafascia della profondità di 300 metri dalla linea di battigia edi territori elevati sui laghi stessi”. Conoscere i contorni diun lago, quindi, è prerequisito fondamentale per la correttadelimitazione della porzione di territorio da sottoporre avincolo paesaggistico. Aspetto, questo, di particolareimportanza, ad esempio, nella fase di pianificazione diinterventi sul territorio.Le immagini satellitari possono rappresentare un validostrumento nell’analisi morfologica delle unità territoriali e,nel caso specifico, di un lago. Infatti, esse offrono lapossibilità di acquisire estese porzioni di territorio a costicontenuti e anche con risoluzioni spaziali molto spinte.Inoltre, avendo l’utenza la possibilità di disporre di serietemporali diverse per una stessa scena, tali immaginipermettono di poter eseguire anche un’analisi dellaevoluzione morfologica nel tempo.In questo lavoro si considerano immagini telerilevate dasatellite per testare metodologie di estrazione inautomatico di features al fine di individuare i contorni di unlago presente nel territorio della regione Campania.

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Estrazione di informazioni sullamorfologia e sulla copertura delterreno da dati laser scanner terrestremulti-ritorno

Francesco Pirotti, Alberto Guarnieri, Antonio Vettore

Università degli Studi di Padova, CIRGEO – Centro Interdipartimentale diRicerca in Cartografia, Fotogrammetria, Telerilevamento e SIT , Legnaro (PD)

Sono entrati nel mercato dei sensori laser scannerterrestre (TLS - Terrestrial Laser Scanner) di ultimagenerazione che eseguono in tempo reale l’analisi delsegnale laser di ritorno, permettendo così di otteneremisure di molteplici ritorni da un singolo impulso emesso. Ildataset così ottenuto presenta quindi informazioniaggiuntive rispetto al TLS classico a tempo di volo; ovvero,oltre che le informazioni consuete che si ottengono dalrilievo TLS, come la geometria di ripresa, le coordinate tri-dimensionali dei punti, l’intensità di ritorno, la riflettanzadelle tre componenti del visibile RGB (da eventuale cameraa colori integrata), questo genere di sensori fornisce,similmente ai sensori equipaggiati su aeromobili, lasuccessione ordinale di ritorno (unico, primo di molti,intermedio o ultimo di molti), e l’ampiezza dell’impulso diritorno. Si può ipotizzare quindi di ottenere una miglioreseparabilità degli elementi che vengono rilevati (i.e.vegetazione, terreno ecc.) con conseguente possibilità diuna migliore classificazione dei punti rilevati.

Tabella 1 – Caratteristiche del rilievo

Area di studio Frana Brustolè - Comune di Arsiero(Vicenza)

Coordinate geog. WGS84 latitudine 45°47’57.82” longitudine 11°20’15.01”

Strumento Riegl VZ-400 c/camera

Lunghezza d’onda laser Infrarosso vicino

Range del rilievo 0,608 m - 431,1 m / 1,5 m – 400 m (reale/effettivo)

Nel lavoro proposto vengono analizzati i dati forniti da unrilievo con le caratteristiche riportate in tabella 1. Vieneutilizzato un filtro morfologico per estrarre il modello delterreno, e vengono successivamente classificati i punti perdistinguere la copertura del suolo (suolo nudo, convegetazione bassa, media ed alta) e valutare la densità ed iltipo di vegetazione. I risultati rilevano che le informazioni aggiuntive ottenutetramite l’analisi del segnale laser di ritorno forniscono unvalore aggiunto significativo per l’accuratezza dellaclassificazione dei punti, dando quindi un valore aggiuntoper le operazioni di segmentazione.

Figura 1 – Fase intermedia del filtro morfologico per l’estrazionedel piano terreno

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Contributi di stereofotogrammetriasatellitare per la produzione di cartografia topografica e geologicadel sito paleolitico di Melka Kunture(Etiopia)

Riccardo Salvini1, Mirko Francioni1, Silvia Riccucci1, Maria Cristina Salvi1 e Marcello Piperno2

1 Università degli Studi di Siena, Dipartimento di Scienze Terra e Centro di Geotecnologie, San Giovanni Valdarno (Arezzo)2 Università di Roma “Sapienza”, Dipartimento di Scienze dell’Antichità,Roma

Il sito archeologico di Melka Kunture si trova circa 50 km aSud di Addis Abeba nell’alta valle del Fiume Awash. Il sito,scoperto e segnalato per la prima volta nel 1963dall’idrogeologo G. Dekker, è considerato un complessostraordinario e unico della più antica preistoria africana perla sua lunga sequenza culturale (1,7-0,2 milioni di anni) eper la molteplicità e varietà delle situazioni archeologichepresenti nelle sue diverse fasi. Esso rientra nell’ambito deigrandi siti dell’Africa orientale conservati all’interno dellaRift Valley, che hanno permesso di ricostruire non soltantola storia delle trasformazioni anatomiche che condusseroalla diversificazione dei primi rappresentanti del genereHomo, ma anche gli eventi archeologici che documentanol’emergere delle più antiche tecnologie. Le prime ricerchesistematiche sono state portate avanti, dal 1965 al 1981, dauna missione archeologica franco-etiopica, sotto la guida diJ. Chavaillon; i lavori di scavo, interrotti per motivi bellici,furono ripresi nel 1992 e si sono protratte fino al 1995. Dal1999 una missione italiana, diretta dal Prof. MarcelloPiperno, lavora alla revisione e pubblicazione integrale dellagrande quantità di dati archeologici, geologici epaleontologici finora raccolti, all’elaborazione di un sistemaWebGIS (http://geoserver.itc.nl/melkakunture/index.asp) eallo sviluppo turistico del Museo e del Parco archeologicorealizzati. Proprio nel 2011, il sito paleolitico di MelkaKunture è stato inserito nella lista delle nuove aree diprotezione proposte dall’UNESCO. Dal 2006, grazie ad unprogetto EU Cultura2000, è in corso una collaborazionecon l’università di Siena per la realizzazione della nuovacartografia topografica e geologica in scala 1:10.000 alloscopo di supportare l’interpretazione archeologica nellaricostruzione paleo-ambientale del sito e nell’analisi didistribuzione degli antichi insediamenti e di conservare emonitorare il patrimonio archeologico.

Inquadramento geologicoIl sito archeologico di Melka Kunture, con un’elevazionecompresa tra 2000 e 2500 m s.l.m., si trova sul PlateauEtiope della Placca Africana il cui margine orientale èmarcato dal Main Ethiopian Rift che fa parte del più ampioEthiopian Rift costituendone il settore nord-orientale. Latettonica del rifting ha interessato l’evoluzione geologica delsito controllando anche l’andamento del Fiume Awash cheattraversa l’area di studio scorrendo verso ESE (Fig. 1).

L’abbassamento del rift etiopico è iniziato nel Miocenemedio con la formazione di semi-graben con diversaorientazione (Davidson and Rex, 1980; WoldeGabriel et al.,1990). La fossa tettonica più profonda e simmetrica,approfondita fino al Miocene superiore, è stata ampiamenteaddolcita da un riempimento vulcanico importante duranteil Pliocene ed il Quaternario, con frequenti eruzioni dicaldere che hanno anche ricoperto i margini dei pianoriadiacenti con tufi riolitici, trachiti e ignimbriti (Kazmin,1975). Tali sequenze sono ben visibili a Melka Kunture dovefasi vulcaniche sono alternate con fasi sedimentarie e fasi dierosione con un considerevole contributo dell’azioneclimatica ma sopratutto tettonica (Taieb, 1974; Chavaillonand Taieb, 1968). Il sito archeologico è ad Est di unaimportante faglia normale che ha creato una fossa tettonicasuccessivamente parzialmente colmata dai depositisedimentari e vulcanici pleistocenici. L’intera sequenzavulcanico-sedimentaria di Melka Kunture è riferibile ad unintervallo di tempo che va dal Miocene Superioreall’Olocene e attuale.

Materiali e MetodiPer la realizzazione della carta geologica dell’area è statainizialmente realizzata una carta topografica alla scala1:10.000 utilizzando due stereocoppie di immagini satellitariIKONOS II, del tipo Standard Stereo 1m Pansharpened, inun’area di circa 100 km2. Il processo di orientamento esterno delle immagini,secondo le procedure di fotogrammetria digitale, è statoeffettuato utilizzando i Rational Polynomial Coefficients, forniticon le immagini, e i dati acquisiti durante una campagnaGPS differenziale nella quale sono stati misurati GroundControl Points uniformemente distribuiti nell’area ed ubicatiin zone ben riconoscibili sulle immagini (es. spigoli di tetti inlamiera, recinti di tukul). La carta topografica è statarealizzata in stereoscopia secondo la convenzionecartografica etiope nel sistema di riferimento assolutoUTM, sferoide Clarke 1880, datum Adindan, Zona 37 N.Sono stati rappresentati i seguenti tematismi: sentieri estrade, case e capanne, fiumi e canali, isoipse, punti quotati,scarpate e toponimi. Grazie all’uso di algoritmi diautocorrelazione tra pixel, è stato inoltre creato il ModelloDigitale di Elevazione (DEM) della zona, da utilizzare, dopoopportune correzioni in stereoscopia, per l’ortorettificadelle scene. Nella nuova base topografica, grazie alleortoimmagini, è stato rappresentato anche l’uso del suolocon riferimento alla Nomenclatura CORINE Land Cover di3° livello (Heymann et al., 1994) fotointerpretato alla datadi acquisizione delle immagini (Figura 1).La carta topografica, il DEM e le ortoimmagini sono statiquindi utilizzati come base di riferimento durante lasuccessiva campagna di rilevamento geologico che ha vistol’effettuazione di numerosi sopralluoghi caratterizzati daaccurate descrizioni, misure, foto panoramiche e didettaglio e dalla registrazione di coordinate 3D misuratemediante strumentazione GPS. Durante le fasi dirilevamento sono stati inoltre raccolti oltre 80 campioni diroccia per analisi petrografiche e paleontologiche.L’originale d’autore realizzato in campagna è statosuccessivamente verificato in stereoscopia e con tutta la

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cartografia geologica disponibile dalla letteratura (Kazimand Berhe, 1981; Beshawered, 2009; H/Mariam et al., 2007).Effettuate le necessarie correzioni, operate anche grazie allericognizioni effettuate sulle ortoimmagini e sul DEM, si èmigliorata la rappresentazione dei limiti formazionali,strutturali e di alcune features geomorfologiche (es.scarpate, alluvioni recenti). L’elaborato grafico el’allestimento per la stampa sono stati organizzati, gestiti ecurati in ambiente GIS.

BibliografiaDavidson A., Rex D.C. 1980, Age of volcanism and rifting inSouthwestern Ethiopia. Nature, 283, 657-658.WoldeGabriel G., Aronson J., Walter R. C. 1990, Geology,geochronology, and rift basin development in the central sector ofthe Main Ethiopian Rift. Geological Society of America Bulletin, 102,439-458.Taieb, M. 1974, Evolution quaternaire du basin de l’Awash (Riftéthiopien et Afar). Ph D. Dissertation, University of Paris VI.

Kazmin V. 1975, Explanation of the Geological Map of Ethiopia.Geological Survey of Ethiopia. Addis Ababa, 1.Chavaillon J., Taieb M. 1968, Stratigraphie du Quaternaire de Melka-Kunturé, vallée de l’Awash, Ethiopie. Premiers résultats. ComptesRendus de l’Académie des Sciences, Paris, 266, D, 1210-1212.Heymann Y., Steenmans C., Croisille G., Bossard M. 1994, CORINELand Cover project – Technical Guide. European CommissionDirectorate General Enviroment, Nuclear Safety and CivilProtection. ECSC-EEC-EAEC, Brussels.Kazmin V., Berhe Saife M. 1981, Geological Map of The Ethiopian Rift.Published by the Ethiopian Government, Ministry of Mine, Energyand Water Resource and Ethiopian Institute of Geological Surveys.Cartography by Wondm, B. and Agegnehu, C.C.Beshawered E. 2009, Geological Map of Akaki Beseka area. Publishedby the Ethiopian Government, Ministry of Mine and Energy.Geological Survey of Ethiopia.H/Mariam Mulugeta, Asegit Getaneh, Kifle Mariam Gashaw 2007,Geological Map of Addis Ababa City.

Figura 1 - Stralcio della carta topografica

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Figura 2 – Stralcio della carta geologica

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Evoluzione del litorale di Platamon (SS)nell’intervallo 1954-2010

Salvatore G. P. Virdis1, Leonardo Disperati2, 3, Giacomo Oggiano1, Angela Soggia2

1 Università degli Studi di Sassari, Dipartimento di Scienze Botaniche, Ecologiche e Geologiche, Sassari2 Università degli Studi di Siena, Centro di GeoTecnologie, San Giovanni Valdarno (Arezzo)3 Università degli Studi di Siena, Dipartimento di Scienze della Terra, Siena

In questo lavoro vengono illustrati i primi risultati di uno studio incorso che ha come obiettivo principale l'analisi quantitativadell'evoluzione del litorale di Platamona (Sassari) compreso tral’antica Torre di Abbaccurrente, ad ovest, e Punta Tramontana, adest. Lo studio si basa sull'impiego di metodi e strumenti dellaGeomatica, come telerilevamento, fotogrammetria digitale, laserscanning, GPS, integrati da nuovi rilievi di campagna ad elevatarisoluzione spaziale. In particolare sono stati acquisiti edelaborati: fotogrammi aerei (epoche 1954, 1968, 1977, 1988 e1997); ortofoto a colori ed in toni di grigio (epoche 1999, 2003,2006 e 2008); immagini satellitari IKONOS (2005) e SPOT5(2009); dati di direzione e velocità dei venti per la stazione diPorto Torres della rete mareografica nazionale per il periodo1988-2011; serie temporale dei valori di marea del mareometrodi Alghero appartenente alla rete mareometrica nazionale;cartografia topografica in scala 1:10.000 e storica (fine 1800);DTM da LiDAR (passo 1 m).Per quanto riguarda i dati di nuova acquisizione, sono stateeseguite due campagne di misura e campionamento: nel giugno2010 è stato eseguito, tramite laser scanner, stazione totale eGPS, un rilievo ad alta risoluzione spaziale della fascia litoraneaemersa per un'estensione di ca. 600 m; nell'ottobre 2010 è stata rilevata, tramite GPS, la linea di costa per un'estensione di ca. 10 km.Le attività principali finora svolte possono essereschematicamente riassunte nei seguenti punti: 1) realizzazione diun DTM a partire dalla carta topografica alla scala 1:10,000 e daidati LiDAR; 2) costruzione di modelli stereoscopici dellecoperture aeree ed estrazione delle relative ortofoto; 3) coregistrazione spaziale delle ortofoto d’archivio e delleimmagini satellitari; 4) post-elaborazione dellemisure GPS edinquadramento del rilievo in un sistema di riferimentointernazionale; 5) interpretazione visuale delle immagini per lacreazione del dataset multitemporale delle linee di costa; 6) analisi statistica a lungo e a breve termine dei risultati intermini di tassi di arretramento/avanzamento della linea di costae del limite di vegetazione; 7) valutazione bi-temporale degliapporti di sedimento a breve termine tramite confronto traDTM da laser scanner e LiDAR; 8) analisi delle variazioni dicopertura del suolo nella fasciacostiera tra le epoche 1955, 1977 e 2006.L'analisi ha consentito finora di individuare nell'area di studioquattro settori di costa con diverse tendenze evolutive. La porzione occidentale è caratterizzata da accrezione, in specialmodo nei tempi più recenti del periodo considerato; la spiaggiadi Platamona s.s. è sottoposta a erosione, con velocità che sisono ridotte negli ultimi anni; il settore in corrispondenza delfiume Silis nell'insieme è stabile; infine l'area orientale, pressoMarritza, dove l'erosione ha completamente asportato isedimenti sabbiosi già nel 1988 e, successivamente, non siregistrano processi di deposizione.

Ricerca co-finanziata dalla Regione Autonoma della Sardegna,L.R.7/2007 "Promozione della ricerca scientifica e dell'innovazionetecnologica in Sardegna", Progetto AMSICORA.

Telerilevamento e geomorfologia:elaborazione ed analisi di datiiperspettrali nell’area del Ghiacciaio del Miage (Valle d’Aosta)

Luigi Perotti, Paolo Zamparutti, Marco Giardino

Università degli Studi di Torino, GeoSitLab, Dipartimento di Scienze della Terra

Il sensore iperspettrale MIVIS (Multispectral Infrared andVisibile Imaging Spectrometer) acquisisce immagini dalleelevate potenzialità applicative per studi tematici inmolteplici campi grazie alla registrazione simultanea, ad altarisoluzione geometrica, di 102 bande nel visibile enell’infrarosso vicino, medio e termico acquisite da 4differenti spettrometri. La presenza di forti deformazionigeometriche, rendono però spesso problematico l’utilizzodel dato grezzo. La definizione della corretta geometriadell’intera scena registrata è quindi operazione preliminareindispensabile per un uso ottimale delle immagini MIVIS.Il gruppo di ricerca del GeoSitLab si è occupato dellacorrezione geometrica, mediante procedura diortoproiezione, di un set di immagini MIVIS relativeall’intero territorio della Regione Autonoma della Valled’Aosta. Sono stati testati tre diversi algoritmi diortoproiezione: due di tipo non parametrico (FunzioniPolinomiali Razionali e Reti Neurali, quest’ultimo sviluppatodagli autori) e uno di tipo parametrico (implementatoall’interno del software PARGE-RESE) in grado di utilizzare idati di assetto e posizione registrati al momentodell’acquisizione delle immagini (Figura 1).Il dato MIVIS così ottenuto è stato quindi processato per ilsuo utilizzo in ambito geomorfologico. La sua applicazione èstata scelta per la discriminazione della copertura detriticadel ghiacciaio nero e dei suoi versanti. Per l’impiego delleimmagini in ambito geomorfologico sono state necessarieelaborazioni di tipo radiometrico per correggere in partel’effetto di back scattering dovuto alla topografia. In questocaso sono stati testati due algoritmi differenti: il metodo delC-factor e il metodo del Coseno (Teillet & alii, 1982) checonsiderano l’assunzione rispettivamente di superfici non-lambertiane e lambertiane.Sulle immagini sono stati calcolati gli indici NDVI e NDSI inmodo da selezionare i pixel non appartenenti alla categoriaroccia/suolo e poterli escludere, attraverso l’uso dimaschere appositamente create, dalle successive operazionidi classificazione. Allo stesso modo, ricavando dai datiancillari l’ora esatta di acquisizione, è stata simulatal’insolazione (shadowing) presente sulla valle e sono statieliminati dalla classificazione i pixel che non hanno alcunainformazione radiometrica diretta. Infatti questi, quando noncorretti dalla correzione topografica, potevano presentareun errato valore radiometrico dovuto a fenomeni dibackscattering atmosferico.Nelle fasi di processamento delle immagini si è notatocome numerose bande presentassero una rumorositàpiuttosto elevata tale da impedire una corretta analisi deldato acquisito. Per sopperire a tale problema si è fatto usodella Fast Fourier Transform (FFT) al fine di individuare bandein cui fossero presenti sistematismi e artefatti derivantidalla conversione in formato digitale o da problemi legati alsensore CCD, generalmente concentrati nelle alte

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frequenze. Le bande così individuate, generalmenteacquisite dallo spettrometro 3, sono state escluse dallasuccessive analisi, un controllo visuale del risultato delleoperazioni è stato effettuato per valutare la bontà delprocesso (Figura 2).A seguito delle operazioni di processa mento il dataset diimmagini è stato ridotto di circa il 20-25%. Le immaginiottenute sono poi state classificate utilizzando 2 approcci:un di tipo qualitativo e uno di tipo quantitativo. Glialgoritmi impiegati per le classificazioni quantitative

Unsupervised Isodata e per le classificazioni Supervised SAM(Spectral Angle Mapper) I risultati ottenuti con taliclassificazioni sono stati contrastanti, mettendo in lucemolto bene alcuni grandi accumuli di frana presenti sullasuperficie del ghiacciaio, ma restituendo risultatidifficilmente interpretabili per quanto riguarda i versanti.Questo probabilmente dovuto alla non completacorrezione topografica delle immagini (topografia moltoarticolata) e alla debole variazione litologica nelle rocceaffioranti (Gneiss-Graniti).

Figura 2

Figura 1

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Per enfatizzare la variabilità dei dati e meglio visualizzare lecomponenti con maggiore riflettenza alle immagini è stataapplicata una trasformazione PCA (Principal ComponentAnalysis) condensando le informazione in un numerolimitato di bande, migliorando il rapporto SNR (Signal toNoise Ratio). Si è passati ad esempio da un dataset di 86bande a uno di 29 bande. Per enfatizzare le differentirisposte spettrali, visualizzabili come colori, si è fatto usodelle tecniche di Histogram Stretching, filtraggio e sintesiadditive (Figura 3).

I risultati ottenuti sono stati sintetizzati su una carta inscala 1:10000 (le dimensioni del pixel a terra erano di 5metri) e sono state validate con cartografia di terrenocoeva. Applicando diverse di sintesi alle immagini cosìprodotte e attraverso un lavoro di foto restituzione sulleimmagini prodotte è stato possibile caratterizzare sia lacopertura detritica, distinguendone le varie unità nonchéindividuare sui versati le litologie affioranti. In limitati casi èstato possibile individuare delle possibili aree sorgenti deldetrito rinvenuto sulla superficie del ghiacciaio (Figura 4).

Figura 3

Figura 4

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Individuazione delle precipitazioniestreme e creazione di scenari d’eventoper la gestione di emergenze a scalamondiale

A. Ajmar1, A. Albanese1, P. Boccardo1, F. Disabato2, R. Vigna2

1 ITHACA (Information Technology for Humanitarian Assistance, Cooperation and Action), Torino2 DITAG, Politecnico di Torino, Torino

Nell’ambito di un progetto di preallerta per eventi alluvionali,sviluppato dall’associazione ITHACA, è stato realizzato unsistema di individuazione in tempo reale delle precipitazioniestreme. Tale sistema è attualmente basato sull’uso di datisatellitari di precipitazione, elaborati in tempo reale a scala dibacino idrografico, e fornisce allerte legate a eventi estremi dipioggia a scala mondiale.Conclusa la realizzazione della prima versione del sistema, illavoro sta proseguendo nel proposito di fornire indicazioni dellearee alluvionate tramite la creazione di scenari d’evento. A talescopo, la metodologia di identificazione delle precipitazionicritiche è integrata con una seconda metodologia, incentratasull’analisi di dati telerilevati per il riconoscimento degli effetti aterra degli eventi alluvionali.L’utilizzo integrato di queste due metodologie permette diaffrontare la tematica delle alluvioni con un approccio rivolto almonitoraggio sia delle cause sia degli effetti sul territorio,fornendo in tempo quasi reale un’indicazione delle areealluvionate a supporto della gestione delle emergenze.

IntroduzioneLa ricerca oggetto del presente contributo si inseriscenell’ambito delle attività svolte da ITHACA a supporto delProgramma Alimentare Mondiale (PAM), la maggioreAgenzia operativa delle Nazioni Unite, nell’ambito dellagestione di emergenze ambientali nei paesi in via disviluppo.Il mandato del PAM è di intervenire, su richiesta dei governilocali, in caso di emergenze umanitarie, per mitigarne glieffetti tramite la distribuzione di aiuti a caratterealimentare e fornendo supporto logistico (accessibilità dellarete di comunicazione, predisposizione di magazzini di

stoccaggio, ecc.) all’intero comparto umanitario. ITHACAcontribuisce a tali attività fornendo supporto tecnologico intermini di dati e servizi a prevalente componentegeografica, in particolare a seguito di catastrofi naturali.

Sistema di individuazione delle precipitazioniestremeL’obiettivo principale del progetto è quello di ottenere unsistema di monitoraggio, sufficientemente semplificato maefficace, delle condizioni di criticità delle precipitazioni ascala globale, principalmente focalizzato sulle aree diintervento del PAM. A questo proposito è stato realizzatoun sistema che, utilizzando dati di precipitazione rilevati dasatellite, individui la criticità delle piogge in tempo reale ascala di bacino idrografico (Albanese et al., 2010).I dati di pioggia derivano dall’algoritmo Tropical RainfallMeasuring Mission (TRMM) Multisatellite PrecipitationAnalysis (TMPA) (Huffman et al., 2007). Fra i prodotti residisponibili, i seguenti vengono utilizzati dal sistema:la serie dei dati 3B42, che ha inizio dal 1998 e costituisce laserie storica di riferimento;la serie dei dati 3B42RT, costituita dai dati forniti con unritardo di 6-9 ore dall’acquisizione e utilizzati per ilmonitoraggio delle precipitazioni in tempo quasi reale.Entrambi i prodotti hanno una risoluzione temporale di 3ore e una copertura geografica globale entro i valori dilatitudine 50°N-S.Il layer geografico per i bacini idrografici è il dato USGSHYDRO1K, derivante dall’analisi del dato altimetricoGTOPO30 (Verdin, 1997).I dati di pioggia, originariamente attribuiti ad un grigliatoregolare di 0,25°x0.25° lat./lon., sono ricalcolati sui diversibacini idrografici operando una media pesata; tutte le analisisuccessive sono svolte a scala di bacino idrografico (Figura1b).La serie storica dei dati di precipitazione (prodotto 3B42) èstata elaborata al fine di determinare le curve di probabilitàpluviometrica per ciascun bacino idrografico. Tali curveforniscono la relazione tra la durata della pioggia d e larelativa altezza di precipitazione h, per un assegnato valore

Figura 1 - Flusso di lavoro del sistema di individuazione delleprecipitazioni estreme

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del tempo di ritorno T, che esprime il grado di rarità di unevento; nella pratica si considera un fascio di curve,ciascuna della quali corrisponde a un valore diverso deltempo di ritorno (Maione e Moisello, 2003).L’intera serie storica di ciascun bacino idrografico è stataconfrontata con le relative curve di probabilitàpluviometrica, al fine di individuare gli eventi diprecipitazione critica a partire dal 1998 (Figura 1c).La stessa procedura è utilizzata in tempo reale, perconfrontare i dati 3B42RT con le curve di riferimento e perverificare l’eventuale superamento di una soglia critica. Leallerte a livello mondiale sono visualizzate per mezzo diun’applicazione WebGIS (http://stage.ithacaweb.org/floods/).I bacini appaiono tematizzati applicando una scala di coloredal giallo al rosso, in base al livello di criticità (Figura 1d).

Creazione degli scenari d’eventoIl passo successivo è lo sviluppo di un modello che, per unadata intensità di pioggia, sia in grado di fornire scenari dellepossibili aree inondate. A tal fine è necessaria una primaverifica della correlazione tra gli eventi di precipitazionestorici, individuati con la procedura precedentementedescritta e gli effetti delle inondazioni a terra, di cui seguela descrizione.Per la valutazione degli effetti sul territorio, si utilizzal’algoritmo per l’estrazione automatica delle aree inondate,sviluppato da ITHACA, basato sull’analisi dei dati derivatidal sensore MODIS (Moderate Resolution ImagingSpectroradiometer), i quali garantiscono giornalmente dafebbraio 2000 ad oggi una copertura globale con unarisoluzione geometrica che permette di effettuare analisi ascala regionale.In particolare per la procedura di classificazione sono statiutilizzati dati di riflettività corretti dagli effettidell’atmosfera (i prodotti MOD09GQ e MYD09GQ -MODIS/Terra e Aqua Surface Reflectance Daily L2G Global250m SIN Grid).Per l’estrazione delle aree coperte da acqua è statautilizzata una procedura automatica, che prevede unaclassificazione delle aree ricoperte da acqua su basegiornaliera e la composizione temporale dei dati perperiodi di 10 giorni, in modo da ridurre l’incidenza delle

aree coperte da nubi e ovviare agli errori dovuti all’errataclassificazione delle ombre come corpi idrici (Disabato,2008; Ajmar et al, 2010) (Figura 2).Il risultato finale dell’aggregazione per decadi è un’immaginecontenente una classificazione a 3 classi rappresentativedella situazione a terra durante l’arco temporaleconsiderato: corpi idrici, suolo, nubi.La procedura di creazione degli scenari di evento è in corsoper l’area del Bangladesh, per il quale, in aggiunta al datoderivato da satellite, sono disponibili dati di precipitazioneda stazioni a terra che forniscono informazioni più accuratesugli eventi di pioggia. A partire dalla serie storica di talidati, disponibili dal 1979 al 2008, sono state tracciate lecurve di probabilità pluviometrica, come descritto inprecedenza, e individuati gli eventi di precipitazione chesuperano il tempo di ritorno di 2 anni. Al fine di correlare i dati di pioggia con gli effetti al suolo, glieventi estremi sono stati identificati dal 2000 e aggregatiper decadi, come per i risultati della classificazione delleimmagini satellitari. Per identificare le diverse correlazionipossibili, sono stati applicati diversi filtri selettivi, sia a livellotemporale che spaziale. Nel dettaglio, al fine di consideraregli effetti della propagazione dell’onda di piena, sono stateverificate le correlazioni sia per il bacino in cui l’evento si èverificato che per il bacino a valle e sia nella decadedell’evento che in quella successiva.Gli scenari creati per l’associazione tra le piogge a terra egli effetti al suolo, sono associati alle piogge derivate dasatellite, in modo da estendere la sua applicabilità a diversearee del mondo. Presupponendo infatti che eventimeteorologici simili producano effetti al suolo di magnitudocomparabile, sarà quindi possibile integrare l’attuale sistemadi monitoraggio delle piogge in tempo reale fornendo ilpossibile scenario d’evento.

BibliografiaAjmar A., Boccardo P., Disabato F., Giulio Tonolo F.(2010) - Nearreal time flood monitoring tool. Proceedings of the Gi4DM 2010Conference, Torino, 2-4 febbraio 2010.Albanese A., Boccardo P., F. Giorgi, N. P. Premachandra, O. Terzo,Vigna R. (2010) - Application of an Early Warning System for floods.In: Advances in Earth Observation of Global Change, EmilioChuvieco, Jonathan Li and Xiaojun Yang (Eds.), Springer, pp. 217 –237. ISBN 978-90-481-9084-3, e-ISBN 978-90-481-9085-0, DOI10.1007/978-90-481-9085-0.Disabato F. (2008) - Classificazione automatica di aree alluvionate.Proceedings of the ASITA Conference, l’Aquila, 21-24 ottobre2008.Huffman G. J., Adler R.F., Bolvin D.T., Gu G., Nelkin E.J., BowmanK.P., Hong Y., Stocker E.F., Wolff D.B. (2007) - The TRMMMultisatellite Precipitation Analysis (TMPA): Quasi-Global, Multiyear,Combined-Sensor Precipitation Estimates at Fine Scales. Journal ofHydrometeorology, Vol.8, pp. 38-55.Maione U., Moisello U. (2003) - Elementi di statistica per l’idrologia.La Goliardica Pavese. Pavia. pp. 299.Verdin, K.L. (1997) - A System for Topologically Coding GlobalDrainage Basins and Stream Networks. In: Proceedings, 17th AnnualESRI Users Conference, San Diego, California.

Figura 2 - Procedura di classificazione automatica delle aree alluvionate.

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Immagini satellitari ad alta risoluzioneper indagini geo-archeologiche:il caso di Karima (Nubia, Sudan)

Luigi Perotti1 Enrico Borgogno Mondino, Marco Piras

1 Università degli Studi di Torino, Geositlab, Dipartimento di Scienze della Terra, Torino

Da alcuni anni la geomatica è utilizzata come supporto perdiverse discipline, tra cui l’archeologia (geo-archeologia); inparticolare le immagini da satellite possono essereutilizzate come supporto in progetti di studio e analisi deisiti archeologici. In questo lavoro sono state utilizzateimmagini satellitari Quickbird e Aster, per la produzione diortofoto da sfruttare inizialmente come supportocartografico e tematico in un’area del Sudan (Nubia) neipressi della città di Karima. Il lavoro è stato suddiviso indue fasi: la prima di correzione geometrica e radiometricadell’immagine Quickbird mediante campagna GNSS erelativa procedura di ortorettifica. La seconda fase riguardal’utilizzo del dato corretto (anche radiometricamente) peranalisi spettrali finalizzate all’identificazione di evidenzecorrelate alla presenza di eventuali manufatti archeologiciancora sepolti e la loro relazione con l’ambientecircostante.

Progetto ESA EOPI ID 7430 - Scopertadi discariche tombate attraversoun’analisi GIS delle variazionimorfologiche, delle variazioni di temperatura, di umidità, di uso e copertura del suolo nelle province di Latina e Frosinone

Maria Ioannilli1, Maurizio Santoro2, Wegmüller Urs2,

Tazio Strozzi2, Alessandro Paregian3, Massimo Morigi4

1 Università di Tor Vergata di Roma – Dipartimento di Ingegneria Civile2 Soc. Gamma Remote Sensing, Worbstrasse 225 Gümligen Svizzera3 Soc. IN-TIME Srl (Innovation-technologies, Information and Methodologies for the Earth) Spin-off4 Dottorando in Geoinformazione presso l’Università di Tor Vergata –Dipartimento di Ingegneria Elettronica

IntroduzioneL’incremento della produzione di rifiuti nell’ultima metà delXX secolo in Italia ha restituito uno scenario agghiacciantecirca i sistemi illegali utilizzati per lo smaltimento illegale ela gestione dei rifiuti. Alcune Regioni, stante la situazioneemergenziale, dettata da una ormai non corretta gestionedel ciclo dei rifiuti, sono state commissariate. Uno deiprimissimi fascicoli presenti nel panorama italiano sullatematica dello smaltimento illegale di rifiuti attraversotecniche di tombamento degli stessi, è stato aperto pressoun Ufficio della Procura della Repubblica in Campania erisalente circa al 1980.Le discariche tombate (illegali interrate) sono divenute unapiaga ormai diffusa in molti paesi europei, indicate anche dascrittori come Roberto Saviano, Paolo Rabitti e RosariaCapacchione come uno dei profondi mali della nostraamata terra. La storia della gestione illegale di discarichetombate in Italia, definita dall’Organizzazione Mondiale dellaSanità (OMS) con interessi malavitosi, ha subito nel tempodifferenti modalità di esercizio. Risulta quindi evidente che,mentre le discariche controllate e incontrollate a cieloaperto dovrebbero essere oggetto di monitoraggio econtrollo delle Autorità Centrali e Locali preposte, lediscariche tombate, proprio perché per loro natura sonoopportunamente “mimetizzate”, sono in grado di rilasciaresostanze tossiche nelle varie matrici ambientali in unamodalità indisturbata e per un periodo indeterminato.Sorge allora la necessità, per tematiche legate alla salutepubblica e dell’ambiente e forse, in ultima analisi, anche allapoco ricercata sicurezza alimentare, di individuare unametodologia di analisi che permetta di perimetraregeograficamente tutte le possibili anomalie –chimico-fisicheprodotte da tali discariche. A tal proposito è statoproposto nell’ottobre del 2010 all’Agenzia Spaziale Europeaun progetto (ID 7430), ed accettato, che si prefigge diidentificare, con una buona approssimazione, tali elementinel territorio, ritenuti tra l’altro dalla Presidenza delConsiglio - Dipartimento della Protezione Civile Nazionale,in relazione diretta tra compromissione ambientale erischio di mortalità. Le conclusioni a cui giunge tale Organodello Stato, attraverso un suo studio iniziato nel 2004, è

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che: “l’analisi statistica ha permesso di rilevare un’associazionetra la presenza di siti inquinati e alcune criticità sanitarie…….le associazioni osservate, la loro consistenza e coerenza,suggeriscono che le esposizioni legate alla presenza di siti dismaltimento incontrollato/illegale di rifiuti, subite dallapopolazione nei decenni precedenti al 2002, giochino un ruoloimportante fra i determinanti della salute nelle Province diNapoli e Caserta”.

Obiettivi

I macro-obiettivi prefigurati nello studio sono due e sibasano sull’analisi dei dati telerilevati acquisiti nell’arcotemporale compreso tra il 1992 e il 2006, essi sono insintesi esposti:

- il primo obiettivo consiste nell’investigare una porzione diterritorio, nel caso specifico le provincie di Latina eFrosinone, attraverso un’analisi comparata dei DEMottenuti da dati SAR, acquisiti tra il 1992 ed il 2006, edimpiegando la tecnica dell’Interferometria Differenziale SAR(DInSAR). Gli status di riferimento morfologici sono statiidentificati nei Modelli Digitali del Terreno derivanti dallaCarta Tecnica Regionale (CTR), che sono statirispettivamente prodotti dalla Regione Lazio e restituiti construmenti rispettivamente analogici e digitali negli anni 1991e 2003. I risultati ottenuti saranno integrati in un sistemaGIS - omnicomprensivo dei dati di verità a terra. Attraversotale strumento, in questa fase, sarà possibile estrarre, equindi valutare, le evidenti variazioni della morfologia delsuolo. Ciò fornirà una mappatura dei siti da sottoporre acontrolli più approfonditi attraverso altre metodologie estrumenti.

- il secondo obiettivo è quello di, fermo restando le areeidentificate nella modalità di cui sopra, verificare la possibilecorrelazione tra: variazione della temperatura del suolo,l’umidità e la presenza di discariche tombate, questa voltaattraverso dati telerilevati multispettrali, iperspettrali e SAR(ampiezza). Il GIS includerà anche dati ausiliari (cartageologica, stazioni meteo, pluviometri…ecc), le banche datidell’Agenzia regionale(ARPA) responsabile, tra l’altro, delmonitoraggio delle discariche (inventario delle discarichecontrollate e incontrollate, cave e miniere…ecc.) e alcunecaratteristiche rilevate a terra con specifici strumenti(TDR, sistema gravimetrico, Georadar.. ecc.).

MetodiSono previsti due gradi di metodo che seguonochiaramente i macro-obiettivi, nei seguiti brevementedescritti.

• Per la costruzione dei DEM: dati SAR in banda C comeERS 1 e ERS 2 ed ENVISAT ASAR – uso della tecnica diInterferometria Differenziale SAR (DInSAR), softwareimpiegati DORIS e Gamma Remote Sensing.

• Verifica delle significative variazioni della morfologia -algoritmi di Map Algebra.

• Per la stima dell’umidità del suolo: analisi attraversosoftware commerciali dei dati SAR in banca C come ERS 1e ERS banda C ed ENVISAT ASAR, e dati multispettrali e

iperspettrali, quali SPOT-1, SPOT-2, SPOT-3, SPOT-4,Landsat-4, Landsat-5/MSS e TM, Landsat-7/ETM.

• Per il monitoraggio delle variazioni dell’uso e coperturedel suolo: analisi dei dati satellitari RGB e IR quali IKONOSo QuickBird, ortofoto AGEA e dati fotogrammetrici.

• Per la caratterizzazione delle anomalie termiche del suolo:analisi attraverso software commerciali dei dati nella bandadel termico quali ASTER e l’archivio dei dati MIVIS.

RisultatiLa durata totale del progetto è stimato in tre anni, ottobre2010-ottobre 2013, i risultati attesi afferisconoall’individuazione di una metodologia che permetta diidentificare e perimetrazione delle aree che sono state nelpassato, con una buona probabilità, oggetto disotterramento illegale di rifiuti di cui è sconosciuta lacomposizione merceologica. I risultati del progetto sarannopresentati alle Autorità preposte al monitoraggio econtrollo del territorio, per le attività di verifica, attraversoanalisi specifiche di settore, messa in sicurezza e richiestaper la bonifica delle aree.Il poter disporre, nel prossimo futuro di tali informazioni alivello regionale, strutturate attraverso un Geodatabase esovrapponibili in un sistema GIS, ritengo sia attualmente,per i DSS (Decision Support System) e ricercatori delsettore, un buon risultato. Se si considera che gli stessipotrebbero anche essere visibili dalla popolazione, chedovrebbe essere informata per legge di cosa e dove si trovaciò che potenzialmente potrebbe minare la salute pubblica,con un semplice clic sulla tastiera (overlay a sistemi qualiGoogle Maps), il livello di soddisfacimento è maggiore. Tuttociò conduce, oltre a quanto descritto e dettagliato durantela presentazione, verso un altro importante e basilarefattore di conoscenza, quello che esplora l’ancora occultomondo della sicurezza alimentare.

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Integrating Geophysical Modeling andEarth Observation for time dependentseismic hazard assessment

A. Peresan1,2, A. Magrin1, F. Vaccari1,2, R. Sabadini3, G.F. Panza1,2

1 University of Trieste, Department of Geosciences, Trieste2 The Abdus Salam International Centre for Theoretical Physics, ICTP SAND Group.,Trieste3 Department of Earth Sciences, University of Milan

An integrated scenario-based approach to seismic hazardassessment is illustrated that, based on the availableknowledge of the physical properties of the Earth structureand of seismic sources, as well as on the geophysicalforward modeling, allows for a time dependent definition ofthe seismic input. According to the proposed approach, afully formalized system integrating Earth Observation dataand new advanced methods in seismological andgeophysical data analysis, is currently under development inthe framework of the Pilot Project SISMA, funded by theItalian Space Agency (ASI). SISMA new approach aims todevelop an integrated geophysical, geodetic andseismological scheme to disclose stress build up within thefault volume of seismic active faults for a deterministicapproach to earthquake cycle description and to seismichazard assessment.The synergic use of geodetic Earth Observation data (EO)and Geophysical Forward Modeling (GFM) deformationmaps at the national scale complements the space and timedependent information provided by real-time monitoring of

seismic flow (performed by means of the earthquakeprediction algorithms CN and M8S), so as to permit theidentification and routine updating of alerted areas. At the local spatial scale (tens of km) of the seismogenicnodes identified by pattern recognition analysis, both GNSS(Global Navigation Satellite System) and SAR (SyntheticAperture Radar) techniques, coupled with expresslydeveloped models for inter-seismic phase, allow us toretrieve the deformation style and stress evolution withinthe seismogenic areas. The displacements fields obtainedfrom EO data provide the input for the geophysicalmodeling, which eventually permits to indicate whether aspecific fault is in a “critical state”. The scenarios of expected ground motion (shakemaps)associated with the alerted areas are then defined bymeans of full waveforms modeling, based on the possibilityto compute synthetic seismograms by the modalsummation technique (neo-deterministic hazardassessment). In this way a set of deterministic scenarios ofground motion, which refer to the time interval when astrong event is likely to occur within the alerted area, aredefined both at national and local scale and are regularlyupdated according to the issued alerts (Fig. 1).

Figure 1 - Example of: a) alerted region by M8S algorithm foran earthquake with magnitude 6.0≤M<6.5, along withseismogenic zones and morphostructural nodes (pink: alertedarea; light blue: seismogenic nodes ; blue poligons: seismogeniczones; red dots: seismic sources considered for scenariocomputation); b) Time-dependent ground shaking scenario atbedrock associated with the M8S alerted region (design groundacceleration, DGA)

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The detailed definition of ground motion scenarios (Fig. 2),that takes into account the local soil conditions, isperformed for the alerted seismogenic nodes and relatedfaults (from DISS 3.0 database), as identified by thegeodetic monitoring at the local fault scale. Along theselected profiles (local 2D sections describing themechanical properties of the sites) the ground motion ismodeled with broadband realistic synthetic seismograms(maximum frequency 5 Hz). Pretty realistic extendedseismic source models are used, accounting for the ruptureprocess at the source and the consequent directivity effect(i.e. the dependence of the radiation at a site on its azimuthwith respect to rupture propagation direction).The developed integrated approach opens new routes inunderstanding the dynamics of fault zones as well as inmodeling the expected ground motion. The SISMA system,in fact, provides tools for establishing warning criteria

based on deterministic and rigorous forward geophysicalmodels and hence allows for a well controlled real-timetesting and validation of the proposed methodology overthe Italian territory. The proposed approach complementsthe traditional probabilistic approach for seismic hazardestimates, since it supplies routinely updated informationuseful in assigning priorities for timely mitigation actionsand hence it is particularly relevant for Civil Defencepurposes.

Figure 2 - Local ground shaking scenario for the Gubbio site:complete synthetic seismograms; spectral amplifications; 2D laterally heterogeneous local profile (from top to bottom)

Edito dall’ENEA

Unità ComunicazioneLungotevere G. A. Thaon di Revel, 76 - 00196 Roma

www.enea.it

Progetto grafico:Bruno Giovannetti

Impaginazione:Mauro Ciamarra

Stampa:Laboratorio Tecnografico (ENEA - C.R. Frascati)

Giugno 2011