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La complessità delle problematiche legate al rischio idrogeologico ed all'ulteriore dissesto innescato da devastanti fenomeni naturali come i terremoti ha spinto a considerare l'utilizzo della tecnologia quale elemento imprescindibile per la realizzazione del Progetto ReSTART, e quindi ad implementare a suo supporto una Piattaforma Tecnologica specializzata, per la convergenza dei dati territoriali più aggiornati, per la loro veloce elaborazione, la condivisione e la diffusione attraverso specifici canali.

La Piattaforma Tecnologica è costituita da un insieme di apparecchiature informatiche in rete, software per l'elaborazione con modelli di simulazione, servizi IT per veicolare grandi quantità di dati territoriali, servizi per la comunicazione digitale, e di personale esperto in campagne di rilievo, gestione e trattamento dei dati.

Per raggiungere gli Obiettivi del Progetto ReSTART alla Piattaforma Tecnologica è chiesto di offire il suo importante contributo nelle fasi di:

  1. Acquisizione dei dati
  2. Elaborazione dei dati
  3. Condivisione e divulgazione dei dati
  4. Aggiornamento dei dati

Come entra in gioco la tecnologia in ciascuna di queste fasi?

1. Acquisizione dei dati

I dati che dobbiamo acquisire sono dati territoriali, cioè dati che descrivono le caratteristiche del territorio in esame. Abbiamo dati di tipo morfologico, che rappresentano l'altitudine (pianura, colline, montagne), presenza di acqua (fiumi, laghi, sorgenti, falde sotterrane), di tipo insediativo, quali presenza di opere dell’uomo (edifici, strade, ponti, gallerie, stabilimenti industriali, città, ecc.), di tipo descrittivo con le caratteristiche del territorio, come il tipo di uso (zona agricola, zona urbanizzata, zona boschiva, ecc.) o lo stato ecologico (aree inquinate, o meno) la popolazione presente,  di tipo normativo pianificatorio, come le aree a rischio idrogeologico (alluvioni, frane, valanghe), le aree protette, i piani urbanistici, e così via.

Per "leggere" il territorio e capire come è fatto, è necessario fare una serie di misurazioni; per comprendere come lo stesso territorio si modifica nel tempo (anche a seguito di calamità naturali quali alluvioni, frane, terremoti) è necessario ripetere queste misurazioni periodicamente.

Come nel caso delle aree interessate dal sisma 2016, il terremoto modifica profondamente il territorio per cui si rende necessario aggiornare le informazioni esistenti con campagne di raccolta dati più dettagliate ed anche ravvicinate nel tempo, utili sia per gestire l'emergenza ed agevolare il processo di ricostruzione, sia per garantire un monitoraggio continuo ai fini della prevenzione del dissesto.

Le attuali modalità di acquisizione dati con l'uso di tecnologie avanzate consentono di rendere il rilievo del territorio più continuo e capillare,  e di aggiornare le informazioni in tempi molto rapidi senza che i dati acquisiti perdano in  affidabilità ed adeguatezza.

Il modo più veloce per eseguire delle misurazioni su di una data superficie di territorio è quello di utilizzare strumenti automatici miniaturizzati che possano essere trasportati su mezzi terrestri o aerei (satelliti, droni, etc.), a seconda del tipo di misura che si vuole effettuare.

Questi producono enormi mole di dati che, una volta elaborati, sono resi disponibili agli specialisti per alimentare i modelli matematici.

Di seguito si indicano le principali tecniche adottate nel progetto ReSTART.

 

LIDAR

LIDAR (LIght Detection And Ranging o anche Laser Imaging Detection And Ranging)

E' una tecnica di rilievo topografico che utilizza un emettitore laser sulle frequenza d’onda del non visibile. L’oggetto da misurare riflette il raggio e questo torna allo strumento: il tempo che intercorre tra emissione e ricezione determina la posizione e la forma dell’oggetto.

Data l’alta velocità di acquisizione, si possono registrare molte migliaia di punti al secondo con grande precisione, anche millimetrica, che descrivono la superficie tridimensionale dell'oggetto osservato. Ripetute misurazioni nel tempo possono evidenziare modifiche del territorio osservato (ad esempio manufatti costruiti o demoliti, cambiamenti della forma dei meanfri fluviali, modifiche nella morfologia dei versanti, dissesti delle infrastrutture).

Il LIDAR quindi produce mappe a tre dimensioni (il cosiddetto DEM - Digital Elevation Model) con cui si possono conoscere e visualizzare le caratteristiche altimetriche del terreno, sia naturale (colline, montagne, valli, ecc.) che artificiale (edifici, strade, ponti, argini, ecc.).

 

drone

 

A seconda del dettaglio richiesto e della dimensione dell'area osservata lo strumento viene trasportato su differenti mezzi.

Nel caso si vogliano rilevare, ad esempio, gli effetti di un dissesto su edifici e infrastrutture l'uso del drone consente di avere un dettaglio ed una precisione millimetrici con poche ore di volo.

Se invece abbiamo necessità di coprire vaste estensioni territoriali è più opportuno l'uso di mezzi aerei, con piani di volo specifici, o meglio ancora di satelliti che sorvolano sistematicamente l'area interessata.

 

SAR

SAR (Synthetic Aperture Radar)

E' uno strumento che usa radiofrequenze nel campo delle microonde, per rilevare con altissima precisione la posizione di oggetti (rocce nude, spigoli di edifici, riflettori, etc.) che si trovano su una superficie.

La cosiddetta InSAR (Interferometria SAR) è la tecnica che utilizza questo sensore per il monitoraggio delle deformazioni superficiali, anche sub-millimetriche, ed è per questo che viene utilizzata per controllare gli spostamenti della superficie terrestre dovuti a cedimenti locali, frane, terremoti, eruzioni vulcaniche. Produce immagini bidimensionali che rappresentano non gli oggetti in sé bensì i loro spostamenti differenziali.

Anche questa tecnica prevede l'installazione degli strumenti su mezzi aerei e orbitali, oppure il posizionamento a terra su binario, a seconda della superficie da monitorare, del tipo di movimento e della frequenza delle riprese richiesta.

La capacità di rilevare movimenti sub-millimetrici, anche attraverso la copertura nuvolosa e parzialmente attraverso le piogge, ne favorisce l'uso da satellite; questo particolare sensore è installato su costellazioni come ALOS, ERS, Radarsat, ENVISAT, COSMO-Skymed, TerraSAR X.

 

satellite

 

Le varie bande di frequenza disponibili forniscono diverse immagini dell'interazione con la superficie osservata; per alcune di queste raccolte di immagini sono disponibili serie storiche degli ultimi decenni, utili alla conoscenza dell'evoluzione del territorio, che possono essere elaborate mediante sistemi di IA di ausilio allo sviluppo di analisi predittive dell'evoluzione dell’area osservata.

 

Georadar

E’ possibile fare dei rilievi tridimensionali non solo per rilevare quello che c’è sulla superficie, ma anche per avere informazioni su quello che si trova nel sottosuolo, sia ai fini diagnostici che di monitoraggio. Lo strumento utilizzato per fare ciò è il cosiddetto georadar, che riesce a tracciare la struttura del sottosuolo inviando nel terreno delle onde elettromagnetiche la cui riflessione consente al ricevitore di individuare le varie discontinuità presenti sottoterra.

I georadar eseguono le misure in movimento; essendo degli strumenti grandi devono essere trasportati su carrelli spinti a mano, oppure dotati di trazione elettrica autonoma telecomandati, o montati su automezzi o treni viaggiano alla velocità di 100 km/h.

Col georadar è possibile individuare non solo elementi naturali quali cavità sotterranee o falde acquifere, ma anche i manufatti presenti come tubazioni, serbatoi, gallerie, cunicoli, ecc.

Ad esempio, grazie alla velocità di misurazione, è possibile valutare in tempi brevi lo stato di salute di un acquedotto o di un argine fluviale per chilometri, verificando se vi siano danni strutturali.

 

2. Elaborazione dei dati

Obiettivo della raccolta dei dati è quello di fornire un quadro esauriente della realtà territoriale e delle sue modificazioni.Le tecniche illustrate producono una enorme mole di dati in continuo aggiornamento a cui si aggiungono i dati raccolti ed elaborati dalle amministrazioni e dagli organi di ricerca.

Questo insieme di dati - che forma il quadro delle conoscenze necessario per avviare le iniziative di prevenzione dal dissesto, di intervento nelle emergenze e di programmazione delle trasformazioni del territorio - è strutturato per rispondere alle esigenze della modellistica di settore, attraverso la quale emergono l'informazione sullo stato del territorio e gli eventuali scenari evolutivi.

La struttura dei dati consente l’archiviazione, la ricerca e la gestione efficiente delle informazioni nella Banca Dati anche ai fini della loro pubblicazione.

Ad esempio, avendo a disposizione tutti gli elementi che caratterizzano un dato territorio, è possibile inquadrare, in relazione ad esso, un fenomeno (dissesto) o un intervento urbanistico di cui vengono descritti la morfologia, il livello di criticità, l'impatto sul territorio, la popolazione coinvolta, i costi, etc. Questa valutazione viene condivisa tra gli Enti coinvolti.

3. Condivisione e divulgazione dei dati

Obiettivo della diffusione e della comunicazione è di consentire una migliore collaborazione tra gli Enti interessati ed alimentare la conoscenza e la consapevolezza della popolazione sulle problematiche ambientali nel loro territorio.

La condivisione dei dati e dell'informazione avviene attraverso internet mediante l’uso di interfacce web dedicate, differenziate in relazione al profilo di utenza (utente generico, utente specialista, utente con responsabilità decisionali). E' possibile accedere all’interfaccia da ogni tipo di apparecchio, PC, tablet, smartphone con ogni sistema operativo (Windows, Android, IOS).

Per la popolazione è possibile accedere, attraverso il Portale ReSTART nel sito istituzionale dell'Autorità, ad una serie di informazioni territoriali ed a sistemi di interlocuzione con l'ente (newsletters, social, etc.).

Per i tecnici specialisti nel settore è reso disponibile un ambiente WEBgis per la consultazione interattiva della cartografia ed il download di specifici strati informativi.

Per gli organismi amministratori è pubblicato un cruscotto (dashboard) che presenta un insieme di informazioni ed indicatori ritenuti di supporto alle decisioni, corredati di tabelle, diagrammi, mappe; con algoritmi di IA l'interrogazione dei dati viene filtrata e l'informazione arricchita di dati ed analisi che ne facilitino la comprensione.

Se ad esempio, di un dato territorio, si vuole sapere quante strade siano interessate da frane, il sistema sarà in grado di restituire non solo l’informazione richiesta ma potrà arricchirlo di altre informazioni più complesse del tipo: se a causa delle frane c’è un centro abitato isolato il sistema lo metterà in evidenza, oppure sarà selezionato il percorso più breve per raggiungere un centro abitato con strade ostruite da frane evitando queste ultime, e così via.

4. Aggiornamento dei dati

Nei tre i processi fin qui analizzati l’utilizzo di soluzioni tecnologiche di ultima generazione diventa il fattore caratteristico che rende tutto il sistema all’avanguardia.

Ciò diventa più evidente se si pensa alla necessità di mantenere aggiornati i dati raccolti e condivisi. Nel Progetto ReSTART gli enti pubblici interessati all’aggiornamento e al mantenimento dei dati sono vari, così come sono diverse le procedure da adottare per far si che il dato si aggiorni in modo automatico.

Gli attuali sistemi di telecomunicazioni facilitano la trasmissione sistematica di nuovi dati da qualsiasi parte del territorio e la grande potenza di calcolo rende possibile, con un'alta frequenza di aggiornamento, integrarli al quadro delle conoscenze ed elaborarli sfruttando algoritmi di Intelligenza Artificiale.I dati con cui si ha a che fare possono essere distinti a seconda della fonte.Ci sono dati provenienti da database, archivi di file e documenti, social network, sistemi di messaggistica,  o immessi dall’essere umano in modo più o meno strutturato.

Altri dati provengono da dispositivi che li acquisiscono e trasmettono via rete in totale autonomia come, per esempio, sensori (georadar, videocamere, LIDAR, ecc.) che si trovano fissi a terra oppure trasportati.

La Piattaforma Tecnologica elabora entrambi i tipi di dati integrandoli in un unico ecosistema informativo (Infrastruttura di dati territoriali - IDT) ad alta responsività ed affidabilità.

Consulta al seguente link il 1° Rapporto sulle attività svolte:

Rappporto attività linea A12 - Progetto del Sistema Informativo Territoriale per la governance e la comunicazione - Linea di intervento trasversale 2

Data di ultima modifica: 04/10/2021
Data di pubblicazione: 22/04/2020