Sistema integrato per il. discariche con dati EO

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2 Sistema integrato per il monitoraggio delle discariche con dati EO

3 Contesto: Discariche in Italia Fonte: Corpo Forestale dello Stato

4 Contesto: aree test Leareetest verranno sceltecon glienti che hanno manifestato interesse al sistema SIMDEO. Tali enti risiedono prevalentemente in Campania, regione particolarmente sensibile al tema dei rifiuti. Il territorio della Campania è stato storicamente utilizzato come discarica abusiva di rifiuti tossici provenienti anche da fuori regione. Secondo l'ispra i siti potenzialmente contaminati della regione si estendono su ettari di terra e acque, praticamente un quarto della Campania. Mappa delle discariche abusive. Fonte: Corpo Forestale dello Stato

5 Contesto: interesse degli Enti Manifestazioni di interesse utenti potenziali Comune di Napoli ASMEZ (consorzio di 1500 comuni ed enti locali) Lega delle Autonomie (associazione nazionale di 2500 comuni ed enti locali) ASIA, società di gestione NOE, Nucleo Operativo Ecologico dei Carabinieri

6 Aziende proponenti Azienda: la Euro.Soft è una PMI del settore ICT applicato a Spazio ed Ambiente Principali Attività: sviluppo ed integrazione delle tecnologie ICT nei seguenti settori: SW GIS di Earth Observation, TLC e Navigazione satellitare Sistemi elettronici nel settore aerospaziale Sistemi di monitoraggio, telecontrollo e telegestione ambientale(reti idriche, meteorologia, ecc) Business Intelligence SW di gestione e supervisione di impianti automatici industriali e civili. Programmi spaziali: ESA: COSMO, GOCE, EUROSKYWAY, EPDS ASI: MIOSAT, NADIA, TELESAL, SIGRI, CIRANO, IRENE ALTRI:CCPONEO,CIRAMSSCPA,AVIOEBW Altri prodotti ed applicazioni: WTU Sistema di telecontrollo web-based (servizio ASP ed HWdicampo) WebGIS Marketing Territoriale, GIS Reti Idriche HRM SWdigestionedellerisorseumane Screening mammografico(analisi immagini)

7 Aziende proponenti Azienda: La Fox Bit S.r.l. è una PMI fondata nel 1985 che opera principalmente nei settori Aeronautico, Spazio e Difesa. L attuale organico è di 60 dipendenti. La struttura organizzativa consiste di due B.U. dedicate rispettivamente alle Strutture Aeronautiche (design e produzione) ed all Elettronica per i settori Difesa e Spazio. Principali Attività: Nel settore Aeronautico ha partecipato a numerosi progetti di livello internazionale per lo sviluppo di nuovi velivoli (A380, B787, F35). Nel settore Spazio, la Fox Bit si è specializzata nello sviluppo di SW di EO ed elementi del segmento Ground (Test Equipment) di apparati satellitari. Nel settore dell Elettronica per la Difesa la società ha progettato e prodotto Unità di signal processing digitale per apparati radar, elettronica RF, console di comando e controllo e stazioni di collaudo. Programmi spaziali: Cosmo Sky Med: EGSE di antenna. Mars Express: EGSE di MARSIS Altri Programmi: SIGRI, CPD, AGILE,

8 External Services Serco è una società di servizi internazionale che combina know-how commerciale con profondo spirito di interesse per il servizio pubblico. Supporta, con i suoi oltre impiegati, i governi, le organizzazioni internazionali, le agenzie e le compagnie di oltre 30 Paesi nel mondo, che ricercano partner qualificati con una solida storia in grado di fornire soluzioni efficaci per assicurare la fornitura di servizi ad elevati standard qualitativi. La Serco fornisce servizi nel settore Remote Sensing all' Agenzia Spaziale Europea da più di 20 anni. La volontà di Serco di sviluppare una nuova linea di servizi di Informazione Geografica sul Territorio, basati sul Telerilevamento satellitare e sui Sistemi Informativi Geografici, nasce da due fattori di fondamentale importanza, quali: Servizi di Informazione sul Territorio; Monitoraggio e Gestione nelle seguenti aree applicative: Aree Agricole, Aree forestali, Parchi e giardini, Prevenzione e rischio incendi, Urbanistica, Rete stradale e ferroviaria, Trasporti Zone costiere, Batimetria, Navigazione, Inquinamento, Pesca, Prevenzione e Rischio idro-geologico, Prevenzione Rischio sismico, Subsidenza Aree protette.

9 External Services ALI (Aerospace Laboratory for Innovative components) è una Società Consortile senza scopo di lucro tra società che operano nei settori della progettazione, ingegnerizzazione, prototipizzazione e realizzazione di componentistica aerospaziale innovativa, ground segment per il controllo in remoto di piattaforme scientifiche e tecnologiche. Le Aziende consorziate, con un organico di circa addetti ed un fatturato complessivo di 200M, sviluppano praticamente l intera filiera nei settori di attività considerati. Gli skills delle Aziende aderenti alla Società Consortile sono di elevata professionalità, ad ogni Progetto ciascuna Azienda opererà utilizzando le proprie specifiche competenze. L assetto societario attuale prevede la partecipazione di 17 aziende del settore aerospaziale e delle ICT, con una quota di partecipazione paritaria. L azienda consortile e le sue risorse hanno sviluppato negli anni prodotti e tecnologie propedeutiche allo svolgimento di alcuni WP del progetto in questione.

10 Idea Progettuale L idea progettuale propone applicazioni nei seguenti ambiti: Monitoraggio di parametri ambientali Gestione del rischio e risposta all emergenza Monitoraggio delle aree urbane e delle infrastrutture Clima(monitoraggio dei gas serra) Il progetto prevede lo sviluppo di un sistema integrato per l identificazione e il monitoraggio ambientale delle discariche di rifiuti. Mediante i dati EO è possibile: La Classificazione e stima della quantità dei rifiuti stoccati in discarica; l Identificazione di siti appropriati(studi di geologia e idrologia, trasporto di rifiuti, planning di dislocamento urbano); Il Management in situ della discarica(supporto alle operazioni); Il Monitoraggio dell evoluzione nel tempo della discarica (rispetto delle procedure e delle regolamentazioni, prevenzione di rischio di inquinamento); Il Rilevamento di discariche non autorizzate.

11 Idea Progettuale La valenza innovativa del progetto consiste nell utilizzazione sinergica di dati EO provenienti sia da sensori ottici che da sensori radar Le principali innovazioni del progetto sono rappresentate da: continuità delle osservazioni che il sistema una volta reso operativo potrà garantire sulle aree di interesse. Questo punto sarà ancor di maggiore consistenza fra tre anni quando tutti i nuovi satelliti GMES Sentinels, i quali hanno ripetitività a terra dai 8 ai 12 giorni, saranno operativi. stima accurata e ripetuta delle proprietà chimico-fisiche dei suoli da monitorare con particolare attenzione al tipo di copertura (anomalie positive della temperatura, eventuali materiali sospetti rilevati, contenuto di umidità, ecc), assicurerà un altrettanta precisa individuazione dei possibili siti illegali di smaltimento ed eventuali contaminazioni in maniera rapida ed efficace. Nella fattispecie l idea progettuale proposta si articolerà in due fasi distinte: 1.Identificazione delle discariche; 2.Monitoraggio delle discariche.

12 Prodotti I prodotti individuati per lo studio e generati durante la prototipazione del progetto possono essere catalogati come segue: Sottosistema Prodotti intermedi Mappe trimestrali di NDVI-SAVI ad alta risoluzione( < 15 m); MappetermichemensilidiLST(<100m); Sottosistema"Mappe Landfill Detection" Mappe semi-statiche delle discariche esistenti( < 5 m); Mappe mensili di riempimento ed evoluzione delle discariche individuate condatosareottico(<5m); Mappe tematiche di contenuto stimato da dato iperspettrale( 30 m); Mappe di discariche illegali( <5 m); Sottosistema"Mappe Emissioni" Mappe di emissioni gassose trimestrali( 100 m); Mappe di vulnerabilità del suolo per contaminazione(100 m).

13 Fasi progettuali Individuazione discariche 1) La prima fase si propone di identificare e mappare in ambiente GIS un numero ragionevole di siti test e di acquisire dati EO per un eventuale individuazione di possibili discariche non autorizzate anche di piccole dimensioni. Tale task sarà condotto con l ausilio di algoritmi innovativi applicati ad immagini satellitari ad alta risoluzione(vhr). In particolare saranno investigate alcune tecniche morfologiche di riconoscimento automatico e semi-automatico del pattern di potenziali discariche dopo la classificazione e la segmentazione del dato EO. Sebbene l individuazione precisa da satellite delle discariche abusive non sia ancora consolidata soprattutto per i siti molto piccoli, l integrazione sinergica di dati iperspettrali può consentire una maggiore affidabilità dei risultati. Dati SAR Dati multi-iperspettrali Classificazione Classificazione Data Fusion Land-Fill Detection

14 Fasi progettuali Monitoraggio discariche 2) La seconda fase è incentrata sulle tecniche di monitoraggio satellitare finalizzato all impatto ambientale delle discariche conosciute mediante l utilizzo sinergico di dati ottici e radar. L utilizzo di dati SAR (interferometria) garantisce l estrazione di informazioni sul controllo morfologico della discarica quale il progressivo riempimento e l eventuale assestamento. L informazione da satellite si propone di fornire elementi oggettivi ancillari di valutazione, soprattutto per i siti illegali, di eventuali contaminazioni del suolo e dell aria tramite lo studio delle condizioni di salute della vegetazione limitrofa. Discarica E dimostrato come la contaminazione da percolato delle falde acquifere possa essere individuata mediante le immagini satellitari, analizzando lo stato di sofferenza della vegetazione (indicisavieevi)checircondailsito. L eventuale fuoriuscita di gas è rilevabile analogamente, conoscendo i venti dominanti, dalle condizioni di stress delle specie arboree presenti delle vicinanze.

15 Fasi progettuali Monitoraggio discariche Le informazioni dei canali nell infrarosso termico possono ricondurre alla temperatura superficiale (LST) delle discariche, come indice di attività delle stesse. I siti di stoccaggio che presentano rifiuti organici mostrano temperature superiori a quelle delle aree circostanti a causa delle attività eso-termiche di decomposizione. Ciò è soprattutto evidente nei siti illegali dove non esiste una rete apposita di raccolta del biogas. In assenza di impianti di convogliamento del biogas, questo ad una temperatura di oltre 40 C, risale attraverso gli strati di sostanza organica e terra (corpo della discarica) fino a raggiungere la superficie. Il biogas cede calore per convezione e conduzione alle zone circostanti; l effetto è un riscaldamento della superficie terrestre con conseguente irraggiamento di calore, evidenziabile come anomalia positiva nella LST(Land Surface Temperature). Evoluzione temporale diuna discarica(spot) Anomalie termiche su siti illegali (Landsat IR)

16 Fasi progettuali Indici ambientali Studio degli indici ambientali esistenti (SAVI, NDVI, LST) Caratterizzazione parametri per il monitoraggio di discariche (topografia, composizione del suolo, eff. atmosferici). Sintesi di nuovi indici. Esempi: Transformed Difference Vegetation Index (TDVI) Topography Adjusted Vegetation Index (TAVI) Modified Soil Adjusted Vegetation Index (MSAVI) SAVI = ρnir ρr ( 1+ L) ρ + ρ + L nir Esempio di immagine tramite SAVI modificato r

17 Dati EO Dati Ottici multispettrali: SPOT IKONOS ALOS-AVNIR-PRISM LANDSAT ASTER ALI Dati Ottici iperspettrali: HYPERION MIVIS PROBA-CHRIS PRISMA Uso dati EO per l analisi dei rifiuti. Fonte: Regione Veneto Dati Radar: ASAR PALSAR Cosmo-Skymed TERRA-SAR-X

18 Il sistema sarà basato su piattaforme SW GIS di elevata diffusione e Open Source (Q-GIS), integrati con tutti gli applicativi software necessari alla sua gestione e manutenzione di tipo prevalentemente opensource (si prevede solo l utilizzo del COTS SW ENVI). Architettura

19 Validazione dei risultati Le procedure di validazione terranno conto delle disposizioni legislative che impongono controlli e verifiche secondo il piano di sorveglianza e controllo (decreto legislativo 13 gennaio 2003, n. 36 "Attuazione della Direttiva 1999/31/CE relativa alle discariche di rifiuti"). In tale documento sono definiti i parametri da acquisire, le frequenze di misura ed i valori di soglia compatibili con quanto stabilito nell autorizzazione. I valori di riferimento ed i valori misurati a terra secondo gli standard di legge, saranno la base per un confronto con i risultati del progetto. Atalescopoilgruppodiprogettosiimpegnaadefinire,sullabasedeidati EO e non-eo disponibili, e di concerto con gli enti locali o i gestori degli impianti di smaltimento, una o più aree test su cui effettuare la validazione. Preferenzialmente le aree saranno scelte in Campania, regione di afferenza delle aziende proponenti.

20 Fasi progettuali

21 Fasi progettuali

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