Studio dei cambiamenti dell'uso del suolo a Muhura tramite analisi di immagini telerilevate multitemporali

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1 Studio dei cambiamenti dell'uso del suolo a Muhura tramite analisi di immagini telerilevate multitemporali Marco Bezzi, Marco Ciolli, Anna Rossi, Alfonso Vitti Approvvigionamento idrico nei paesi in via di sviluppo: un GIS per la gestione degli acquedotti nel distretto di Byumba Marco Ciolli, Davide Righetti, Maurizio Righetti, Enrico Selmi, Alfonso Vitti, Paolo Zatelli Dipartimento di Ingegneria Civile ed Ambientale Università degli Studi di Trento

2 Il DICA è impegnato in progetti mirati alla formazione e al trasferimento tecnologico nei paesi in via di sviluppo. In particolare, questo lavoro è svolto in collaborazione con l'ong Movimento per la lotta contro la fame nel mondo. La conoscenza del territorio, nei pvs rappresenta un elemento particolarmente delicato. Spesso non si dispone di cartografia di base e, ancor meno, di strumenti la gestione delle risorse e per la pianificazione del territorio. La possibilità di fare scelte sostenibili è inoltre pesantemente influenzata da problematiche di corruzione, di scarso rispetto della legge e di instabilità politica. Lo scopo delle attività svolte è, nel breve-medio periodo, la realizzazione di una mappatura degli acquedotti e la formazione di personale tecnico locale. Nel lungo periodo, fornire gli strumenti tecnico-conoscitivi per realizzare una pianificazione sostenibile che coinvolga in prima persona i rwandesi.

3 km quadrati

4 Inquadramento storico - il Rwanda fino al 1962 è una colonia belga - dal 1961 hanno inizio i primi scontri tra tribù hutu e tutsi - dal 1980 il paese, oltre alle guerre, deve far fronte ad una carestia che costringe più di 1 milione di persone ad abbandonare il paese - nel distretti dei 17 presenti nella provincia di Byumba vengono abbandonati dalla popolazione - nel 1994 c è il genocidio da parte del gruppo tutsi verso la tribù hutu e la ripresa della guerra civile, i rifugiati sono più di 2 milioni - nel 1996 inizia il rimpatrio dei profughi - nel 2000 inizia la lenta ripresa della democrazia e il ritorno alla normalità

5 Problemi ambientali elevata densità abitativa agricoltura sfruttamento del territorio numero eccessivo di pascoli deforestazione gestione dell'acqua desertificazione erosione perdita di biodiversità igiene (malaria) villaggi lontani dalle sorgenti rete acquedotti gestione progettazione

6 Dati e software liberi Entrambi questi lavori sono stati condotti utilizzando risorse liberamente disponibili. Vantaggi per i paesi in via di sviluppo 1. economico 2. no politiche commerciali 3. conoscenza questo permette di lavorare per garantire la loro autonomia e indipendenza: il loro sviluppo. Documentazione e formazione

7 Studio dei cambiamenti dell'uso del suolo a Muhura tramite analisi di immagini telerilevate multitemporali Anna Rossi

8 Obiettivi - utilizzare alcune tecniche (semplici e facilmente riproducibili) di analisi di immagini per redigere la carta di uso del suolo della zona di studio; -- analizzare i cambiamenti del territorio negli anni alla luce delle vicissitudini storiche che hanno interessato il paese; - raccogliere tutto il materiale cartografico disponibile e redigere strati informativi multitemporali che siano utili sia per la realizzazione del progetto sia per la creazione di un tutorial GIS che verrà sviluppato per la formazione in loco del personale rwandese. E' infatti particolarmente importante per la formazione di personale in un PVS, disporre di cartografia relativa alle zone di quel paese. Studio dei cambiamenti dell uso del suolo a Muhura (Rwanda) tramite analisi di immagini telerilevate multitemporali

9 Materiale utilizzato Immagini satellitari Landsat3, 20 agosto 1980, risoluzione 60 metri Landsat5, 20 giugno 1984, risoluzione 30 metri Landsat4, 22 dicembre 1990, risoluzione 30 metri Landsat7, 8 luglio 1999, risoluzione 30 metri ASTER, 9 settembre 2005, risoluzione 15 metri Dati FAO (Africover) Carta di uso del suolo Carta geologica Carta delle città Carta delle strade Carta topografica Redatta nel 1987 dall Istituto Geografico Nazionale del Belgio in collaborazione con l Istituto Geografico del Rwanda

10 Metodi Individuazione del miglior metodo di classificazione GRASS Metodo supervisionato utilizzando procedure standard di semplice applicazione - Scelta delle aree campione Mappa di training Classificazione : 1) i.gensig 2) i.gensig estrae le firme spettrali estrae le firme spettrali i.maxlik i.smap Il comando i.maxlik determina a quale classe ogni pixel dell immagine ha la più alta probabilità di appartenere Il comando i.smap fa una analisi di tipo contestuale, si basa sulla considerazione che i pixel vicini facilmente appartengono alla stessa classe L analisi attraverso il programma i.maxlik rispetta maggiormente le caratteristiche spettrali di ogni singolo pixel e nel caso in esame da risultati migliori per la produzione della carta di uso del suolo. La verifica a terra è stata effettuata con la collaborazione di alcuni tecnici che in Rwanda lavoravano da tempo e conoscevano bene il territorio.

11 Esempio di scelta delle aree campione Classi: Muhura Kigali ASTER, 9 settembre 2005 Bananeto Campi Villaggio Lago Foresta

12 Analisi dei cambiamenti multitemporali per la categoria Villaggio Muhura Muhura Kigali Landsat3 image, 20 August 1980 Muhura L'immagine Landsat4 del 22 dicembre 1990, è stata purtroppo scartata per l'eccessiva copertura nuvolosa nella zona di Muhura. Kigali Landsat5 image, 20 June 1984 Muhura Kigali Landsat7, 8 July 1999 Kigali ASTER image, 9 September 2005

13 Analisi dei cambiamenti multitemporali per la categoria Villaggio Andamento multitemporale dell'insediamento abitativo tra Kigali e Muhura 350 Insediamento abitativoanno [Km^2] 250 Insediamento abitativo anno Insediamento abitativo anno Insediamento abitativo anno Anni CATEGORIA VILLAGGIO (Tra Kigali e Muhura) Tipo immagine telerilevata Superficie(km2) Landsat Landsat Landsat Aster Area totale 1200

14 Carta di uso del suolo di Muhura Landsat 3 image, 20 August 1980 Bananeto Campi Villaggio Foresta Landsat 5 image, 20 June 1984 ASTER image, 9 September 2005 Landsat7, 8 July 1999

15 Carta di uso del suolo di Muhura Bananeto 80 Campi 60 Foresta 40 Villaggio Classe Superficie [Km2] % Superficie [Km2] % Superficie [Km2] % Superficie [Km2] % Bananeto Campi Foresta Villaggio Superficie totale

16 Carta di uso del suolo di Muhura Classi temporali C h a n g e s o f t h e a g r ic u lt u r a l fie l d s in t h e y e a r s [K m ^ 2 ] [K m ^ 2 ] C h a n g e s o f th e b a n a n a tr e e s c a te g o r y in th e y e a r s Ye ars Y e a rs C h a n g e s o f t h e v i lla g e c a t e g o r y i n t h e y e a r s C h a n g e s o f th e fo r e s t a r e a s in th e y e a rs [K m ^ 2 ] [K m ^ 2 ] Ye a rs Y e ars

17 Conclusioni Le tecniche GIS hanno permesso di redigere la carta di uso del suolo del paese nei diversi anni e di studiarne i cambiamenti. Le analisi hanno evidenziato che: la categoria Villaggio ha subito una riduzione dal 1980 al 1984 (per la presenza della carestia e della guerra civile), nel 1999 c è stata una crescita che continua fino al 2005(nel 1996 inizia il rimpatrio dei profughi); la categoria Campi ha avuto una crescita progressiva dal 1980 al 1999, nel 2005 ha subito una riduzione; la categoria Foresta dal 1980 al 1999 si è ridotta più del 50% per l'uso del legno come combustibile e la conversione ad agro-pastorale, nel 2005 invece, è aumentata risultato delle numerose iniziative di riforestazione portate avanti dal 1999 al 2005; la categoria Bananeto ha avuto una crescita dal 1984 al 1999 a discapito soprattutto della copertura forestale, nel 2005 ha subito una leggera riduzione.

18 Conclusioni La conoscenza delle vicende storiche che si sono susseguite negli ultimi 40 anni è stata di fondamentale importanza per comprendere e inquadrare meglio i risultati ottenuti dall analisi dei cambiamenti temporali dell uso del suolo. Le analisi svolte hanno permesso di evidenziare come gli avvenimenti sociopolitici hanno causato dei forti squilibri nel territorio rwandese influenzando la distribuzione degli ecosistemi naturali ed antropici. La cartografia realizzata e le procedure usate verranno utilizzate per la realizzazione di tutorial ad hoc per la formazione del personale rwandese ed in particolare per sensibilizzarlo alla problematica della perdita del patrimonio

19 Approvvigionamento idrico nei paesi in via di sviluppo: un GIS per la gestione degli acquedotti nel distretto di Byumba Davide Righetti

20 Obiettivi Creare un sistema per la gestione e progettazione di acquedotti Ottimizzare le risorse Contenere le spese Formazione

21 Materiale utilizzato Carta Topografica Redatta nel 1987 dall Istituto Geografico Nazionale del Belgio in collaborazione dall Istituto Geografico del Rwanda Rilevazioni GPS Ricevitore GARMIN ETREX Summit DTM NASA Modello digitale del terreno

22 Carta Topografica Proiezione: Gauss Kruger Datum: ARC1950 Burundi

23 Rilevazioni GPS

24 DTM Modello digitale del terreno realizzato durante la missione dello Shuttle Endeavour tra l 11 febbraio ed il 22 febbraio 2000.

25 Vettoriale x sorgenti

26 Vettoriale x condotte

27 Vettoriale x fontane

28 Visualizzazione 3D

29 Combinazione di GRASS ed EPANET EPANET (cos'è?) Software Freeware per la modellazione idraulica hij =H i H j =r Q k Q k qn=0 k

30 Combinazione di GRASS ed EPANET

31 Conclusioni Cartografia aggiornabile Analisi idraulica Formazione di personale UTILIZZO DI RISORSE FREE