torinese e tratto vercellese/alessandrino e Cuneese)?? Direzione Servizi Territorio e Ambiente (CSI-Piemonte)

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1 MONITORAGGIO DEL PROCESSO EVOLUTIVO DEL TERRITORIO DI UN'AREA PROTETTA CON IL TELERILEVAMENTO: ANALISI MULTITEMATICA E MULTITEMPORALE DELL'USO DELLE TERRE E RELATIVA INDIVIDUAZIONE E APPLICAZIONE DI INDICI. Marina Cerra, Barbara Diegoli*, Giuseppe Menetto*, Susannna Pia, Andrè Santos* Regione Piemonte Settore Pianificazione delle Aree Protette * CSI-Piemonte Direzione Servizi Territorio e Ambiente Sessione: Gestione sostenibile del territorio e conservazione della natura Abstract This work present the result obtained in the framework of the Project Remote sensing for multitemporal land analysis of protected areas of the Ente di Gestione del Sistema delle Aree protette della Fascia Fluviale del Po. The project has been carried out by a working group constituted by the following institutions:?? Settore Pianificazione delle Aree Protette of the Regione Piemonte?? Enti di Gestione del Sistema delle Aree protette della Fascia fluviale del Po (tratto torinese e tratto vercellese/alessandrino e Cuneese)?? Direzione Servizi Territorio e Ambiente (CSI-Piemonte) The study area is located in the central part of the Piedmont Region (Italy) along the Po river in the provinces of Turin, Cuneo, Vercelli and Alessandria. The aim of the project is to create a multitemporal thematic data base by remote sensing and photointerpretation techniques in order to create an environmental data base for the land resources monitoring in the protected area. These thematic data have been implemented in a GIS system that will be completely integrated both in the Regional and Park GIS. Introduzione Per una corretta gestione del territorio e delle risorse naturali, in particolare quelle comprese all interno delle Aree protette, sono necessari la conoscenza ed il monitoraggio dei continui cambiamenti naturali e delle modificazioni d uso del territorio stesso. A tal fine nel 1998 è stato avviato un progetto con lo scopo di sperimentare l uso del telerilevamento per l analisi territoriale multitemporale di un Area protetta. Il telerilevamento è inteso come strumento utile ad effettuare un analisi speditiva del territorio, caratterizzata da maggior rapidità ed economicità rispetto agli strumenti classici di monitoraggio, basati essenzialmente su verifiche di campo. Si sottolinea che i dati prodotti e la loro analisi non sono volti allo studio dei singoli aspetti ambientali in dettaglio (aria, acqua, suolo, ecc) ma alla integrazione di informazioni relative all evoluzione del territorio per valutare gli effetti della pianificazione e calibrare i successivi interventi. Il lavoro, nato come Progetto Pilota, è stato voluto dalla Regione Piemonte nell ottica di un continuo aggiornamento non solo delle informazioni ma anche degli strumenti disponibili a supporto delle attività di gestione delle aree protette. Da oltre venticinque anni, infatti, la Regione Piemonte è impegnata nella conservazione della natura attraverso l istituzione delle aree protette. Le aree protette sono 58 tra

2 parchi, riserve e altre forme di salvaguardia regionali, oltre a due parchi nazionali, Gran Paradiso e Val Grande ed un parco provinciale, quello del lago di Candia. In totale le aree protette coprono un territorio di quasi 198 mila ettari, pari quasi al 8% della superficie regionale. La conservazione del patrimonio naturale si esplica anche attraverso la costituzione della Rete Natura 2000, così come previsto dalle Direttive della Comunità Europea in materia di conservazione della biodiversità: in Piemonte vi sono 127 Siti di Importanza Comunitaria di cui 32 sono anche classificati Zone di Protezione Speciale per l avifauna. Più della metà del territorio classificato come Siti d Importanza Comunitaria è compreso nelle Aree Protette regionali. Il territorio interessato da Rete Natura 2000 è il 12,50% del totale regionale. Nell ambito delle attività di ricerca del Settore Pianificazione Aree protette sono state inoltre censite 51 aree di pregio naturalistico e classificate come Siti di Importanza Regionale. Materiali e metodi: Il progetto è condotto da un gruppo di lavoro costituito da tecnici del Settore Pianificazione Aree protette della Regione Piemonte, degli Enti di Gestione del Parco Regionale della Fascia Fluviale del Po, della Direzione Servizi Territoriali e Ambientali del CSI-Piemonte 1. L area del Parco Fluviale del Po è stata individuata poiché rappresentativa di situazioni territoriali assai differenziate: il parco si estende su una superficie molto vasta attraversando territori montani e di pianura (235 chilometri di lunghezza, dalle sorgenti fino al confine con la Lombardia). Questo è un territorio di complessa lettura ed interpretazione, caratterizzato da una naturalità diffusa ed in costante cambiamento, quale è quella legata al corso di un fiume, e sottoposta a forti pressioni antropiche (cave, urbanistica, agricoltura, ecc.). Il primo obiettivo del progetto pilota è stato quello di contribuire alla nascita di una serie di data-base anno zero, che rappresentano il punto di partenza e di riferimento per i monitoraggi futuri sul territorio dell area protetta del Parco del Po. La scala di riferimento individuata come utile è stata la scala 1: La produzione dei dati tematici si è basata su metodi di fotointerpretazione di immagini satellitari e foto aeree a seconda della disponibilità. Lo studio condotto va inoltre a costituire una fonte informativa perfettamente integrabile nel sistema informativo territoriale della Regione Piemonte (SIT) e del parco stesso. Nel corso degli anni del Progetto ( ) sono state rese disponibili immagini satellitari acquisite nell ambito di progetti della Direzione Pianificazione e Gestione Urbanistica e della Direzione Programmazione e Valorizzazione dell Agricoltura della Regione Piemonte. Ove presente un buco temporale è intervenuto il Settore Pianificazione Aree Protette acquisendo nuove immagini. L utilizzo dei dati satellitari è stato possibile grazie al fatto che tali Direzioni Regionali pongono particolare attenzione 1 Il CSI-Piemonte è l'ente strumentale della Pubblica Amministrazione Piemontese in campo informatico e telematico. Svolge attività di ricerca, realizza prodotti e servizi ad alta tecnologia, progetta applicativi e sistemi informativi e dal 1998 svolge il ruolo di Centro tecnico di gestione della Rete Unitaria della Pubblica Amministrazione Regionale piemontese (Rupar Piemonte).

3 ad acquisire le immagini da satellite con licenze d uso che ne permettano l utilizzo trasversale. Per coprire l area oggetto di studio sono state utilizzate una serie di scene del satellite IRS sensore Pan nonché del satellite Spot sensore Pan integrate con scene del satellite LANDSAT 5 sensore TM e Landsat 7 ETM+ e IRS LISS III da cui sono state derivate immagini sintetiche di fusione tra i sensori. Tali immagini sono state ortonormalizzate con DTM (digital terrain model) e punti di riferimento tratti dalla Carta Tecnica Regionale 1: Oltre a questi dati sono state utilizzate foto aeree (volo Alluvione 1994 e volo Alluvione 2000) e ortoimmagini b/n ove presenti. Il gruppo di lavoro ha individuato come prioritaria l investigazione dei seguenti temi:?? il rilevamento della presenza del corpo idrico attivo del fiume Po e dei suoi principali affluenti ;?? il rilevamento della copertura ed occupazione delle terre con una legenda strutturata secondo la nomenclatura CORINE Land Cover con approfondimenti ad un quarto livello e adattamento di alcune classi del terzo alla realtà territoriale piemontese;?? applicazioni GIS sulle banche dati del Progetto e i dati del Sistema Informativo Territoriale eventualmente utilizzabili nell ambito di lavori specifici, come ad esempio, per il progetto sperimentale di applicazione di Sistemi di Gestione Ambientale (ISO 14001), promosso dal Ministero dell Ambiente e portato avanti dal Parco Fluviale Tratto Vercellese-Alessandrino, dall Enea con la partecipazione della Regione Piemonte. Alla conclusione della raccolta dei dati relativi alle diverse porzioni di parco e ai diversi anni di lavoro, è stato possibile impostare un analisi multitemporale, con l obiettivo di fornire indicazioni sulle dinamiche in corso. Tali analisi sono state fortemente ispirate alle linee guida fornite a livello comunitario per le elaborazioni di dati geografici volte alla definizione delle caratteristiche del paesaggio 2. A partire dai dati dell uso delle terre sono state realizzate una serie di elaborazioni che permettono di caratterizzare la struttura del paesaggio e le sue evoluzioni nel tempo. Il paesaggio può essere descritto e analizzato considerando diversi elementi di base: quali i biotopi, gli habitat oppure, in maniera semplificata e aggregata, le classi di uso delle terre. L uso delle terre rappresenta infatti la sintesi tra le condizioni naturali e l intervento umano nel corso del tempo. In generale le strutture spaziali del paesaggio sono legate alla composizione e alla configurazione degli elementi costituenti il paesaggio stesso (per esempio: unità omogenee di uso delle terre). La struttura del paesaggio dipende, dunque, dal numero e dalla abbondanza dei differenti elementi che lo compongono, mentre la sua configurazione è legata alla distribuzione fisica di tali elementi. Attraverso indici che si riferiscono alla misura della diversità, omogeneità o eterogeneità di tali elementi è possibile quantificare le caratteristiche tipiche del paesaggio e osservarne i cambiamenti del tempo. 2 A.A.V.V. From Land Cover to Landscape Diversity in the European Union, report of the European Commission, 2000.

4 Dal punto di vista metodologico sia per la fotointerpretazione e creazione dei dati sia per le successive elaborazioni è stata sperimentata l efficacia di un software GIS di facile utilizzo e ampiamente diffuso (ARCVIEW 3.x); tale software rappresenta lo standard GIS per la Regione Piemonte. Arcview è anche lo strumento di appoggio per la consultazione delle informazioni territoriali delle Aree Protette distribuite dalla Regione agli Enti Parco nell ambito del Progetto PAN (GIS per i Parchi e le Aree Naturali). Il Pan rappresenta l ossatura dei vari Sistemi Informativi delle singole Aree Protette, e i dati del Progetto sono costruiti in modo da essere immediatamente integrabili in esso.

5 Risultati Nel corso della prima fase del progetto è stata analizzata la distribuzione dell uso delle terre all interno di particolari ambiti di interesse (es: Aree Attrezzate e Riserve Naturali Speciali, etc). I risultati ottenuti sono stati riassunti in una scheda che li riporta:?? in forma numerica - tabella e istogramma,?? in forma grafica rappresentazione cartografica. FIG 1 Esempio scheda Le schede rappresentano una fotografia dell esistente; tali schede sono state realizzate per ogni anno di raccolta dei dati e permettono di confrontare i cambiamenti di uso nelle singole aree di interesse. FIG 2 Confronto multitemporale

6 Per evidenziare i flussi di cambiamento tra le diverse classi di uso delle terre nel tempo su tutto il territorio, sono state create delle matrici di confronto: tabelle che riportano le variazioni di superfici occupate dalle varie classi. Sono stati incrociati i dati di due anni ricostruendo le variazioni delle superfici occupate da ogni classe e riportando nel dettaglio quanta superficie si è modificata e verso quale nuovo tipo di uso. Le tabelle esprimono i dati sia in ettari che in percentuale. FIG 3 Esempio di tabella di sintesi Nella tabella viene riportato un esempio di interrogazione dei dati i cambiamenti avvenuti per la classe 3222 Vegetazione arbustiva ripariale nell anno di riferimento 1998 (anno 0) rispetto al In alto a sinistra in rosso viene riportato il totale in ha della superficie presente nel 1998, e nelle colonne sottostanti e nel grafico cosa attualmente risiede nelle medesime aree.

7 Un'altro aspetto preso in considerazione per l analisi è rappresentato dal calcolo di indici. La scelta degli indici da utilizzare è stata condotta in funzione delle indicazioni riportate nel documento From land cover to landscape diversity in the European Union (European Commission) e della disponibilità del software Patch analyst utilizzabile gratuitamente come estensione aggiuntiva al modulo base di Arcview. Questi indici favoriscono la lettura della struttura del paesaggio ed in particolare permettono confronti nel tempo. Sono stati utilizzati indici per quantificare la struttura del paesaggio quali densità di poligoni, densità di confini tra tipologie di coperture delle terre differenti, dimensione media dei poligoni e altri, e per caratterizzare la composizione del paesaggio stesso, quale l indice di diversità (Shannon) di cui un esempio è riportato nella figura successiva. FIG. 4 Indice di Shannon - Parco Fluviale del Po tratto Cuneese Criticità e aspetti positivi Reperibilità e costo immagini Le immagini utilizzate per il Progetto provengono da un archivio comune tra alcuni Settori Regionali; questo fatto permette di ridurre tempi di reperibilità e costi dei dati. L idea di condurre un azione comune per l acquisto e la gestione delle immagini è maturata proprio negli anni in cui è stato condotto il progetto. Questa esperienza è servita anche da volano, infatti altri Settori Regionali stanno aderendo all iniziativa. Il fatto di condividere il patrimonio immagini ha permesso di utilizzare tali strumenti all interno del Progetto, che sennò avrebbe assunto un costo proibitivo. Tempi di realizzazione All inizio è stato sottostimato il tempo necessario per realizzare la filiera lavorativa necessaria per effettuare l acquisizione delle immagini, la fotointerpretazione, la restituzione cartografica e l analisi multitematica e multitemporale. I tempi di

8 realizzazione del Progetto Pilota, infatti, sono stati più lunghi del previsto, a causa del fatto che il progetto si svolgeva parallalelamente ad altre attività e non aveva, all inizio, risorse specializzate specificamente dedicate. Gli Enti Parco e i tecnici della Regione si sono avvicinati per la prima volta a queste tecnologie e quindi è stato necessario un forte lavoro di scambio di conoscenze nel gruppo di lavoro. Oggettivizzazione della fotointerpretazione Pur cercando di dare criteri e regole per la fotointerpretazione il più oggettivi possibili, non è possibile garantire una totale corrispondenza delle interpretazioni. E da tener conto, infatti, che i passaggi nei differenti anni sono stati realizzati da diversi fotointerpreti e che questi tecnici avevano a disposizione tipologie differenti di immagini. Questo fattore è particolarmente significativo quando si realizza l analisi multitemporale di un territorio. Per l analisi multitemporale si è cercato di ridurre le disomogeneità accorpando le classi che risentono maggiormente della soggettività della fotointerpretazione. Inoltre è prevista la stesura di un manuale che riporti i criteri da seguire per le prossime fotointerpretazioni e una descrizione accurata delle classi della legenda. Tempi di rivisitazione In conseguenza del fatto che la tempistica di produzione dei dati è risultata maggiore del previsto e che l evento alluvionale dell ottobre 2000 ha causato importanti cambiamenti nell area di analisi, non è stato possibile stimare con certezza quale possa essere il periodo di rivisitazione ottimale. E ragionevole supporre che sia interessante un periodo di almeno tre anni per il tema uso delle terre. Comunque i tempi di rivisitazione devono essere calibrati a seconda degli obiettivi che vengono posti. Se si vogliono analizzare le azioni di gestione del territorio realizzate bisogna prevedere un tempo che consenta di verificarne gli effetti, se invece deve essere monitorata un area sensibile in caso di eventi eccezionali sarebbe opportuno un tempestivo aggiornamento dei dati. Esame degli indici più efficaci La scelta degli indici e la loro efficacia per descrivere l evoluzione del territorio è un punto ancora aperto. Aspetti formativi Il Settore regionale Pianificazione delle Aree protette, parallelamente alla predisposizione del progetto, ha avviato un percorso formativo e di indirizzo per il personale delle aree protette, attraverso corsi di approccio ai GIS e giornate sull uso del GPS. Attraverso questa azione si è cercato di avviare, dove il processo non era ancora iniziato, gli Enti di gestione all uso dei dati geografici integrati anche come strumento di gestione e governo del territorio. Contestualmente è iniziata la distribuzione gratuita ai Parchi interessati, dei ritagli dei dati territoriali di base, ambientali e sulle Aree Protette attraverso il progetto PAN. Tali azioni hanno avuto un discreto successo, infatti sono ormai oltre il 60% delle aree protette Piemontesi a disporre del pacchetto PAN. L insieme di queste attività, congiuntamente all avvio del progetto di telerilevamento, dove ciò è già avvenuto, hanno consentito una notevole crescita formativa dei tecnici dei singoli parchi nei

9 confronti degli strumenti GIS. Tali strumenti vengono infatti ormai utilizzati con buona autonomia ed ingegno soprattutto nelle applicazioni concrete di gestione del territorio. Ad esempio sono stati utilizzati dopo l evento alluvionale i dati sull uso delle terre derivati dal progetto per mappare le aree coinvolte e per evidenziare aree critiche di interesse. Conclusioni In considerazione dei risultati ottenuti si pensa di continuare l attività, sia sulle aree già indagate che estendendo l analisi su altre Aree protette. Contestualmente si stanno valutando le modalità e gli strumenti da adottare per rendere disponibili ad un utenza più ampia i dati ottenuti. Si sta inoltre lavorando alla realizzazione di una sorta di manuale tecnico attraverso il quale illustrare i passi compiuti nella valutazione, lavorazione, ed interpretazione delle immagini, e alle modalità di analisi dei dati. Quest ultima attività si pone l obiettivo di dare quanti più strumenti possibile agli utilizzatori dei dati (particolarmente il personale degli Enti di Gestione delle aree protette), per permettergli di agire con sempre maggiore autonomia e dimestichezza con gli strumenti GIS e di telerilevamento.