World HEritage monitoring by Remote sensing

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1 World HEritage monitoring by Remote sensing Attività ISPRA ISCR: Il monitoraggio satellitare dei Beni Culturali esposti a fenomeni franosi lenti Daniele Spizzichino 1, Carla Iadanza 1, Carlo Cacace 2, Alessandro Trigila 1 (1) ISPRA Istituto Superiore per la Protezione e la Ricerca Ambientale (2) ISCR Istituto Centrale per la Conservazione e il Restauro Workshop 29 Novembre 2013 MIBACT Sala dell ex Chiesa di Santa MARTA Piazza del Collegio Romano 5, Roma

2 Protocollo d intesa ISPRA IFFI ISCR attivo dal 2009: attività di studio ed analisi spaziale per la definizione preliminare del Patrimonio a rischio da frana utilizzando i dati contenuti nel il progetto IFFI (ISPRA) e il database dei BB. CC. presente nel progetto della Carta del Rischio (ISCR). L obbiettivo è quello di fornire un quadro di riferimento a scala nazionale relativo alle aree più a rischio in termini di pericolosità da frana e contemporaneamente più esposte e vulnerabili in termini di presenza di Beni culturali.. Attività realizzate BB.CC. in aree in frana sull intero territorio nazionale; Verifica di quelli situati in aree attive (priorità di intervento) attraverso l uso di tecniche di remote sensing (interferometria satellitare) Pubblicazione dello studio (WLF2) Partecipazione a progetti Europei (LIFE+ ACT) Coinvolgimento e collaborazione nel progetto WHERE Coinvolgimento dell ISCR nel tavolo tecnico per il recepimento della Direttiva Alluvioni Analisi e studio sui BB.CC. in area ad elevata criticità idraulica in ambito nazionale Presentazione all EGU2013 e Pubblicazione sul bollettino ISCR dic Attività future Scheda di vulnerabilità da frana ed idraulico per i BB.CC. per il SIT Carta del Rischio Attività divulgativa e scientifica Studi finalizzati al monitoraggio per la definizione di priorità di intervento a scala nazionale

3 Il monitoraggio satellitare dei Beni Culturali esposti a fenomeni franosi lenti BACKGROUND L Italia è il paese che detiene il maggior patrimonio culturale del mondo; il territorio italiano è particolarmente soggetto a fenomeni franosi, che possono minare la tutela e conservazione dei beni culturali. OBIETTIVO DEL LAVORO definire una metodologia per la valutazione dei beni culturali esposti a fenomeni franosi a cinematismo lento DATI DI INPUT Banca dati dei Beni Culturali (Progetto Carta del Rischio del Patrimonio Culturale); Inventario dei Fenomeni Franosi in Italia (Progetto IFFI); dati da telerilevamento satellitare.

4 BANCA DATI DEI BENI CULTURALI curata dal 1992 dall ISCR (Istituto Superiore per la Conservazione e il Restauro) del MIBAC; contiene beni suddivisi in: Beni Architettonici, Beni Archeologici e Contenitori moderni di opere d arte; realizzata mediante il censimento, la georeferenziazione e la compilazione della scheda di vulnerabilità (es. stato di conservazione) del singolo bene. Numero di Beni Culturali a scala comunale

5 INVENTARIO DEI FENOMENI FRANOSI IN ITALIA realizzato dal 1997 dall ISPRA e dalle Regioni e Province Autonome d'italia; censisce e mappa i fenomeni franosi verificatisi sul territorio nazionale (scala 1:10.000); contiene oltre frane che interessano un area di km 2, pari al 6,9% del territorio italiano.

6 Comune Provincia N. Beni COLLE DI VAL D'ELSA SIENA 72 PESCOCOSTANZO L'AQUILA 71 GENOVA GENOVA 42 TROINA ENNA 35 SAN GIMIGNANO SIENA 32 PERUGIA PERUGIA 32 ANAGNI FROSINONE 31 STILO REGGIO CALABRIA 29 COSENZA COSENZA 28 BOVA REGGIO CALABRIA 28 FIESOLE FIRENZE 27 CAMERINO MACERATA 27 SAN MINIATO PISA 26 CIVIDALE DEL FRIULI UDINE 24 GUBBIO PERUGIA 24 TROPEA VIBO VALENTIA 23 LUGAGNANO VAL D'ARDA PIACENZA 22 CALTANISSETTA CALTANISSETTA 22 CAGLIARI CAGLIARI 21 FIRENZE FIRENZE 21 BOLSENA VITERBO 21 CALTABELLOTTA AGRIGENTO 21 FOLIGNO PERUGIA 20 SQUILLACE CATANZARO 20 MELITO DI PORTO SALVO REGGIO CALABRIA 20 NOCERA UMBRA PERUGIA 19 MONTEPULCIANO SIENA 19 TODI PERUGIA 19 PACENTRO L'AQUILA 19 PONTASSIEVE FIRENZE 18 TORINO TORINO 17 VALSOLDA COMO 16 RECANATI MACERATA 16 LANCIANO CHIETI 16 MONTEGIORGIO ASCOLI PICENO 15 LIZZANO IN BELVEDERE BOLOGNA 14 FINALE LIGURE SAVONA 14 LUCCA LUCCA 14 PENNABILLI PESARO 14 TAGGIA IMPERIA 14 PIETRALUNGA PERUGIA 14 CUPRA MARITTIMA ASCOLI PICENO 14 ORVIETO TERNI beni Quali e quanti realmente in area in frana attiva? Come stimare il dato? Monitoraggio satellitare

7 DATI SATELLITARI* Satelliti SAR: ERS (ESA) e RADARSAT (CSA) Intervallo di tempo: e Tecnica interferometrica satellitare SqueeSAR (TRE) * I dati satellitari utilizzati nell analisi sono stati forniti gratuitamente e per scopi scientifici dalla Tele-Rilevamento Europa TRE

8 TECNICA SATELLITARE INTERFEROMETRICA Output dell analisi: misure di spostamento in corrispondenza di bersagli a terra (MP), sia puntiformi (Permanent Scatterers - PS), sia distribuiti (Distributed Scatterers DS); - velocità medie annue di deformazione lungo la LOS (Line Of Sight); - serie storiche di spostamento.

9 TECNICA INTERFEROMETRICA SATELLITARE La tecnica permette una stima delle misure di spostamento con precisione millimetrica su aree estese e su lunghi intervalli temporali; è particolarmente idonea all analisi di fenomeni deformativi molto lenti o estremamente lenti, in base al tempo di rivisitazione del satellite (ERS 35 gg. e RADARSAT 24 gg.) e alla lunghezza d onda (banda C: 5,66 cm).

10 METODOLOGIA Beni Culturali esposti a fenomeni franosi molto lenti o estremamente lenti APPROCCIO PROVINCIALE APPROCCIO SU SINGOLO BENE L analisi a scala provinciale consente di esaminare un elevato numero di beni culturali su area vasta e selezionare quelli maggiormente esposti a fenomeni franosi lenti attivi - testata sulla provincia di Macerata; L analisi sul singolo bene culturale consiste in uno studio specifico del bene mediante l analisi delle serie storiche degli spostamenti da satellite e l integrazione di informazioni da ricerca bibliografica su: riattivazioni della frana, sistemi di monitoraggio e interventi di consolidamento - testata su 6 Beni Culturali.

11 APPROCCIO PROVINCIALE Pre-processing - Generazione di un buffer di 30 m intorno a ciascun bene culturale; - Estrazione delle frane classificabili come movimenti lenti dall Inventario dei Fenomeni Franosi; - Selezione dei beni culturali che ricadono nel territorio montano-collinare, utilizzando un modello orografico derivato dal DEM 20x20m.

12 Bene Culturale Bene Culturale in pianura Bene Culturale in territorio montano-collinare Bene Culturale all interno o entro una distanza di 20 m da una frana lenta Bene Culturale ad una distanza maggiore di 20 m da una frana lenta A) MP in movimento nel buffer del bene B) MP non in movimento nel buffer C) No MP nel buffer del bene D) MP in movimento nel buffer del bene E) MP non in movimento nel buffer F) No MP nel buffer del bene La Non Il movimento frana è disponibile è inattiva potrebbe alcuna durante essere informazione il periodo dovuto oppure a sugli problemi spostamenti gli spostamenti strutturali superficiali indipendenti non possono da Congruenza tra MP non in movimento e assenza di frana monitoraggio dalla essere frana misurati (es. con cedimenti La frana la tecnica è attiva differenziali SAR e con (movimento elevata delle fondazioni) probabilità troppo veloce oppure il bene o deformazione ad ha un subito inventario danni lungo delle l asse frane N-S) incompleto satellitare

13 Provincia di Macerata Dati di input: Provincia di Macerata: area di 2774 km beni culturali: 69 in pianura e 1262 in territorio montano-collinare; le frane lente costituiscono l 86% delle 9118 frane totali; immagini SAR: RADARSAT geometria ascendente e discendente. Velocità di soglia = 2 mm/anno + 2σ σ = massima deviazione standard della velocità media annua di tutto il dataset.

14 Provincia di Macerata Risultati: 171 beni all interno o in prossimità di una frana lenta: 10 classificati nel caso A (MP in movimento nel buffer del bene); 145 nel caso B (MP non in movimento) and 16 nel caso C (no MP) beni (distanza > 20m da una frana lenta): 26 classificati nel caso D (MP in movimento), 991 nel caso E (MP non in movimento) e 74 nel caso F (no MP). 36 beni culturali (caso A + D) su cui pianificare, in via prioritaria, studi di maggior dettaglio, sopralluoghi o sistemi di monitoraggio strumentale

15 APPROCCIO SU SINGOLO BENE Il bene è rappresentato nelle sue dimensioni reali; analisi di dettaglio di: numero e posizione dei bersagli al suolo rispetto al bene, serie storiche degli spostamenti, ecc.; integrazione delle informazioni contenute in pubblicazioni scientifiche, in rapporti tecnici, nel Catalogo AVI (Aree Vulnerate Italiane, CNR-GNDCI) e nella banca dati ReNDiS (Repertorio Nazionale degli interventi per la Difesa del Suolo, ISPRA).

16 Cultural Heritage Church of S. Maria Assunta (ID code: 2ICR AAAA) Municipality Province Region Gorgoglione (MT), Basilicata Region Type of movement (IFFI DB) Rotational/ translational slide Date of landslide triggering Landslide restoration works 1988: bulkheads In situ monitoring systems : topographic levelling 2008: crack gauge References and archive data AVI Project; Guerricchio & Melidoro, 1990; Pancioli et al., Satellite and geometry ERS 1/2 Ascending ERS 1/2 Descending RADARSAT 1 Ascending Satellite monitored period 23/05/ /11/ /05/ /12/ /03/ /08/2010 Chiesa di S. Maria Assunta (Gorgoglione, MT) RADARSAT v = 15 mm/anno; S = 12 cm

17 Cultural Heritage Church of S. Maria (Rabatana) (ID code: 2ICR ) Municipality Province Region Tursi (MT), Basilicata Region Type of movement (IFFI DB) Rotational/ translational slide Date of landslide triggering /01/1972 Landslide restoration works In situ monitoring systems References and archive data AVI Project; ReNDiS Project (ID: 031/07); Lazzari et al. 2006, Satellite and geometry ERS 1/2 Ascending ERS 1/2 Descending RADARSAT 1 Ascending Satellite monitored period 23/05/ /11/ /05/ /12/ /03/ /08/2010 Chiesa di S. Maria - Rabatana (Tursi, MT) RADARSAT

18 Collaborazione nell ambito delle attività di recepimento della Direttiva Alluvioni: ISPRA e IsCR hanno supportato il gruppo di lavoro (coordinato dal MATTM) per il recepimento della direttiva alluvioni (adottata con D.Lgs 49/2012) attraverso un protocollo di intesa tra Autorità di Bacino e IsCR per l utilizzo della Carta del Rischio come dato di base per il censimento dei BB.CC. in aree ad elevata pericolosità idraulica. Contestualmente è stato elaborato il paragrafo : Il danno associato alla presenza di beni culturali del manuale/linee guida ISPRA Proposta metodologica per la redazione di mappe di pericolosità e rischio li-e-linee-guida/proposta-metodologica-per-laggiornamento-delle-mappe-di-pericolosita-e-di-rischio

19 EGU General Assembly 2013 Sottomissione dell Abstract Cultural Heritage exposed to landslide and flood risk in Italy (Geophysical Research Abstracts Vol. 15, EGU , 2013 EGU General Assembly 2013) alla Eurpean Geosciences Union General Assembly tenutasi a Vienna dal 07 al 12 Aprile.

20 Beni Culturali e rischio idraulico DATA SET NAZIONALI COMUNE N.Beni ROMA 1375 FIRENZE 1030 FERRARA 705 PISA 438 MANTOVA 300 GENOVA 288 MODENA 212 LUCCA 196 SAVONA 156 REGGIO NELL'EMILIA 140 PISTOIA 137 PALERMO 126 FOLIGNO 112 PRATO 103

21 BB.CC. e rischio idraulico il caso di Roma

22 CONCLUSIONI E SVILUPPI FUTURI La collaborazione ISPRA ISCR negli ultimi 4 anni ha prodotto notevoli risultati (es. interoperabilità delle banche dati, analisi di pianificazione a fini conservativi, taratura e controllo delle tecniche di monitoraggio remoto, pubblicazioni scientifica, atti normativi) Nello specifico, la metodologia sviluppata ha permesso di valutare le potenzialità e i limiti delle tecniche di monitoraggio satellitare di tipo interferometrico, per l individuazione di spostamenti superficiali associabili a frane molto lente o estremamente lente che coinvolgono il patrimonio culturale. Gli sviluppi futuri nell approccio su singolo bene prevedono la stima degli spostamenti in direzione verticale e orizzontale E-O combinando i dati acquisiti dal satellite con geometria ascendente e discendente e il confronto tra dati di monitoraggio satellitare e in situ. Tale metodologia potrà in futuro essere applicata con l ottica di identificare le priorità e pianificare le attività di controllo e prevenzione e quelle di conservazione e restauro preventivo. Siamo convinti che il patrimonio culturale nazionale è una soluzione in termini di crescita e occupazione alla crisi attuale perciò il monitoraggio a fini conservativi diviene uno strumento indispensabile.