E FENOMENI FRANOSI: UTILIZZO INTEGRATO DI TECNICHE A SCANSIONE LASER E POSIZIONAMENTO GEODETICO

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1 IRPI Consiglio Nazionale delle Ricerche ISTITUTO DI RICERCA PER LA PROTEZIONE IDROGEOLOGICA GRUPPO DI GEOMONITORAGGIO - TORINO IL MONITORAGGIO DI CORSI D ACQUA E FENOMENI FRANOSI: UTILIZZO INTEGRATO DI TECNICHE A SCANSIONE LASER E POSIZIONAMENTO GEODETICO

2 L ELEVATA VERSATILITA E L INTEGRABILITAL INTEGRABILITA DI LIDAR E GPS NE PERMETTE L UTILIZZO L COMBINATO IN FUNZIONE DELLE DIVERSE NECESSITA AMBITI DI UTILIZZO E MONITORAGGIO DELL EVOLUZIONE EVOLUZIONE MORFOLOGICA DEI CORSI D ACQUA STUDIO E MONITORAGGIO DI FENOMENI FRANOSI ANALISI DELL INTERAZIONE TRA FENOMENI NATURALI ED ELEMENTI ANTROPICI

3 Frana Le ayas Progetto per il monitoraggio morfologico del Sistema Po PROGETTI DI RICERCA DEL CNR IRPI DI TORINO PRESENTATI Frana San Francesco Studio sulla compatibilità idraulica di attraversamenti ferroviari Frana Colle San Leo Cittedella Inca di Machu Picchu - Perù

4 SISTEMI UTILIZZATI STUDIO E MONITORAGGIO DELL EVOLUZIONE EVOLUZIONE MORFOLOGICA DEI CORSI D ACQUA LIDAR ELITRASPORTATO GPS (modalità statica) Stazioni Totali di precisione

5 SISTEMI UTILIZZATI ANALISI DELL INTERAZIONE TRA FENOMENI NATURALI ED ELEMENTI ANTROPICI LIDAR ELITRASPORTATO LIDAR TERRESTRE GPS (modalità statica e RTK) Stazioni Totali di precisione

6 SISTEMI UTILIZZATI LIDAR ELITRASPORTATO STUDIO E MONITORAGGIO DI FENOMENI FRANOSI LIDAR TERRESTRE GPS (reti di alta precisione) GPS (modalità RTK)

7 METODOLOGIE APPLICATE STUDIO E MONITORAGGIO DELL EVOLUZIONE EVOLUZIONE MORFOLOGICA DEI CORSI D ACQUA Sviluppo di una metodologia innovativa basata sul confronto di DTM multitemporali per lo studio dell evoluzione evoluzione morfologica dei corsi d acqua e del trasporto solido ANALISI DELL INTERAZIONE TRA FENOMENI NATURALI ED ELEMENTI ANTROPICI Uso integrato di sistemi Laser GPS e stazione totale per la realizzazione di DTM a supporto di modellazioni numeriche STUDIO E MONITORAGGIO DI FENOMENI FRANOSI Progettazione e realizzazione di reti di monitoraggio le cui caratteristiche sono basate sulla tipologia del fenomeno franoso e sugli obiettivi da raggiungere

8 OBIETTIVI SPERIMENTAZIONE DI METODOLOGIE D INDAGINE INNOVATIVE BASATE SU SISTEMI DI MONITORAGGIO AVANZATI VOLTE ALLA CARATTERIZZAZIONE DELLE MODALITA EVOLUTIVE DI FENOMENI GEO-IDROLOGICI - ANALISI QUANTITATIVA DELLE VARIAZIONI MORFOLOGICHE - CREAZIONE DI UN DTM DI RIFERIMENTO (TEMPO ZERO) PER FRANE E CORSI D ACQUA - RICOSTRUZIONE DI TREND EVOLUTIVI UTILIZZABILI PER LA CREAZIONE DI SCENARI - SUPPORTO SCIENTIFICO ALLE ATTIVITA DI GESTIONE DEL TERRITORIO

9 STUDIO E MONITORAGGIO DELL EVOLUZIONE EVOLUZIONE MORFOLOGICA DEI CORSI D ACQUA Analisi storica Sezioni topografiche PROGETTO DI RICERCA FINALIZZATO AL MONITORAGGO DELL EVOLUZIONE EVOLUZIONE MORFOLOGICA E SEDIMENTOLOGICA DEI CORSI D ACQUA Indagini geoelettriche in alveo Messa a punto di una metodologia sperimentale per la comparazione di DTM

10 SONO STATE EFFETTUATE UNA SERIE DI PROVE SIA IN ALVEO CHE IN AREE LIMITROFE PER VALUTARE IL GRADO DI PRECISIONE ED AFFIDABILITÀ DEL DATO LIDAR CONTROLLO DEL DATO LIDAR TALE CONFRONTO DIMOSTRA L ESISTENZA DI UN OTTIMA CORRELAZIONE TRA LA SEZIONI ESTRAPOLATE DAL DATO LIDAR E QUELLE TOPOGRAFICHE MISURATE IN ALVEO Sezione topografica tradizionale Sezione LIDAR 20cm

11 METODOLOGIA DI COMPARAZIONE DEI DTM FASE 1 : ACQUISIZIONE FASE 2: ANALISI PRELIMINARE FASE 3: TRATTAMENTO ED ELABORAZIONE DATI FASE 4: COMPARAZIONE E CONTROLLO

12 METODOLOGIA DI COMPARAZIONE DEI DTM RILIEVO ANNO 2003 e 2004 Superficie 3D anno 2003 Tratto di Esempio Superficie 3D anno 2004 IL RISULTATO FINALE CONSISTE NEL CALCOLO: DELLE VARIAZIONI ALTIMETRICHE AVVENUTE NELL INTERVALLO DI TEMPO L ULTIMA CONSIDERATO FASE CONSISTE NEL PROCEDIMENTO DI COMPARAZIONE DELLE DEI CORRISPONDENTI DTM E NEL CONTROLLO VARIAZIONI DEL VOLUMETRICHE RISULTATO OTTENUTO

13 Esempio di applicazione ELABORATI FINALI VARIAZIONI ALTIMETRICHE DEL SINGOLO CONCIO VARIAZIONI VOLUMETRICHE DEL SINGOLO CONCIO

14 Side scan sonar RILIEVI BATIMETRICI Single beam

15 RILIEVI ESEGUITI RISULTATI OTTENUTI IL CASO DEL TORRENTE ORCO DUE SET DI CONFRONTO:

16 IRPI ANALISI DELL INTERAZIONE TRA FENOMENI NATURALI ED INFRASTRUTTURE FINALITA studi idraulici e progettazioni preliminari degli interventi correttivi riguardanti attraversamenti della Rete Ferroviaria Italiana (RFI) di competenza della Direzione Compartimentale di Genova

17 METODOLOGIA PROPOSTA DA RILIEVO DI SEZIONI TOPOGRAFICHE CON TECNICHE CONVENZIONALI RILIEVI GEOLOGICI E GEOMORFOLOGICI REALIZZAZIONE DI MODELLI IDRAULICI FINALIZZATI ALLA VERIFICA IDRAULICA DELLO STATO ATTUALE E ALLA PROGETTAZIONE PRELIMINARE DI EVENTUALI INTERVENTI CORRETTIVI

18 METODOLOGIE A CONFRONTO Sezioni topografiche tradizionali - Elevata precisione - Tempistiche - Discontinue - Costi - Versatilità DTM di alta precisione Rilevamenti LIDAR - Elevata precisione - Elevata densità 3-5 p.ti/m 2 - Tempistiche - Costi - Versatilità - Prodotti estrapolabili - Elevato N di sezioni Sezioni estratte da DTM - Personale molto specializzato Proposta del CNR IRPI Ortofoto di precisione

19 METODOLOGIA ALTERNATIVA PROPOSTA DAL CNR IRPI FORNITURA DI UN MODELLO DIGITALE DEL TERRENO DEI TRATTI D ALVEO STUDIATI PER LA GENERAZIONE DI MODELLI IDRAULICI INTEGRANDO DIFFERENTI SISTEMI DI MISURA LASER SCANNER AVIO-TRASPORATO LASER SCANNER TERRESTRE RETI GPS DI INQUADRAMENTO STAZIONE TOTALE

20 Sezione ponte Ferroviario valle COLLABORAZIONE CNR IRPI - RFI quota [m] progressive [m] VANTAGGI DELL UTILIZZO DEI DTM NELLA MODELLAZIONE IDRAULICA - Modello geometrico di precisione - Possibilità di estrarre nuove sezioni in qualunque momento - Modellazione idraulica 1D e 2D basata su un campo di moto geometricamente accurato - Mappatura di aree inondabili non basata su cartografia datata e a grande scala - Semplicità di comprensione dei risultati e delle anomalie di calcolo grazie alle ortofoto di precisione Alveo Luce Ponte Binario estradosso Rilevato ferroviario

21 UTILIZZO INTEGRATO DI LIDAR E GPS NELLO STUDIO DEI FENOMENI FRANOSI -Cittadella Inca di Macchu Picchu - Perù Rete geodetica GPS + LIDAR terrestre -Frana di Le Ayas Bardonecchia (TO) Rete GPS permanente + LIDAR terrestre -Frana di Colle San Leo San Martino sulla Marrucina (CH) Rilevamenti GPS RTK + LIDAR avio-trasportato -Frana di San Francesco Radicofani (SI) LIDAR terrestre + rete di inquadramento GPS

22 MACHU PICCHU PROGETTO INTERFRASI INTERFRASI - INTerferometria statica e dinamica integrate da laser imaging 3D e da altre tecnologie innovative per la diagnostica di manufatti architettonici in aree in FRAna o soggette ad eventi SIsmici, patrocinato dal MIUR e sotto l egida dell UNESCO

23

24 RISULTATI OTTENUTI

25 FRANA DI LE AYAS BARDONECCHIA (TO) CROLLO IN ROCCIA AVVENUTO NEL GENNAIO 2001, AL QUALE E E SEGUITA UNA PROLUNGATA ATTIVITA DI ARRETRAMENTO DELLA NICCHIA DI DISTACCO PER CONTINUI FENOMENI DI CROLLO

26 FRANA DI LE AYAS BARDONECCHIA (TO) SISTEMA DI MONITORAGGIO DUPLICE: -MONITORAGGIO GPS PER LA VALUTAZIONE DELLA STABILITA SETTORE A MONTE DELLA NICCHIA DI DISTACCO DEL --MONITORAGGIO LASER PER IL CONTROLLO DELL EVOLUZIONE EVOLUZIONE DEL FRONTE E DELL ACCUMULO SOTTOSTANTE RETE SPERIMENTALE DI MONITORAGGIO GPS IN AUTOMATICO ED IN CONTINUO CON CONTROLLO REMOTO Ref B

27 FRANA DI LE AYAS BARDONECCHIA (TO) UTILIZZO LASER SCANNER TERRESTRE PER IL CONTROLLO: -DELL EVOLUZIONE EVOLUZIONE DELLA NICCHIA DI DISTACCO SOGGETTA A CONTINUI FENOMENI DI CROLLO -DELL ACCUMULO CREATOSI ALL INTERNO DELL IMPLUVIO DEL RIO CHANTERAL

28 FRANA DI COLLE SAN LEO - SAN MARTINO SULLA MARRUCINA (CH) FRANA DI TIPO COMPLESSO CARATTEZZIATA DA MOVIMENTI COMPLESSIVI CHE SUPERANO NELLA ZONA DI NICCHIA ANCHE I 20 METRI MONITORAGGIO: -RETE GPS RTK -RILEVAMENTO LASER AEREO

29 FRANA DI COLLE SAN LEO - SAN MARTINO SULLA MARRUCINA (CH) RETI GPS DI TEMPO REALE (RTK Real Time Kinematic) Su movimenti con grosse componenti di spostamento, si utilizzano principi di posizionamento di tempo reale speditivi con precisione centimetrica. VANTAGGI: -Tempi di stazionamento rapidi (pochi secondi); -Elevata produttività; -Precisione intrinseca centimetrica; -Tempi di analisi, post-processamento processamento e compensazione del dato sensibilmente più brevi.

30 FRANA DI COLLE SAN LEO - SAN MARTINO SULLA MARRUCINA (CH) Rilevamento LIDAR aerotrasportato ORTOFOTO ADATTATA SU MODELLO ALTIMETRICO Superficie shaded a gradiente cromatico altimetrico del coronamento UTILIZZO RILEVAMENTO LIDAR: - Creazione DTM di riferimento per successivi rilevamenti - Topografia di alta precisione - Utilizzo ortofoto a supporto delle operazioni di rilevamento morfologico

31 FRANA DI COLLE SAN LEO - SAN MARTINO SULLA MARRUCINA (CH) CONFRONTO TRA DTMs Rilevamento LIDAR 2006 Fotorestituzione Volo EIRA 1965

32 Scivolamento planare che coinvolge la formazione delle Peliti del Monte Paglia; la frana evolve localmente in colata soprattutto al piede per il progressivo disgregamento dell accumulo FRANA DI SAN FRANCESCO - RADICOFANI (SI)

33 RISULTATI OTTENUTI

34 RISULTATI OTTENUTI Totale materiale asportato nel periodo Totale materiale asportato nel periodo : m : m 3

35 Consiglio Nazionale delle Ricerche ISTITUTO DI RICERCA PER LA PROTEZIONE IDROGEOLOGICA GRUPPO DI GEOMONITORAGGIO - TORINO GRAZIE PER LA CORTESE ATTENZIONE Giorgio Lollino Marco Baldo Daniele Giordan

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