CArtography and Remote Sensing gruppo CARS

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1 CArtography and Remote Sensing gruppo CARS Modello tridimensionale della città di Trieste ricavato da dati LiDAR

2 Le attività di telerilevamento e cartografia Il gruppo CARS (CArtography and Remote Sensing), unità di progetto dell Istituto Nazionale di Oceanografia e di Geofisica Sperimentale - OGS, è stato istituito nel 2001 allo scopo di creare un team che gestisca in modo indipendente sia progetti di ricerca sia servizi riguardanti principalmente il telerilevamento, la geofisica e la cartografia. Una delle prime attività del gruppo è stata l interferometria SAR, che consente di costruire mappe di spostamento e modelli digitali di elevazione utili in diverse applicazioni. Successivamente si è specializzato nell elaborazione e nella classificazione di dati laser a scansione e nell elaborazione di foto aeree. Nel 2004 è stato acquistato un sensore iperspettrale che consente, attraverso l analisi delle bande spettrali, di ottenere informazioni dettagliate sulla natura dell area indagata; l integrazione di queste informazioni con quelle ricavate dal LiDAR consente di fornire un prodotto completo e utilizzabile per diversi scopi scientifici e applicativi. Dal 2009, grazie all acquisto di un Piper Seneca II, il personale cura autonomamente tutte le fasi di un progetto, dall acquisizione dei dati alla consegna del prodotto finito. Il CARS è un gruppo capace si sviluppare in modo indipendente progetti di ricerca nel campo del remote sensing, della cartografia, della geofisica e della geodesia, ed è suddiviso in due sottogruppi: Il GEOD (Geomatics, Development), gruppo di ricerca, le cui attività principali sono lo sviluppo di software e algoritmi dedicati al telerilevamento. Il PARS (Processing, Acquisition and Remote Sensing), gruppo di supporto, il quale si occupa dell acquisizione ed elaborazione di dati laser a scansione, foto aeree, dati iperspettrali, dati geofisici e geodetici. L unità di progetto CARS è certificata ISO 9001:2008 con il gruppo IMQ- CSQ. Le attività per cui CARS è certificato sono: cartografia, geofisica, geodesia, telerilevamento, analisi ambientale, sviluppo di algoritmi, consulenza. Vettorializzazione di edifici a partire da dati laser scan Università di Trieste Fotografia aerea Castello di Miramare

3 Principali progetti Il gruppo CARS ha svolto numerosi lavori per conto di istituzioni pubbliche e private, come ad esempio: Monitoraggio dei bacini dei fiumi del Veneto e del Friuli Venezia Giulia per conto dell ADBVE (Autorità di Bacino del Veneto). Monitoraggio della zona costiera della provincia di Venezia (bocche di Porto Lido, Malamocco, Chioggia) su commissione dell Università IUAV di Venezia. Rilievo dell intero territorio della regione Friuli Venezia Giulia per conto della Protezione Civile del Friuli Venezia Giulia. Rilievo LiDAR ed iperspettrale del territorio provinciale di Treviso commissionato dalla Provincia di Treviso. Progetto Danieli Automation : progetto proposto da Danieli Automation, in collaborazione con OGS e Università di Trieste, avente come scopo il monitoraggio dei gas (CO 2, O 2 e CO) all interno di EAF (Electrical Arc Fornace - forni ad arco elettrico) e il miglioramento della combustione. Progetto HYPERDEM: monitoraggio delle coste dello Sri Lanka ad un anno dallo tsunami. Su finanziamento della Direzione Generale per la Cooperazione allo Sviluppo del Ministero degli Affari esteri acquisizione di dati LiDAR, iperspettrali e di ortofoto. Progetto TILTAN: progetto avviato tramite finanziamento messo a disposizione dal Ministero degli Affari Esteri per la cooperazione italo israeliana. In questo progetto sono stati sviluppati degli algoritmi dedicati all estrazione di particolari oggetti a partire dai dati LiDAR: alberi, edifici, tetti, infrastrutture. Progetto Mestre: commissionato dal Commissario Delegato per l emergenza concernente gli eccezionali eventi meteorologici del 26 settembre Il progetto ha previsto l acquisizione e l elaborazione di dati telerilevati (LiDAR, ortofoto, iperspettrale) acquisiti lungo un tratto di costa veneta, comprendente l abitato di Mestre. Il gruppo ha inoltre partecipato a diversi progetti europei come ad esempio: Progetto GEOCAPACITY, che ha previsto la realizzazione di un GIS europeo per la valutazione di siti potenzialmente idonei al confinamento geologico della CO 2. Progetto ENHYGMA (ENvironmental, HYdrologic and Ground MAnagement), nell ambito del quale sono stati acquisiti dati LiDAR, iperspettrali ed ortofoto lungo il fiume Tisza (Ungheria) per la creazione di mappe d uso del suolo e di rischio idraulico. Progetto CO 2 GeoNet, progetto finanziato dalla Comunità Europea, che ha previsto l acquisizione di dati telerilevati (LiDAR, iperspettrale e ortofoto) nella caldera di Latera (VT), allo scopo di individuare e studiare la fuoriuscita naturale di CO 2. Riconoscimento di manufatti sepolti, tramite analisi di immagini multispettrali Sovrapposizione di ortofoto e carta tecnica regionale Ambiti di applicazione Gli ambiti applicativi delle metodologie adottate e in parte sviluppate dal CARS, sia per scopi di produzione che di ricerca, sono i seguenti: Utilizzo del suolo e gestione del territorio: monitoraggio di bacini fluviali e di ambienti costieri, valutazione del rischio idrogeologico, identificazione e monitoraggio di frane e smottamenti, acquisizioni multitemporali-differenziali per computi volumetrici e stime di subsidenza, mappe di uso del suolo. Ambiente: analisi forestali, mappatura delle specie arboree, studio dello stato di salute della vegetazione, calcolo

4 della biomassa, monitoraggio di inquinanti, studio dei terreni agricoli, monitoraggio di ghiacciai, mappe di irraggiamento solare. Ingegneria idraulica e civile: monitoraggio di infrastrutture idrauliche, mappe di ingressione marina, studio del territorio urbano, mappatura di reti stradali e grandi infrastrutture, monitoraggio di linee elettriche, vettorializzazione di edifici, valutazione dell'efficienza energetica degli edifici, studio della rugosità del manto stradale. Archeologia (individuazione di siti archeologici). Sviluppo di algoritmi per la geocodifica dei dati telerilevati. Cartografia e GIS: aggiornamento della cartografia tecnica digitale, sistemi di supporto alle decisioni per la pianificazione territoriale. Vettorializzazione di linee elettriche a partire dal dato laser Strumentazione Il sistema di acquisizione adottato è il LiDAR (Light Detection and Ranging) Riegl LMS-Q560, costituito da un laser operante nell infrarosso vicino e in grado di registrare la completa forma d onda dell impulso di ritorno. Le caratteristiche del sistema permettono di ricavare informazioni topografiche di elevato dettaglio. Il LiDAR è abbinato ad una camera digitale Canon EOS 1Ds Mark III, che consente di ottenere ortofoto ad elevata risoluzione, sovrapponibili alle scansioni laser. Sensore laser scan RIEGL LMS-Q560 Il gruppo CARS possiede inoltre un sistema iperspettrale AISA Eagle 1k della Specim, operante nel visibile e nel vicino infrarosso, con il quale è possibile ricavare informazioni sia sulla risposta radiometrica, sia sulla geometria di aree di particolare interesse ambientale Recentemente è stata acquistata anche una camera termica Thermo Tracer TS9260 della NEC, con risoluzione 640x480 pixel, operante nell infrarosso termico. Infine, il gruppo CARS dispone anche di un campionatore di CO 2 Vaisala GMP343 e di un contatore di particelle aereo Lighthouse Tutta la strumentazione è montata a bordo del Piper Seneca II PA34 200T, acquistato dall OGS nel 2009, modificato mediante la realizzazione di un foro certificato per l installazione degli strumenti. L aereo è gestito da una società che dispone di tutte le certificazioni EASA, ed è abilitata (Certificato AOC) al lavoro aereo e all attività di telerilevamento. Sensore iperspettrale AISA Eagle 1k Contatore di particelle Lighthouse 3016 Camera digitale Canon EOS 1Ds Mark III Camera termica NEC TS9260 L aereo dell OGS, un Piper Seneca II

5 Sviluppi futuri Dal 2010 il gruppo CARS partecipa ad un progetto di cooperazione europea denominato EnergyCITY. Il progetto riguarda lo studio dell efficienza energetica degli edifici in sette città europee: Bologna, Treviso, Budapest, Praga, Ludwigsburg, Monaco e Velenje. Una delle maggiori sfide dei paesi della Comunità Europea è rappresentata dalla riduzione delle emissioni di CO 2, responsabili del cambiamento climatico, in particolare nelle città dove si concentra l 80% degli edifici che contribuiscono con il 75% delle emissioni totali. L obiettivo di EnergyCITY è quello di fornire gli strumenti necessari a valutare le emissioni di CO 2 nelle aree urbane e analizzare l efficienza energetica degli edifici. EnergyCITY intende raccogliere e rendere disponibili dati sull efficienza energetica dell edificato urbano che potranno essere facilmente consultabili da progettisti e autorità locali per la stima delle emissioni di CO 2 e per le strategie da adottare per la loro riduzione. Sovrapposizione di immagine termica e ortofoto Un insieme di dati digitali sarà raccolto nelle sette città dell Europa centrale attraverso piattaforme aeree e satellitari. Determinate zone verranno sorvolate allo scopo di ottenere immagini termiche attraverso l utilizzo di una camera montata sull aereo dell OGS, opportunamente modificato per l installazione degli strumenti. Dall analisi di queste immagini verrà quantificata la dispersione di energia termica degli edifici e verrà valutato lo stato di isolamento termico degli stessi. Alle immagini termiche verranno associati dei dati acquisiti con il sensore iperspettrale; questi, attraverso un analisi delle bande spettrali, forniranno informazioni dettagliate sui materiali che compongono i tetti degli edifici. Si otterranno in questo modo dei dati digitali, necessari a valutare le caratteristiche strutturali degli edifici e le proprietà energetiche dei materiali che li compongono. Unità di Progetto CARS Franco Coren coordinatore Istituto Nazionale di Oceanografia e di Geofisica Sperimentale - OGS Borgo Grotta Gigante 42/C Sgonico (Trieste) Riprese termiche dei camini di un acciaieria

6 L Istituto Nazionale di Oceanografia e di Geofisica Sperimentale è un ente pubblico di ricerca che svolge attività scientifiche volte alla conoscenza della Terra e delle sue risorse. Nell ambito delle discipline di propria competenza, l Ente è in grado di gestire sia la fase di acquisizione di dati geofisici in terra ed in mare, sia le successive fasi di valutazione e interpretazione dei risultati. Per raggiungere i propri obiettivi OGS si organizza in dipartimenti scientifici che attualmente sono: Dipartimento di Geofisica della Litosfera, Dipartimento di Oceanografia, Dipartimento di Oceanografia Biologica, Dipartimento per lo sviluppo delle Ricerche e delle tecnologie Marine, Centro di Ricerche Sismologiche. Gli elementi che oggi caratterizzano l azione dell Ente nel perseguire i propri compiti istituzionali sono: la disponibilità dell OGS Explora, unica nave attrezzata per la moderna ricerca geofisica di proprietà di un ente pubblico italiano, recentemente potenziata nelle sue dotazioni strumentali e adattata nelle attrezzature per un uso multidisciplinare; la propensione ad acquisire e svolgere ampi progetti di ricerca e di sviluppo tecnologico finanziati dall industria ed a promuovere il trasferimento tecnologico dei risultati maturi; la disponibilità di un numero molto elevato di dati geofisici ed oceanografici, direttamente acquisiti da OGS e disponibili per la ricerca; Boa meteo-oceanografica MAMBO nel golfo di Trieste Sistema SEISBIT montato su un pozzo per idrocarburi il forte coinvolgimento a livello europeo, attestato dalla partecipazione a più di 50 progetti finanziati dalla EC ed a network di eccellenza quale quello sulla sequestrazione geologica dell anidride carbonica (CO 2 ); l integrazione delle attività di ricerca con attività di alta formazione. OGS Explora in Antartide ISTITUTO NAZIONALE DI OCEANOGRAFIA E DI GEOFISICA SPERIMENTALE Borgo Grotta Gigante 42/C Sgonico (Trieste) Tel Fax Stazione sismica di M. Lussari OGS Realizzazione: Gruppo di Ricerca CARS - OGS, Trieste Designer: Nino Bon Stampa: Stella - Trieste

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