Prospettive dell Osservazione della Terra in ARPA Lombardia

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1 lunedì 11 dicembre Auditorium Testori Milano, Palazzo Lombardia - Piazza Città di Lombardia, 1 Prospettive dell Osservazione della Terra in ARPA Lombardia Giuseppe Sgorbati Direttore Tecnico Scientifico ARPA Lombardia

2 I DRONI: una meravigliosa opportunità in campo ambientale Che farsene? In che applicazioni? Che tipo? Con quali vincoli? Quale valore aggiunto nel loro impiego? Ma. I DRONI nel Settore Pubblico tra Presente e Futuro, Milano 11/12/2017

3 I DRONI: una meravigliosa opportunità in campo ambientale Ma. I vantaggi: Allarga considerevolmente i confini delle tecniche di osservazione terrestre e le rende accessibili: - «dove voglio, quando voglio» - Ad alta risoluzione I DRONI nel Settore Pubblico tra Presente e Futuro, Milano 11/12/

4 I DRONI: una meravigliosa opportunità in campo ambientale Ma. a fronte di molti oneri, che vanno conosciuti e gestiti. Con la disponibilità ad immaginare un inserimento strutturale nelle proprie attività di questa tecnologia, unico modo per giustificare investimenti significativi, sia dal punto di vista finanziario che delle risorse umane I DRONI nel Settore Pubblico tra Presente e Futuro, Milano 11/12/2017

5 Da dove partire, allora? Le esperienze Le sfide Le opportunità I DRONI nel Settore Pubblico tra Presente e Futuro, Milano 11/12/2017 5

6 Le esperienze precedenti ARPA Lombardia e l Osservazione della Terra: il background dal 2003: Laboratorio di Telerilevamento con la messo a punto di serie di servizi operativi di Osservazione della Terra, basato essenzialmente sull uso di immagini aeree e satellitari. Tali attività hanno permesso di sviluppare cultura e consapevolezza contesto tecnico per l inserimento della tecnologia dei droni quale elemento complementare nel panorama delle tecniche disponibili di osservazione terrestre Ripercorrere assieme alcuni passi ci serve a chiarire meglio prospettive, vincoli ed opportunità nell uso dei SAPR I DRONI nel Settore Pubblico tra Presente e Futuro, Milano 11/12/2017 6

7 Le esperienze precedenti ARPA Lombardia, in collaborazione con ERSAF, ha sviluppato nel 2012 una metodologia automatica di monitoraggio del consumo di suolo agricolo con periodicità annuale mediante il telerilevamento satellitare* Esempio: il monitoraggio del consumo di suolo Sono state utilizzate immagini dei satelliti della costellazione privata DMCII, poi Landsat8 e attualmente i satelliti Sentinel-2 del programma Copernicus. I risultati del monitoraggio regionale ora contribuiscono all aggiornamento della Carta Nazionale del Consumo di Suolo coordinata da ISPRA. * Base normativa: La L.R. 25/2011, Testo unico delle leggi regionali in materia di agricoltura, foreste, pesca e sviluppo rurale, art. 4 Tutela del suolo agricolo, richiede la valutazione periodica della consistenza del suolo agricolo, La L.R. 31/2014 Disposizioni per la riduzione del consumo di suolo e per la riqualificazione del suolo degradato richiede la quantificazione e monitoraggio dei consumi di suolo in atto nel territorio regionale, e oggi La L. 132/2016 (Istituzione del SNPA) assegna al Sistema la competenza del monitoraggio del consumo di suolo. I DRONI nel Settore Pubblico tra Presente e Futuro, Milano 11/12/2017 7

8 Le esperienze precedenti Baseline: Cartografia Regionale DUSAF Immagini Sentinel2 NDVI* per le date selezionate NDVI multitemporale Strati informativi accessori: Sistema informativo agricolo Strati inf. pianificazione Cartografia Grandi Opere Esempio: il monitoraggio del consumo di suolo Revisione e affinamento tramite fotointerpretazione Consumo di suolo Classificazione semiautomatica aree «libere» in DUSAF5 consumate nel periodo *NDVI: Normalized Difference Vegetation Index Conferma/esclusione sulla base degli strati informativi accessori Input per la Carta Nazionale del Consumo di Suolo I DRONI nel Settore Pubblico tra Presente e Futuro, Milano 11/12/2017 8

9 Le esperienze precedenti Alcuni esempi di individuazione semiautomatica di diverse aree soggette a consumo di suolo nel periodo in differenti contesti territoriali e di diversa tipologia Esempio: il monitoraggio del consumo di suolo Comune di Pieve Emanuele (MI) Comune di Milano (MI) Comune di Cosio Valtellino (SO) I DRONI nel Settore Pubblico tra Presente e Futuro, Milano 11/12/2017 Comune di Siziano (PV) 9

10 Le esperienze precedenti Esempio: il monitoraggio del consumo di suolo Immagine tratta dal Rapporto Nazionale 2017 Localizzazione dei principali cambiamenti (>0,5 ettari) avvenuti tra il 2012 e il 2016 La Lombardia si conferma la regione italiana con i valori assoluti e percentuali più alti di suolo consumato. Il consumo pro-capite e l incremento relativo annuale ( ) risulta invece inferiore alla media nazionale. Sia le analisi multitemporali della cartografia DUSAF, che le analisi annuali da satellite evidenziano tassi di consumo, seppur tuttora significativi, caratterizzati da un trend decrescente. I DRONI nel Settore Pubblico tra Presente e Futuro, Milano 11/12/

11 L inventario 2007 Le esperienze precedenti una tecnica storica di rilevamento Esempio: La mappatura del Cemento Amianto Aeromobile CASA C212 MIVIS: Multispectral Infrared and Visible Imaging Spectrometer Spettrometr o Bande Spettrali Lunghezza d'onda ( m) Firme spettrali I DRONI nel Settore Pubblico tra Presente e Futuro, Milano 11/12/

12 Le esperienze precedenti L inventario 2007 Esempio: La mappatura del Cemento Amianto Una suggestione: dal sinottico alla individuazione puntuale I DRONI nel Settore Pubblico tra Presente e Futuro, Milano 11/12/2017

13 Le esperienze precedenti Impiego di Sentinel-2 Programma Copernicus Esempio: La mappatura del Cemento Amianto Sovrapposizione ad una immagine test (immagine falso colore nelle bande dell infrarosso medio, a 20 metri di risoluzione) della mappatura delle coperture del PRAL oltre ai problemi di discriminazione di firma spettrale dei vari materiali a questa lunghezza d onda, la scarsa risoluzione comporta perdite di commissione per le coperture di dimensione minore (> m 2 ) I DRONI nel Settore Pubblico tra Presente e Futuro, Milano 11/12/2017

14 Le sfide Il contesto territoriale: Oltre il 50% della pianura lombarda è classificato vulnerabile ai nitrati (oltre 630 Comuni totalmente o parzialmente in area ZVN). Esistono circa 700 aziende zootecniche AIA (IED 6.6) ma vi sono pressioni anche da allevamenti non AIA (oltre allevamenti, per un totale di 1,5 Milioni di bovini e 4,7 Milioni di suini). Il contesto normativo: Direttiva Nitrati (91/676/CEE) Direttiva IED (Integrated Emissions Directive) (2010/75/UE). Programma Regionale d Azione Nitrati Disposizioni regionali per il trattamento e l utilizzo, a beneficio dell agricoltura, dei fanghi di depurazione delle acque reflue di impianti civili e industriali. Esempio: La Compliance Assurance : spandimento reflui zootecnici I DRONI nel Settore Pubblico tra Presente e Futuro, Milano 11/12/

15 Le sfide Immagine satellitare Landsat 8 acquisita il 6/3/2014 Sintesi RGB falso colore (bande MIR-NIR-RED) - Risoluzione 30m Osservabilità delle operazioni di spandimento reflui: Sperimentazione con dati Landsat8 (2014), validazioni con immagini ad alta risoluzione (Google Earth) e con alcuni dati su parcelle campione. I DRONI nel Settore Pubblico tra Presente e Futuro, Milano 11/12/

16 Le sfide Immagine satellitare Landsat 8 acquisita il 13/3/2014 Sintesi RGB falso colore (bande MIR-NIR-RED) - Risoluzione 30m Osservabilità delle operazioni di spandimento reflui: Sperimentazione con dati Landsat8 (2014), validazioni con immagini ad alta risoluzione (Google Earth) e con alcuni dati su parcelle campione. Zoom ad alta risoluzione (Immagini da Google Earth riprese il 12/3/2014) I DRONI nel Settore Pubblico tra Presente e Futuro, Milano 11/12/

17 Le sfide Esempio: Gestione dei casi di dissesto idrogeologico Caso emblematico: la frana del Pizzo Cengalo avvenuta tra il 23 e il 25 agosto in Val Bregaglia (CH) ha determinato una colata detritica di inattese dimensioni che ha causato impatti a lunga distanza anche nel territorio italiano sul fiume Mera in termini di modifica della morfologia dell alveo, di incremento del trasporto solido e della torbidità. Possibile elemento causale: cambiamenti climatici I DRONI nel Settore Pubblico tra Presente e Futuro, Milano 11/12/

18 Le sfide Esempio: Monitoraggio degli impatti della frana del Pizzo Cengalo Area distacco, accumuli principali in territorio svizzero e invaso Villa di Chiavenna Pre-evento: 20/8 Invaso Villa di Chiavenna I DRONI nel Settore Pubblico tra Presente e Futuro, Milano 11/12/

19 Le sfide Esempio: Monitoraggio degli impatti della frana del Pizzo Cengalo Area distacco, accumuli principali in territorio svizzero e invaso Villa di Chiavenna Post-evento: 25/8 Area accumuli principali Area distacco Invaso Villa di Chiavenna I DRONI nel Settore Pubblico tra Presente e Futuro, Milano 11/12/

20 1000*Riflettività 560 nm (proxy TSM) coda di piena Dissesto Cengalo Le sfide Esempio: Monitoraggio degli impatti della frana del Pizzo Cengalo Area distacco, accumuli principali in territorio svizzero e invaso Villa di Chiavenna 1100 Fluitazione in punto_0 punto_1 punto_2 punto_3 punto_4 punto_5 punto_6 punto_7 Impatti sulla torbidità del Lago di Mezzola I DRONI nel Settore Pubblico tra Presente e Futuro, Milano 11/12/

21 Le sfide Esempio: Monitoraggio degli impatti della frana del Pizzo Cengalo Area distacco, accumuli principali in territorio svizzero e invaso Villa di Chiavenna Per valutare le modifiche morfologiche, ARPA ha programmato l acquisizione ad hoc di una coppia di immagini stereo del satellite ad altissima risoluzione WorldView 4 (risoluzione 30 cm nel pancromatico, 120 cm nel multispettrale) su un area di 150 Km 2 dal Pizzo Cengalo al Lago di Mezzola. La ripresa è stata effettuata il 19/10/2017. Le immagini sono in corso di elaborazione e produrranno un modello altimetrico del terreno con risoluzione di 1 metro. In verde: l area ripresa dal satellite WorldView4 il 19/10/2017 I DRONI nel Settore Pubblico tra Presente e Futuro, Milano 11/12/

22 Quota (m) Le opportunità L integrazione delle tecnologie di osservazione terrestre Drone (MTOM < 25 Kg) Elicottero Aereo UAV stratosferico HAPS Satellite in orbita polare (High Altitude Pseudo-Satellite) Satellite in orbita geostazionaria I DRONI nel Settore Pubblico tra Presente e Futuro, Milano 11/12/

23 Le opportunità Ogni piattaforma di Osservazione della Terra ha inevitabilmente vantaggi e svantaggi ed è caratterizzata da specifici vincoli operativi e il panorama tecnologico muta in continuazione: I DRONI nel Settore Pubblico tra Presente e Futuro, Milano 11/12/

24 Le opportunità La capacità di individuare le opportunità e scegliere le soluzioni tecnologiche più adatte nell Osservazione della Terra non può essere sviluppata individualmente da un singolo ente. E necessario costruire una rete di collaborazioni interdisciplinare e tra Pubblico e Privato. I DRONI nel Settore Pubblico tra Presente e Futuro, Milano 11/12/

25 Le opportunità La rete delle collaborazioni Nel 2016 ARPA Lombardia ha proposto a Regione Lombardia lo sviluppo di un Centro Regionale di Osservazione della Terra (CREO) con lo scopo di promuovere in Lombardia lo sviluppo di nuove applicazioni per il monitoraggio dell ambiente e del territorio. L iniziativa CREO è stata presentata da Regione Lombardia in una comunicazione al Parlamento Europeo il 28/06/2016. A tale fine, la Giunta Regionale, nel luglio del 2017 ha approvato la costituzione del GRUPPO DI LAVORO INTERDIREZIONALE PER LA DEFINIZIONE DELLO STUDIO PER LA VALORIZZAZIONE DELLE GEO INFORMAZIONI DA MISSIONI SPAZIALI DI OSSERVAZIONE DELLA TERRA I DRONI nel Settore Pubblico tra Presente e Futuro, Milano 11/12/

26 Le opportunità Grazie per l attenzione Giuseppe Sgorbati g.sgorbati@arpalombardia.it I DRONI nel Settore Pubblico tra Presente e Futuro, Milano 11/12/