L'utilizzazione di dati da telerilevamento (PS-InSAR) per la caratterizzazione ed il monitoraggio dei fenomeni franosi in Regione Campania

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1 L'utilizzazione di dati da telerilevamento (PS-InSAR) per la caratterizzazione ed il monitoraggio dei fenomeni franosi in Regione Campania Italo Giulivo, Fiorella Galluccio, Roberto Iovinelli, Sabato Iuliano, Fabio Matano & Paola Napolitano SETTORE DIFESA DEL SUOLO REGIONE CAMPANIA

2 caratteri geologici schematici

3 fenomeni franosi Dati sulla franosità del territorio regionale (IFFI, aggiornamento giugno 2006) superficie totale regionale (km 2 ) area montano - collinare (km 2 ) numero frane IFFI area totale in frana (km 2 ) densità delle frane (n. frane/km 2 ) indice di franosità (%) indice di franosità in area montano - collinare (%) ,33 1,71 7,12 8,80

4 rischio da frana comuni ammessi a consolidamento e/o a trasferimento (RD 445/1908) comuni interessati dallo studio ai sensi della circ. n 1866/1957 del C.S.L.P R.D. 445/1908 e s.m.i. Classe Rischio PSAI Moderato R1 Medio R2 Elevato R3 Molto Elevato R4 Rischio frana Superficie (in kmq) interessata dalle classi di rischio dei PSAI delle AdB (3.995 kmq, circa 29%)

5 Interferometria differenziale SAR Al fine di monitorare questa situazione di diffuso dissesto, la Regione Campania, a partire dal 2006, ha sviluppato l applicazione dell Interferometria differenziale SAR (tecnica PS-InSAR), finalizzata all analisi delle deformazioni del suolo e, in particolare, dei movimenti franosi, nell ambito del Progetto TELLUS, i cui risultati sono disponibili alla consultazione nel web-gis del SIT Difesa Suolo.

6 Interferometria differenziale SAR La Regione Campania dispone a copertura regionale delle serie storiche di dati satellitari interferometrici dei: 1) satelliti ERS1 e ERS2 per il periodo , elaborati dall Unità di Supporto Locale n.6 Campania del PODIS - Progetto Operativo Difesa del Suolo (Ministero dell Ambiente e della Tutela del Territorio e del Mare, Mis. 1.2 PON ATAS ), 2) satellite Radarsat 1 per il periodo , elaborati dal MARSec nell ambito dell Accordo Quadro Regione Campania - Provincia di Benevento (D.G.R. n. 155/07).

7 Distribuzione spaziale dei PS e valori delle velocità medie annue (mm/anno) di spostamento lungo la congiungente satellite-bersaglio (LOS), ERS Scala cromatica: rosso blu (velocità negative = allontanamento) (velocità positive = avvicinamento).

8 Caratteristiche dei Permanent Scatterers I Permanent Scatterers rappresentano "bersagli" sul territorio con caratteristiche di riflessione radar costanti nel tempo, per i quali è possibile misurare con estrema precisione il valore di fase del segnale radar di ritorno calcolando, in una serie storica, il valore medio di deformazione espresso in millimetri. Edifici, monumenti, dighe, opere marittime, viadotti, antenne, pali e rocce esposte rappresentano i più comuni Permanent Scatterers presenti sul territorio

9 Il database output dbf file For each point (code): coordinates (north, east) average velocity (vel) coherence (reliability of series) time-series of displacement data Le immagini sono state elaborate interferometricamente dalla T.R.E. mediante la tecnica dei diffusori permanenti (PS-InSAR TM ).

10 Andamenti tipici delle serie storiche

11 Tecniche di analisi di dati PS-InSAR 1) Analisi della distribuzione statistica dei valori di VEL LOS; 2) Scomposizione dei vettori di velocità verticale (VEL VERT) ed orizzontale (VEL HORI) con riferimento a celle quadrate; 3) Proiezione dei vettori di velocità lungo la linea di massima pendenza del versante (VEL PROJ ); 4) Analisi geostatistica dei valori di VEL LOS e VEL PROJ sulle mappe di censimento frane; 6) Analisi delle serie storiche dei dati VEL LOS dei PS. Campi di applicazioni sulle frane delle elaborazione dei dati PS-InSAR Implementazione delle carte inventario dei fenomeni franosi Caratterizzazione della velocità dei fenomeni franosi e dello stato di attività Ipotesi sugli scenari di suscettibilità da frana Definizione delle condizioni di deformazione del suolo nei centri abitati instabili

12 Applicazioni geostatistiche dei dati PS alle frane ricadenti nei centri abitati instabili (RD445/19089) L insieme dei dati geologici e geomorfologici ottenuti dall inventario delle frane (Progetto GECAI) è stato strutturato in un personal geodatabase con tematismi vettoriali di tipo lineare e poligonale di tipo geologico e morfologico. Attività stabilizzato sospeso riattivato relitto quiescente non determinato attivo Litologia 1% 6% 4% 12% 0% 6% 0% 6% 0% 5% arenarie e flysch arenacei 20% argilliti, siltiti e flysch pelitici 10% 10% 4% 16% conglomerati e brecce detriti flysch calcareo-marnosi marne rocce carbonatiche rocce effusive laviche basiche rocce piroclastiche terreni prevalentemente argillosi terreni prevalentemente ghiaiosi terreni prevalentemente limosi terreni prevalentemente sabbiosi terreno di riporto terreno eterogeneo

13 Successivamente è stata sviluppata una specifica metodologia di implementazione geostatistica dei dati PS con la quale sono stati creati nuovi parametri tematici. Sono stati assegnati agli elementi poligonali di frana presenti nel geodatabase una serie di parametri ricavati dall analisi e dall elaborazione dei PS che ricadono su ogni singolo elemento franoso, quali la densità di PS, il parametro di coerenza media dei PS ed il parametro di velocità media lungo la LOS dei PS individuati nell ambito dell area coinvolta dal movimento franoso

14 AULETTA (SA)

15 CAMPAGNA (SA)

16 CONFRONTO TRA LA VELOCITA DEI PS CON LO STATO DI ATTIVITA DEL MOVIMENTO FRANOSO 975 PS da orbita ascendente ricadono su aree in frana 483 PS ricadono su frane con stato di attività quiescente PS da orbita discendente ricadono su aree in frana 765 PS ricadono su frane con stato di attività quiescente

17 CONFRONTO TRA LA VELOCITA DEI PS CON LA TIPOLOGIA DEL MOVIMENTO FRANOSO 975 PS da orbita ascendente ricadono su aree in frana 144 PS ricadono su frane a movimento complesso 343 PS ricadono su frane a colamento lento 295 PS ricadono su frane a scivolamento rotazionale o traslativo PS da orbita discendente ricadono su aree in frana 542 PS ricadono su frane a colamento lento 188 PS ricadono su frane con tipologia del movimento non determinata

18 problematiche di interpretazione dei dati PS differente percezione del movimento reale nelle due orbite L utilizzo diretto del dato PS, secondo le sue due naturali componenti di visione del territorio, orbite ascendenti e discendenti, si scontra con una difficoltà di percezione dei movimenti su territori morfologicamente accidentati (il 70% circa del territorio regionale). Nella visualizzazione congiunta di dati PS con differente LOS (ascendente + discendente) si riscontra un evidente ambiguità nella percezione della deformazione reale. ASCENDENTE DISCENDENTE

19 proiezione dei vettori di velocità lungo il versante Obiettivo: riferire la lettura delle deformazioni rilevate dai PS lungo la LOS alla direzione di massima pendenza del versante omogeneizzando le letture in orbita ascendente e discendente al fine di renderle immediatamente confrontabili senza le tipiche ambiguità di lettura normalmente presenti su territori caratterizzati da morfologie articolate. L angolo di incidenza del sensore è stato considerato pari a 23,3 (ERS) e a 34 (RDS) Lo scostamento in azimut dell orbita pari a 12,3 (ERS) e 10,4 (RDS) è stato ricavato dalla media delle coordinate del versore A tal fine è stata elaborata una formula trigonometrica di riproiezione del vettore velocità media del PS sulla superfice topografica locale, definita dai parametri di aspect e slope ricavati da un DTM passo 10 m prodotto da resampling di DTM passo 20 m (IGMI).

20 Castelpagano (BN)

21 Castelpagano (BN) Scomposizione dei movimenti verticali e orizzontali da dati PS Movimento orizzontale verso ovest E W Movimento verticale di subsidenza

22 Castelpagano (BN)

23 Castelpagano (BN)

24 Moio della Civitella (SA)

25 Moio della Civitella (SA) Movimento orizzontale verso ovest Movimento verticale variabile

26 Moio della Civitella (SA)

27 Moio della Civitella (SA) da Calcaterra et alii, 2008

28 Senerchia (AV) 5 Riunione Nazionale GIT giugno 2010 INGV, Grottaminarda (AV)

29 Bisaccia (AV)

30 Bisaccia (AV) aree in frana in depositi argillosi Abitato di Bisaccia trasferito per frana, interessato da movimenti differenziali di blocchi conglomeratici nuovo insediamento di Bisaccia Sezioni geologiche da Di Nocera et alii, 1997

31 Applicazioni dei dati PS sulla ridelimitazione delle aree di frana Esempio di frana presso la conflueza tra i fiumi Ufita e Miscano (AV)

32 PSAI - Pericolosità e rischio di frana nel bacino dell Arno Il censimento delle aree in dissesto, riportante tipologia e stato di attività dei fenomeni, è stato validato sulla base dei risultati scaturiti dal progetto SLAM (Service for Landslides Monitoring) dell Agenzia Spaziale Europea (ESA), basato sull analisi di immagini radar da satellite tramite interferometria differenziale. PS sovrapposti a carta dei dissesti immagine in shaded relief con PS e sovrapposti possibili corpi di frane

33 Centola (SA)

34 Frigento (AV)

35 Sinkhole di Telese (BN) Scala cromatica: rosso (velocità negative = allontanamento) verde (velocità positive = avvicinamento).

36 Subsidenze nella piana del Volturno La Piana del fiume Volturno ed il suo estuario sono interessati da significativa subsidenza (Vvert < -6 mm/anno) (elaborazione da Vilardo et al., 2009). Tale andamento è compatibile con le stime di bilancio idrico (ENEA, 2008) che evidenziano una capacità di ricarica del bacino non sufficiente ad riequilibrare l emungimento della falda per scopi agricoli ed industriali.

37 Si ringraziano i gruppi di lavoro: Progetto TELLUS PODiS Carlo Terranova Maddalena Alfinito Elisabetta Cascone Ferdinando D Argenio Luigi Gelli Sabato Iuliano Giuseppe Luongo Fabio Matano Sergio Nardò Elena Piscitelli SIT Difesa Suolo Fiorella Galluccio Gerardina Albano Pietro Cantone Umberto Del Vecchio Giacomo Iacuaniello Roberto Iovinelli Enrico Maio Claudio Miraglia Paola Napolitano