Osservazione dei fenomeni deformativi delle strutture monumentali nel centro di Roma: applicazione di tecniche PSInSAR e Avanzate DInSAR

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1 1 Quesito: Perché si è sentita la necessità di ricercare strumenti e dati per monitorare i fenomeni deformativi delle strutture monumentali? Quindi attività di PREVENZIONE Per rispondere alla richiesta contemplata nell Art 3 della Legge 6 luglio 2002, n 137 (Legge Urbani) circa l attività conoscitiva per la tutela e la conservazione delle strutture monumentali 2 Quesito: Quali strumenti impiegare? Uno degli strumenti non invasivi, e meno onerosi, per effettuare tale attività di monitoraggio ci viene offerto dalle varie tecniche di Interferometria Differenziale SAR (DInSAR)

2 STATO DELL ARTE La città di Roma, famosa e ammirata in tutto il mondo, rappresenta, per il mondo accademico che afferisce alle applicazioni di tecniche di Interferometria Differenziale SAR, la città che gode di uno dei primissimi studi di riferimento Tale studio, purtroppo, è legato al crollo del palazzo di Via Vigna Jacobini a Roma nel dicembre 1998 (27 morti) La Tecnica PS (Scatteratori Permanenti) venne applicata alla serie storica di immagini satellitari radar negli anni precedenti al crollo dell edificio ( ) Lo studio, condotto in stretto rapporto tra il Dipartimento di Protezione Civile (DPC) e il Politecnico di Milano, evidenziò come i dati radar potessero descrivere la storia altimetrica della palazzina (Barberi, 1999) Le misure mostrarono come l edificio avesse subito i primi cedimenti (spostamenti verticali di circa un centimetro) almeno due mesi prima del crollo (Fossati, 2003)

3 STATO DELL ARTE La città di Roma è stata oggetto di numerosi studi in cui sono state applicate tecniche PS tra cui: il Sindaco di Roma affidò alla Società GEOCART di Potenza l'incarico di effettuare un'analisi DInSAR dell'area del centro storico (NON DIVULGATI); a seguito di fortissime piogge e a seguito dell'ordinanza DPC n 3890 del 2009, vennero eseguiti specifici studi, attraverso un sistema radar a terra (GB-InSAR) e PSInSAR, per verificare la stabilità dei manufatti di pregio storico nell'area del centro storico ( DIVULGATI movimenti di deformazione presenti); Progetto TESEO, accordo tra Comune di Roma e Agenzia Spaziale Italiana - anche per valutare la stabilità degli edifici (NON DIVULGATI); - Stramondo S (2008), Marsella MA et al, (2008, 2011, 2012 e 2013) e Casagli N et al, (2012)

4 Ultimo lavoro citato è quello del Progetto Europeo Pangeo (Enabling Access to Geological Information in Support of GMES) è un progetto della Comunità Europea, finanziato nell ambito del VII Programma Quadro (ISPRA) Ottenuto dall integrazione di: dati satellitari PSInSAR (in grado di evidenziare eventuali velocità di movimento subverticale del terreno), dati geologici e di pericolosità geologica relativi alle città di Roma e di Palermo

5 Torniamo per qualche istante al nostro studio di riferimento

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7 Dati ERS - Ascending

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9 Dati ERS - Ascending

10 Dati ERS - Ascending

11 Cosa sono effettivamente i Scatteratori Permanenti? Parti di edifici, strutture metalliche, rocce esposte, in generale elementi già presenti sul suolo e su cui si suppone, di norma, insistano movimenti che seguono un andamento lineare Ogni edificio, si ricorda, rappresenta un caso isolato se non unico, la cui integrità strutturale ed architettonica dipende da una moltitudine di fattori (interazione terreno-struttura, risposta sismica localeecc) Le misure interferometriche sono sempre misure relative sia nel tempo, con la scelta della immagine master (zero temporale), sia nello spazio, con la necessità di identificare nell'area di interesse e un punto di riferimento rispetto al quale riferire tutte le stime di movimento dei PS La precisione delle misure di velocità relativa di spostamento dei PS diminuisce con l'aumentare della distanza dal punto di riferimento identificato

12 Tecnica DInSAR e l applicazione standard PS La tecnica InSAR convenzionale si basa sull analisi delle variazioni del valore di fase tra due distinte acquisizioni, mentre la tecnica DInSAR si base anch'essa sulla stessa analisi, ma previa sottrazione dei contributi di fase legati alla topografia oltre ad un consistente stack di dati (25-30 immagini) I principali limiti della tecnica DInSAR sono: decorrelazione temporale, decorrelazione spaziale e ritardo atmosferico Tecnica Avanzata DInSAR Le tecniche A-DInSAR, basate sull'analisi di tipo multi-immagine o multi-interferogramma, sono applicate a scala di dettaglio (~ 1 Km 2 ) Rappresentano l'evoluzione per il monitoraggio e la rilevazione di movimenti deformativi subverticali con cinematiche lente dei Scatteratori Permanenti (PS), originati da cause naturali o antropiche e con la precisione di pochi millimetri l'anno di velocità media

13 ENVISAT ASAR track 401 orbita ascendente ENVISAT ASAR track 079 orbita discendente

14 Dati e metodi La metodologia adottata nella prima parte del lavoro ha riguardato l'analisi dei fenomeni deformativi delle strutture monumentali nel centro di Roma Il dato interferometrico è stato ricavato sulla base delle immagini SAR della missione dei satelliti Cosmo-SkyMed - concessi in seno al Progetto ASI-WHERE - contratto ASI n l/002/12/0 e finanziato dall'agenzia Spaziale Italiana Acquisite 23 immagini SAR lungo l'orbita ascendente con polarizzazione HH nel periodo luglio ottobre 2012 Le immagini sono state elaborate mediante il software SARPROZ (Perissin, 2011) Per questa area di studio sono stati utilizzati due approcci: a) analisi standard PS - permette il riconoscimento dei PS e ne stima la media delle velocità supponendo un trend lineare di spostamento; b) analisi di piccola area (tool Small area) tecnica A-DInSAR - permette di ottenere una maggiore precisione nella stima dei spostamenti e, in modo particolare, analizzare trend non lineari di spostamento

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18 Massimo Data Morigi Bn PhD (m) Studente Bt in (gg) Geoinformazione Università Tor Vergata Roma - morigi@innovazioniperlaterraorg Reference PS 1 ID ID ID ID ID ID ID ID ID 171

19 a ID 141 b ID Variazione di comportamento del valore di ampiezza (a) e del valore di fase (b) in data

20 Variazione di comportamento del valore di ampiezza (a) e del valore di fase (b) in data dei PS selezionati

21 Cosa ha determinato anomalie di fase e di ampiezza il giorno 4 febbraio 2012?

22 Scuola_Sciascia_AS_ID 172

23 18 settembre 2012 Scuola_Sciascia_AS_ID

24 Scuola_Ribotti_ID138

25 Scuola_Vigna_Pia_ID87

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28 GRAZIE PER IL TEMPO CHE MI AVETE DEDICATO E GLI ORGANIZZATORI PER L OPPORTUNITA CONCESSAMI