Aggiornamento dello stato dei corridoi ecologici di pianura con l ausilio di immagini Ikonos - Pan.

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1 Amministrazione Provinciale di Piacenza Area Programmazione territoriale Infrastrutture Ambiente Ufficio Staff Supporto alla Pianificazione e alla Progettazione Via Garibaldi 50, PIACENZA, tel. 0523/7951 Aggiornamento dello stato dei corridoi ecologici di pianura con l ausilio di immagini Ikonos - Pan. P. Lega Rapporto interno n. 018/01 Dicembre 2001 Premessa. La moderna teoria della conservazione della natura evidenzia che i parchi e le oasi naturalistiche,. per quanto importanti, da soli non sono sufficienti a tutelare la biodiversità dell ecosistema né contribuire compiutamente a mantenere efficienti i processi evolutivi della biosfera: e questo non solo per la loro limitata estensione rispetto all insieme del territorio, ma soprattutto per le loro caratteristiche di isolamento. A conferma di ciò si fa comunemente riferimento alla Teoria delle Isole di Mc Arthur e Wilson, due biogeografi americani che alla fine degli anni 60 rilevarono che quanto più le isole erano piccole e lontane dalla terraferma, maggiore era la diminuzione della ricchezza e della biodiversità delle specie vegetali ed animali presenti. Molti altri dopo di loro hanno osservato che parchi e riserve naturali possono essere paragonati, da un punto di vista naturalistico, a vere e proprie isole circondate da territori densamente popolati e antropizzati, che rappresentano vere e proprie barriere impenetrabili quanto il mare che circonda le isole e che impedisce la migrazione, l espansione, lo scambio genetico, la ricerca di nuovi areali di rifugio e di riproduzione, ecc. E dunque sempre più necessaria e impellente la creazione di reti ecologiche che colleghino tra loro le aree protette e le aree superstiti di elevato valore naturalistico e ambientale, in modo da garantire la sopravvivenza e l arricchimento delle comunità biologiche e dei processi ecologici, dare ad animali e piante una concreta possibilità di sopravvivenza e sviluppo, creando le condizioni per riprendere possesso di territori e sistemi che da tempo l uomo ha loro sottratto. Una rete ecologica è un insieme di aree e fasce con vegetazione naturale, spontanea o di nuovo impianto, presenza di acqua, associazioni caratteristiche, tra loro interconnesse, in modo da garantire la continuità degli habitat e del loro funzionamento. La rete ecologica si articola in nodi, cioè aree naturali o semi - naturali con il ruolo di serbatoio di biodiversità, e corridoi ecologici, e cioè elementi lineari naturali o semi - naturali che permettono un collegamento fisico tra gli habitat dei nodi. Nodi e corridoi possono essere costituiti da zone umide, aree boscate anche di piccole dimensioni, prati, pascoli e incolti, parchi di ville e parchi urbani, corsi d acqua naturali e artificiali con la relativa vegetazione ripariale, siepi, filari e viali alberati, cespuglieti, ecc. In sostanza la presenza di corridoi ecologici che 1

2 connettono i nodi della rete è assolutamente indispensabile per garantire la dispersione naturale delle specie e lo scambio del patrimonio genetico tra le popolazioni. L aggiornamento costante dell entità e della qualità dei corridoi ecologici di un determinato territorio è dunque il presupposto di ogni progetto di reintegrazione e valorizzazione della rete ecologica locale, e, in ultima analisi, di ogni progetto integrato di pianificazione territoriale. In questo breve lavoro si è cercato di valutare la possibilità di mappare ed aggiornare lo stato dei corridoi ecologici di una area campione del territorio provinciale, tramite fotointerpretazione di immagini satellitari pancromatiche ad alta risoluzione, che costituiscono oggi una possibile alternativa tecnologica alle tradizionali riprese aerofotografiche: nell insieme dei possibili corridoi sono state considerate non solo le larghe siepi ripariali che accompagnano i principali corsi d acqua del territorio, ma anche tutte le strutture lineari visibili, a qualunque composizione (cespugli, arbusti, alberi, mista), associate o non a canalizzazioni, strade, confini. Materiali e metodi. A questo scopo è stata utilizzata una ripresa pancromatica del satellite Ikonos del 17 Aprile 2001, compresa in un quadrato di circa 16x16 km. centrato appena a Sud dell area urbana di Piacenza, così come mostrato in fig. 1; sull area della ripresa erano presenti al momento alcuni cumuli che occupavano circa il 4% della superficie totale, la cui posizione è riportata in azzurro nella figura. Il satellite Ikonos è il primo satellite ottico civile per l osservazione terrestre cosiddetto ad alta risoluzione : collocato a 580 km di altezza su di un orbita polare eliosincrona che percorre in circa 90 minuti, dispone di due sistemi di ripresa: uno multispettrale (XS) su 4 bande con risoluzione geometrica al suolo di 4 m., ed uno pancromatico (PAN) su di una banda con risoluzione geometrica al suolo di 1 m. Le riprese pancromatiche Ikonos sono attualmente le riprese satellitari commerciali a maggior risoluzione disponibili ed offrono una qualità effettivamente straordinaria. Le caratteristiche qualitative del sistema di ripresa pancromatica Ikonos sono notevoli per due motivi principali: innanzitutto perché opera in una banda relativamente larga che comprende il visibile e il vicino infrarosso ( µm), con la capacità quindi di esaltare anche le differenze di vegetazione; in secondo luogo perché dispone di una profondità di colore di 11 bit e pertanto realizza immagini a 2048 toni di grigio, caratteristica questa che rende possibile recuperare pienamente anche le zone oscurate dall ombra delle nubi; a queste caratteristiche qualitative poi si aggiungono il breve tempo di ripetizione e la possibilità di inclinazione laterale della piattaforma che permettono l acquisizione di coppie stereoscopiche per l impiego nelle rappresentazioni tridimensionali e nell elaborazione dei DEM. L immagine, che viene fornita da SpaceImaging in formato Geo-Tiff riferito alla proiezione UTM e che presenta comunque un errore medio di posizionamento di m., è stata ulteriormente georeferenziata e rettificata nell ambiente software Ermapper con l ausilio di circa 40 punti di controllo a terra (GCP) ricavati sulla CTR 1:5000; l errore quadratico medio ottenuto è stato di circa 3 pixel (3 m.), il che corrisponde ad una ottima sovrapponibilità dell immagine alla topografia della CTR 1:5000 (si ricordi che lo spessore del tratto sull 1:5000 corrisponde a 2 m. reali). L immagine, che è stata ripresa lateralmente alla traccia dell orbita con un angolo di 12 rispetto alla verticale (angolatura molto buona, in quanto l Ikonos garantisce una ripresa laterale entro 40 dalla verticale), presenta una relativa vista prospettica delle strutture a sviluppo verticale (edifici, alberature): con questo angolo, un ostacolo di altezza indicativa di 2

3 6 m. (edificio di 2 piani, albero di medio fusto) ha ancora una scarsa proiezione del lato in vista (circa 1.5 pixel, cioè 1.5 m.), e ciò rende abbastanza facile identificare con precisione la posizione della base. Inoltre l inclinazione del sole dovuta alla data precoce di ripresa (Aprile) e all orario meridiano rende le ombre di notevole consistenza, fatto che in questo particolare caso facilita l identificazione di strutture verticali isolate (filari, siepi, ecc.), mentre ostacola per contro la fotointerpretazione delle aree densamente edificate. L area presa in considerazione coincide con la tavola della CTR 1:10000, scelta anche per la disponibilità sulla medesima area della ripresa ortofotografica digitale a colori del Volo Italia 2000 ; l area è un rettangolo di circa 6x7 km compreso tra il Torrente Trebbia e l area urbana di Piacenza, come mostrato nella fig. 1 seguente CTR 1:10000 Ripresa Ikonos-PAN 17 April e 2001 Provincia di Piacenza Cu mul i pres enti s ull 'area di ripr esa Ta vola CTR 1 : Area di r ipres a Ik ono s 17 April e Co nfini provinc ia li Co nfini c omuna li Fig. 1 L area considerata (in blu) nel presente studio, coincidente con la tavola della CTR 1:10000, all interno della ripresa Ikonos Pan del (in verde). La presenza di alcuni cumuli nella ripresa Ikonos sull area considerata rende incompleto il lavoro di fotointerpretazione dell immagine, ma in misura trascurabile. La fotointerpretazione dell immagine è stata finalizzata all individuazione di strutture lineari (cioè i corridoi ecologici, costituiti da siepi e filari, a composizione mista di alberi e cespugli e a diversa densità) e di strutture estese (e cioè i nodi della rete ecologica, costituiti da aree boscate o cespugliate o miste, anche di piccola entità). Per le strutture lineari si è inserito nel database un campo descrittivo della qualità, rappresentato da 4 classi di copertura vegetale in ordine crescente di complessità e compattezza: 3

4 1. cespugli 2. alberi radi 3. filari di alberi con chioma estesa a distanza ravvicinata; 4. siepi di alberi con chioma estesa, arbusti e cespugli, senza soluzione di continuità; Per le strutture estese, e cioè le aree boscate o cespugliate (i nodi della rete), si è inserito nel relativo database un campo descrittivo della tipologia, anch esso rappresentato da 4 classi in ordine crescente di copertura e 1 classe con presenza di acqua 1. aree cespugliate incolte o rade; 2. aree alberate incolte o rade; 3. parchi e giardini, privati o pubblici; 4. aree boscate o miste, più o meno estese, più o meno dense; 5. presenza di acqua ferma. Le caratteristiche qualitative di corridoi e nodi, così come sono state desunte dalla fotointerpretazione dell immagine Ikonos ad una scala di lavoro approssimativa di 1:3000, presentano ovviamente un margine di inaccuratezza che potrà essere quantificato solo da un controllo a campione sul campo. La digitalizzazione delle strutture lineari ed estese è stata eseguita a video, ad una scala nominale tra l 1:3000 e l 1:5000; la manipolazione dell istogramma di frequenze dei toni di grigio anche in ArcView consente di evidenziare più o meno le ombre dei filari, mentre per leggere le aree coperte dalle ombre delle nubi occorre manipolare l istogramma all origine, in ambiente ERMapper; infine l attribuzione della tipologia è stata fatta in modo del tutto soggettivo sulla base della compattezza delle strutture e della lunghezza delle ombre, considerando che a causa dell inclinazione solare (in questo periodo pari a circa 50 sull orizzonte) la lunghezza dell ombra dalla base della struttura è solo di poco inferiore alla sua altezza. A posteriori si può concludere che la fotointerpretazione delle immagini Ikonos - Pan, opportunamente manipolate, può essere eseguita ad una scala di 1:5000 o anche leggermente inferiore. Tramite digitalizzazione sono stati pertanto ricavati in ambiente ArcView 2 shapes: Corr_ecol_ shp (archi) Nodi_ecol_ shp (poligoni) ognuno associato ad un database contenente i rispettivi attributi. Il controllo dei risultati della fotointerpretazione eseguito sulla base della corrispondente ortofoto digitale a colori Volo Italia 2000 (1 m. di risoluzione al suolo) ha mostrato un ottima corrispondenza delle strutture identificate, mentre ha evidenziato che la presenza del colore nell ortofoto facilita enormemente la distinzione di strutture altrimenti confondibili sull immagine satellitare, come nei casi di siepi di cespugli bassi o radi, o di ombre proiettate su terreni di colore scuro. Risultati. Un quadro di insieme delle strutture lineari ed estese digitalizzate tramite fotointerpretazione dell immagine Ikonos - Pan è riportato in fig. 2; sull area considerata, corrispondente alla tavola della CTR 1:10000, risulta evidente l addensarsi delle aree cespugliate e boscate sui bordi dell alveo del Trebbia, peraltro con evidenti soluzioni di continuità, e i filari e le siepi distese ai bordi della viabilità principale e poderale, dei corsi d acqua e della canalizzazione irrigua. 4

5 Le rarefazione delle strutture estese (i nodi della rete ecologica) al di fuori dell ambito più strettamente fluviale esprime con evidenza la debolezza ambientale ed ecologica dell area considerata; a questo devono aggiungersi le frequentissime soluzioni di continuità delle strutture lineari, e in particolare di quelle associate ai corsi d acqua, ai canali o alle aree umide, ambiti potenzialmente più ricchi di biodiversità: un esempio è riportato in fig. 3, dove appaiono 5

6 Fig. 2 Strutture lineari (in giallo chiaro) ed estese (in verde chiaro) individuate con fotointerpretazione sull area di studio coincidente con la tavola della CTR 1:10000 (in blu). Fig. 3 Un particolare dell area in corrispondenza del Rio Chiappone (in blu), destra orogr. Trebbia; evidenziate le strutture lineari (in giallo chiaro) ed estese (in verde chiaro) e la topografia (in verde chiaro); le siepi ripariali del rio sono frequentemente interrotte per lunghi tratti. 6

7 evidenti le interruzioni delle siepi ripariali del Rio, mentre al contrario risultano localmente sviluppati filari arborei o arbustivi di confine; dal particolare ingrandito si può ben notare come la rete delle siepi e dei filari non garantisca una continuità e quindi possibilità di comunicazione e migrazione tra aree a vegetazione boschiva o arbustiva più compatta. La possibilità di aggiornare periodicamente il database geografico della rete ecologica tramite fotointerpretazione di immagini satellitari pancromatiche ad alta risoluzione consente inoltre una stima della dinamica dell estensione della rete; per dimostrare la possibilità di tale stima, si sono confrontate le strutture rilevate sull immagine Ikonos del 2001 con le strutture lineari inserite nella Carta dell Assetto Vegetazionale allegata al PTCP e ricavata alla scala 1:25000 da immagini satellitari a media risoluzione e da aerofoto eseguite tra il 1996 e il 1998, nonché con l ortofoto digitale Italia 2000 ripresa tra il 1998 e il 99. Un esempio del confronto è riportato nelle fig. 4/5/6, dove si può osservare chiaramente la scomparsa di un tratto di filare disposto su di un dreno di confine; nelle stesse immagini si nota come sia possibile individuare anche la scomparsa di singoli alberi o la riduzione di consistenza di un filare o una siepe. Fig. 4 (2001) Fig. 5 (1996) Fig. 4/5/6 Un particolare dell area di studio in epoche successive: fig. 4 immagine Ikonos 2001, fig. 5 Aerofoto Volo Aima 1996, fig. 6 Ortofoto Volo Italia 2000 (ripresa 1998/99); in giallo chiaro sono evidenziate le strutture lineari individuate sull immagine Ikonos 2001; il filare nella zona centrale a sinistra (circa 100 m.) è scomparso negli ultimi 3 anni. Fig. 6 (1998) 7