LA GEOMATICA PER IL CONTROLLO DEL TERRITORIO A. Albertella (DICA Sezione di Geodesia e Geomatica)
Cosa è la GEOMATICA? 2
GEOMATICA per il controllo del territorio 3 Conoscere il territorio significa anche definirlo metricamente: il rilevamento per il posizionamento e per il controllo Progettare una rete di controllo significa: stabilire l oggetto del rilievo e la precisione che si vuole ottenere identificare le caratteristiche della zona (dimensioni, accessibilità) individuare le zone stabili stabilire l entità e la direzione degli spostamenti scegliere gli strumenti valutare i costi e i tempi di esecuzione rilievo
GEOMATICA per il controllo del territorio 4
GEOMATICA per il controllo del territorio 5 Rilievo di punti: Stazioni totali, livelli (topografia classica) GNSS (Global Navigation Satellite System) Rilievo di superfici: Fotogrammetria Laser scanning SAR Telerilevamento
Livelli, stazioni totali 6 Livelli per la determinazione di dislivelli tra punti [precisione centesimi di mm] Total station = teodolite + distanziometro Multistation = teodolite + distanziometro + fotocamera [precisione 0.6 mm per distanze < 1 km]
Livelli, stazioni totali 7 Multistation: precisione di pochi mm su una distanza di 1 km anche per superfici naturali + densità elevata di punti rilevati (1000 punti al secondo)
GNSS 8 Sistema satellitare di posizionamento e navigazione: GPS, Galileo, Glonass, Beidou Oggi sono disponibili ricevitori (anche a basso costo) che permettono di raggiungere precisioni di: cm (real time) mm (post processing) La componente planimetrica ha sempre una precisione maggiore rispetto alla componente altimetrica.
GNSS: reti permanenti 9 La rete GAIN per il controllo delle Alpi
FOTOGRAMMETRIA 10 Rilievo tramite immagini fotografiche: ricostruzione 2D e 3D Satellitare, aerea, UAV (Un-manned aerial vehicle), terrestre [precisione cm] wa.water.usgs.gov
LASER SCANNING (LIDAR) 11 Misura diretta di distanze tramite un distanziometro laser: rilievo di superfici (nuvola di punti) Sistema aviotrasportato (aereo, elicottero, UAV) o terrestre [precisione cm] Ghuffar et al., 2013
SAR (Synthetic Aperture Radar) 12 Le differenze tra i valori di fase di un segnale radar su una stessa area (interferogramma) forniscono informazioni relative ad eventuali deformazioni superficiali del terreno. [precisione mm]
TELERILEVAMENTO 13 Rilievo tramite le informazioni veicolate da onde elettromagnetiche nel campo del visibile (luce) e del non visibile (ultravioletto, infrarosso, microonde). Essenzialmente si ricava un informazione tematica da dispositivi satellitari ma anche da dispositivi a basso costo (UAV). [precisione dm]
IL TRATTAMENTO DEI DATI 14 Tutte le tecniche illustrate sono operazioni di MISURA. Solo successivamente si costruisce un modello capace di descriverle ed interpretarle. Ciascun metodo è caratterizzato da una certa PRECISIONE. Non esiste un metodo migliore di un altro in assoluto, ma ci sono diverse caratteristiche (costo, tempistica, estensione e posizione del fenomeno da rilevare, ) che impongono una valutazione caso per caso. Esempio: una superficie può essere descritta con pixel (SAR, fotogrammetria) o con punti (LIDAR). La migliore informazione si ottiene quando si combinano differenti tecniche con differente accuratezza e risoluzioni.
IL TRATTAMENTO DEI DATI 15 In molte delle tecniche citate, si osserva un incremento del numero delle misure nello spazio e nel tempo e una notevole rapidità di acquisizione dei dati. Il concetto stesso di misura implica inevitabilmente la presenza di ERRORI (grossolani, sistematici, accidentali) screening dei dati. Per ogni problema si devono affrontare: progettazione ed esecuzione della misura (quale metodo usare, come eseguire, disegno della rete, ) trattamento statistico dei dati (correlazioni, numerosità, inferenza, rapporto segnale-rumore)
IL TRATTAMENTO DEI DATI 16 L aspetto statistico diventa fondamentale specialmente se si vogliono osservare quantità piccole. Esempio: gli spostamenti di una frana sono dell ordine diversi centimetri, ma in un ottica di prevenzione sono importanti anche spostamenti di minore entità. Sono quindi necessarie metodologie avanzate di elaborazione dei dati e di analisi statistica dei risultati (test statistici per definire il modello che spiega meglio i dati, analisi stocastica dei residui, )
UN ESEMPIO: LA FRANA DI BERCETO 17 Problema dovuto alla instabilità di un versante: spostamento delle pile del ponte verso valle monitoraggio dell area con strumentazione GPS
UN ESEMPIO: LA FRANA DI BERCETO La frana è stata suddivisa in tre zone omogenee zona con formazioni più stabili, in particolare in altimetria zona in cui gli spostamenti sono massimi (torrente Manubiola)
UN ESEMPIO: LA FRANA DI BERCETO 19 La rete GPS 24 12 15 11 26 14 1 4 10 17 16 19 20 21 2 18 3 23 5 7 22 8 9 28
UN ESEMPIO: LA FRANA DI BERCETO 20 Le misure GPS forniscono per ogni punto osservato il valore delle coordinate. Le serie temporali di queste misure evidenziano gli spostamenti di tali punti. Se nell analisi vengono inserite informazioni a priori quali quelle della coerenza spaziale delle informazioni, questi movimenti vengono identificati meglio e con un numero di misure minori (approccio bayesiano) predizione spaziale e temporale del fenomeno
CONCLUSIONI 21 Per un analisi spazio-temporale efficace di fenomeni naturali la geomatica offre tecnologie sempre più moderne L utilizzo integrato delle tecnologie più recenti e delle metodologie tradizionali permette di identificare e modellizzare movimenti e deformazioni con alta precisione (supporto per previsioni temporali e spaziali del fenomeno e confronto con modelli geofisici, idrologici, ) Le misure sono sempre più numerose e più accurate, ma la loro caratterizzazione statistica è sempre più complessa Necessità di esperti in grado di gestire in modo coerente la progettazione, l analisi dati e la loro interpretazione statistica