Università degli Studi di Salerno
Dipartimento di Ingegneria Civile
Laurea Magistrale in Ingegneria
per l’Ambiente ed
il Territorio
Corso di Frane
ANNO ACCADEMICO 2014-2015
ESERCITAZIONE n° 6
Analisi di un caso di studio
descritto in un articolo scientifico in
lingua inglese
Docente:
Prof. Ing. Michele Calvello
Studente:
Romeo Marco Matr: 0622500170
Risk analysis for the Ancona landslide—I: characterization
of landslide kinematics
Lo scopo degli autori è quello di stimare l’analisi del rischio per una
serie di 39
edifici situati sulla frana di Ancona, la stima si basa sulla
simulazione probabilistica della mediana delle velocità verticale
annua e la mediana della velocità orizzontale annua.
Analizzando le distribuzioni campionarie e definendo la frequenza
della velocità in uscita dai relativi istogrammi
Gli autori M. Uzielli et all
APPROFONDIMENTO
Un po’ di storia……
LA FRANA DI ANCONA DEL 1982
Inquadramento
Geografico
Notte del 12 Dicembre 1982
la collina “Montagnolo” inizia a dimensioni
scivolare verso il mare
Mattino del 13 Dicembre 1982
Si consumò il disastro
Estensione circa 220 ettari
(circa 11% dell’area urbana della
città di Ancona);
Profondità massima
dell’ammasso coinvolto dal
dissesto: 100 metri
APPROFONDIMENTO
Un po’ di storia……
3.661 persone evacuate;
1562 persone furono
alloggiati in albergo o in
residenze messe a
disposizione dagli Enti
preposti;
500 persone persero il
proprio lavoro;
280 edifici distrutti o
danneggiati (per un totale
di 865 abitazioni);
Linea Ferroviaria Milano Lecce (Adriatica) e la strada
regionale Flaminia
danneggiate ed impraticabili
APPROFONDIMENTO
Un po’ di storia……
Le indagini geologiche e geotecniche portarono alla conclusione che
il consolidamento risultava inaccettabile,
sia per le ingenti somme da stanziare che per il forte impatto ambientale che
tali
opere avrebbero generato stravolgendo lo stato dei luoghi in modo sostanziale
(rilevato a valle di più di 30 m).
Matura così nell’Amministrazione Comunale la convinzione
di doversi rapportare al fenomeno franoso con un
atteggiamento di possibile “convivenza leggera”, ovvero
orientato non ad un’eliminazione del rischio, risultato
peraltro impossibile anche a fronte di ingenti opere di
consolidamento, ma ad una riduzione dello stesso.
Realizzando
Early warning system
APPROFONDIMENTO
Early warning system
Sistema di Monitoraggio INTEGRATO costituito da:
APPROFONDIMENTO
Early warning system
Centro di Controllo: Ubicato presso gli Uffici del Comune di Ancona in connessione
“CONTINUA” con i sensori in campo
APPROFONDIMENTO
Early warning system
Organizzazione
LAVORO SCIENTIFICO SVILUPPATO DAGLI
AUTORI
La stima del rischio, attraverso l’ analisi della velocità media annua causata dalla
cinematica della frana è stata fatta attraverso 2 step
1) Per la componente della velocità media orizzontale annua, sono stati interpolati e
sviluppati i dati di riferimento catturati degli inclinometri nelle varie misurazioni
negli anni, ed è stata definita la velocità attraverso metodi probabilistici con una
funzione di distribuzione cumulativa empirica associata.
2) Per la componente della velocità media verticale annua, sono stati presi a
riferimento i dati PSInSAR dai satelliti ERS-1, ERS-2 e ENVISAT, successivamente la
velocità media è stata ottenuta attraverso una stima che si basa ,sulla simulazione
probabilistica delle distribuzioni campionarie, definite dalla uscita degli istogrammi
relativi alla frequenza dei dai in input.
LAVORO SCIENTIFICO SVILUPPATO DAGLI
AUTORI
Stima componete V. Orizzontale/annua
I dati sono stati ottenuti attraverso 58 inclinometri con
almeno 5 serie di misurazioni effettuate tra 2002 e il
2008.
La velocità md/gg incrementale (ξ INd) (mm/gg) è
data dallo spostamento incrementale tra 2 letture
diviso il n. dei gg che si verificano tra le 2 letture,
moltiplicando per 365 otteniamo quella annua
(ξIN )(mm/anno)
Dall’analisi di tutti gli inclinometri si è osservato che i
fenomeni di scorrimento sono quasi continui,
rafforzando così l'ipotesi fatta di stazionarietà
temporale di scorrimento.
Per ottenere le funzioni di distribuzione cumulativa,
dai dati inclinometri sono stati presi a riferimento 12
profondità, considerate significative (D01, D03, D05,
D10, D20, D30, D40, D50, D60, D70, D80, e D90).
La funzione di distribuzione cumulativa empirica
associata e la velocità media annua, sono stati
calcolati per ogni inclinometro e per ogni riferimento
di profondità
LAVORO SCIENTIFICO SVILUPPATO DAGLI
AUTORI
Stima componete V. Orizzontale/annua
esempio del valore ξINmd stimato alla profondità D01 per gli
inclinometri situati all'interno o vicino al perimetro della frana
La variabilità spaziale dello spostamento misurato
dall’inclinometro all'interno del perimetro della frana
è stata valutata attraverso la gerarchica clustering.
Successivamente,sono stati generati alberi di cluster
gerarchici, applicando ogni singolo algoritmo e
collegandolo allo specifico approfondimento della
coppia distanza della matrice euclidea. Nel contesto
specifico di questa caso studio il clustering gerarchico
fornisce uno strumento utile per la selezione di una
tecnica appropriata per la spazializzazione di velocità
orizzontale
Il Clustering o analisi dei gruppi è un insieme di tecniche di
analisi multivariata dei dati volte alla selezione e
raggruppamento di elementi omogenei in un insieme di dati. Le
tecniche di clustering si basano su misure relative alla
somiglianza tra gli elementi. In molti approcci questa similarità,
o meglio, dissimilarità, è concepita in termini di distanza in uno
spazio multidimensionale.
LAVORO SCIENTIFICO SVILUPPATO DAGLI
AUTORI
Stima componete V. Orizzontale/annua
L'analisi dendrogramma è utile perchè permette una valutazione
quantitativa del grado di dispersione delle grandezze di velocità
orizzontale all'interno della frana, I dendrogrammi hanno provato
che per tutta l’area della frana i movimenti sono lenti, ad eccezione
della zona Barducci
Ai fini del rischio dei 39 edifici, lo spostamento di
terra è preso come parametro di riferimento per la
caratterizzazione dell’ intensità della frana,
ovviamente si deve stimare lo spostamento a terra
nella posizione degli edifici stessi, però poiché
queste posizioni non sono coincidenti con quelle
degli inclinometri, può essere conveniente
spazializzare la velocità media annua
(successivamente utilizzato nel calcolo di
spostamento) dalle stime puntuali disponibili
tramite interpolazione algoritmi. I 39 edifici si
trovano nelle sottozone I, II, e III, le altre sottozone
IV, V, VI, e VII sono incluse allo scopo di
caratterizzare la cinematica della frana.
"estremamente lento"
LAVORO SCIENTIFICO SVILUPPATO DAGLI
AUTORI
Stima componete V. Orizzontale/annua
la tecnica PS-InSAR essa si basa sull’osservazione che un piccolo sottoinsieme di bersagli radar
(Permanent Scatterers, PS), identificabili con strutture antropiche o riflettori naturali stabili, è
praticamente immune da effetti di decorrelazione geometrica e temporale, rendendo i segnali
di fase dei PS stabili nel tempo. Le misure di spostamento e di velocità dei PS riguardano solo
la componente dello spostamento e della velocità lungo la linea di vista del sensore (LOS) e
sono di tipo relativo sia nel tempo (rispetto all’acquisizione di riferimento, immagine master)
sia nello spazio (rispetto a un punto di riferimento considerato stabile, reference point)
che consentono di ricavare
informazioni solo su fenomeni
da estremamente lenti a molto
lenti (Cruden e Varnes, 1996)
Come per il caso in esame
LAVORO SCIENTIFICO SVILUPPATO DAGLI
AUTORI
Stima componete V. Verticale/annua
(orbita ascendente)
I dati radar interferometrici sono stati utilizzati per
stimare la componente verticale della velocità di
scorrimento superficiale.
Tale componente verrà utilizzata
congiuntamente con la componente
orizzontale ottenuta dai dati degli inclinometri
per la quantificazione del rischio.
Per il sito Ancona, i dati PSInSAR dai satelliti
ERS-1 ed ERS-2 dell'Agenzia spaziale europea
(ESA) erano disponibili per 42 ascendente
immagini (dal 1992/08/23 al 2000/12/13) e 66
in discesa immagini (dal 11 giugno 1992 to 10
dicembre 2000); dati da ENVISAT (ENV) erano
disponibili per 36 immagini ascendenti (dal 26
Feb 2003 per 22 ottobre 2008)
(orbita discendente)
LAVORO SCIENTIFICO SVILUPPATO DAGLI
AUTORI
Stima componete V. Verticale/annua
A seguito della valutazione di stazionarietà temporale, la velocità verticale annua ξVTwas calcolata moltiplicando per
365 i dati del test è stata presa di riferimento per la caratterizzazione della componente verticale di scorrimento.
Confronto tra i dati ERS e dati ENV gli istogrammi rappresentano la frequenza relativa di valori mediani e caratteristici
di ξVT calcolati da ERS e dati ENV per il set completo di pseudo-localizzazione.
Le differenze significative ξVT tra i campioni di Dati ERS e ENV suggeriscono un esame più approfondito sulla
pertinenza dei dati per la valutazione del cinematismo della pendenza attuali. I dati ERS sono stati acquisiti nel
periodo 1992-2000, cioè, prima della bonifica e opere di consolidamento, mentre i dati ENV riferiscono alla postbonifica periodo (2002-2008).
Spazializzazione è stata quindi eseguita soggettivamente esaminando i valori mediani e
caratteristici ξVT per i dati ENV.
ANALISI CRITICA DEL LAVORO SCIENTIFICO
SVILUPPATO DAGLI AUTORI
Nel momento in cui si decide di utilizzare un’ applicazione di tecniche statistiche
per un reale e complesso studio come quello di Ancona, vi sono sempre delle forti
approssimazioni che portano sempre ad una analisi quantitativa e non qualitativa.
Di fondamentale importanza è
il periodo discontinuo di
monitoraggio e il periodo di
riferimento considerato, infatti
i dati presi a riferimento sono
dati raccolti tra il 2002-2008,
questo periodo non cattura gli
scenari estremi come quelli
avvenuti nel 1982
Criticità sulla
analisi della
velocità
orizzontale
altro punto fondamentale sono
la mancanze di continuità nelle
letture nel corso degli anni, con
un conseguente succedersi di
diversi operatori e attrezzature
che comportano errori
sistematici e accidentali, infatti
l’accuratezza delle misure
inclinometriche dipende sia
dalla qualità della
strumentazione sia dalla cura
prestata in fase di esecuzione
delle misure
ANALISI CRITICA DEL LAVORO SCIENTIFICO
SVILUPPATO DAGLI AUTORI
scarsa distribuzione dei
PS nelle varie
sottozone infatti si
evince che nelle
sottozone I e III vi sono
quattro PS che,
tuttavia, sono
sostanzialmente
sovrapposti, nella
sottozona V
comprende due
obiettivi, mentre tutte
le altre sottozone non
vi sono PS
Criticità sulla
analisi della
velocità
orizzontale
Influenza molto la
stima anche la
temporaneità dei dati
acquisiti infatti i dati
acquisiti, dati ERS sono
stati acquisiti nel
periodo 1992-2000,
cioè, prima della
bonifica e opere di
consolidamento,
mentre i dati ENV
riferiscono alla postbonifica periodo (20022008).
ANALISI CRITICA DEL LAVORO SCIENTIFICO
SVILUPPATO DAGLI AUTORI
Per quanto riguarda l’analisi statistica svolta dagli autori, Il punto su cui,
invece, è bene attrarre l’attenzione, è l’indispensabilità di eseguire il
clustering, solo dopo, naturalmente, aver filtrato statisticamente i risultati;
costruendo una serie di gruppi attorno agli elementi della serie, per evitare
di portarsi dietro, il più possibile, elementi con valori non affidabili; tutto
ciò, al fine di diminuire il rischio di costruire cluster errati.
Nonostante i limiti prima citati, la stima del rischio quantitativa dettagliata in Uzielli
et al. (2014 è coerenza con le esperienze esistenti in materia con la frana di Ancona
BIBLIOGRAFIA
http://link.springer.com/article/10.1007%2Fs10346-014-0474-0, DOI 10.1007/s10346-014-0474-0
Georisk Engineering S.r.l. ; Florence, Italy ; e-mail: [email protected]
http://it.wikipedia.org/wiki/Storia_di_Ancona
http://it.wikipedia.org/wiki/Funzione_di_ripartizione
http://it.wikipedia.org/wiki/Clustering
[http://it.wikipedia.org/wiki/Clustering_gerarchico
http://it.wikipedia.org/wiki/Dendrogramma
Convivenza delle popolazioni con un'area a rischio frana: il Caso di Ancona (Stefano Cardellini) [4th Meeting 15-17 Giugno 2009 Cagli
(PU)]
http://www.ambienteinliguria.it/eco3/DTS_GENERALE/20100421/Manuale_tecnico_1.pdf
ANALISI DI FRANE LENTE IN AREA URBANA CON IL CONTRIBUTO DEI DATI PS-INSAR: IL CASO DI CASTELPAGANO (BN) Livia Arena*,
Leonardo Cascini*, Settimio Ferlisi*, Fiorella Galluccio**, Italo Giulivo**, Fabio Matano***, Dario Peduto*
https://corsofraneunisa2014.wordpress.com/2014/11/21/seminario-analisi-ed-interpretazione-di-spostamenti-superficiali-conlausilio-di-immagini-satellitari-acquisite-da-sar/
https://www.youtube.com/watch?v=WBDXKXAfxDE (documentario invisibile minaccia)
http://www.fedoa.unina.it/2869/1/Milone_Statistica.pdf
https://books.google.it/books?id=YwNFQ52JtbgC&pg=PA219&lpg=PA219&dq=L%E2%80%99unica+criticit%C3%A0+sta+nel+fatto+che
+tale+metodo+impone+ai+gruppi+una+struttura+globulare+%28Everitt+e+Dunn2001%29&source=bl&ots=M_q2ybuWA&sig=4WBTBFryPacwPB_vAZnXA_eitk&hl=it&sa=X&ei=MLrUVKbVKY20afC_gdgO&ved=0CCEQ6AEwAA#v=onepage&q=L%E2%80%99unica%20criticit
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tt%20e%20Dunn2001)&f=false
http://www.isprambiente.gov.it/Media/carg/note_illustrative/282_Ancona.pdf
GRAZIE PER L’ATTENZIONE
