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
5° Riunione Nazionale GIT
14-16 giugno 2010 – INGV, Grottaminarda (AV)
caratteri geologici schematici
5° Riunione Nazionale GIT
14-16 giugno 2010 – INGV, Grottaminarda (AV)
fenomeni franosi
Dati sulla franosità del
territorio regionale
(IFFI, aggiornamento
giugno 2006)
superficie
totale
regionale
(km2)
area
montano collinare
(km2)
numero
frane IFFI
area totale
in frana
(km2)
densità delle
frane
(n. frane/km2)
indice di
franosità
(%)
indice di franosità
in area montano collinare
(%)
13.669
11.058
23.430
973,33
1,71
7,12
8,80
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rischio da frana
comuni ammessi a
consolidamento e/o a
trasferimento
(RD 445/1908)
114
comuni interessati dallo studio
ai sensi della circ. n°1866/1957
del C.S.L.P.
107
R.D. 445/1908 e s.m.i.
Classe Rischio
PSAI
Rischio frana
Moderato
R1
Medio
R2
Elevato
R3
Molto Elevato
R4
2755.77
590.30
159.08
489.60
Superficie (in kmq) interessata dalle classi di rischio dei PSAI delle AdB (3.995 kmq, circa 29%)
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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.
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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 1992-2001, 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 2000-
2006),
2) satellite Radarsat 1 per il periodo 2003-2007, elaborati dal MARSec nell’ambito
dell’Accordo Quadro Regione Campania - Provincia di Benevento (D.G.R. n.
155/07).
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Distribuzione spaziale dei PS e valori delle velocità medie annue (mm/anno) di
spostamento lungo la congiungente satellite-bersaglio (LOS), ERS 1992-2000
Scala cromatica: rosso
blu
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(velocità negative = allontanamento)
(velocità positive = avvicinamento).
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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
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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-InSARTM).
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Andamenti tipici delle serie storiche
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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
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Applicazioni geostatistiche dei dati PS alle 2.643 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
0
200
400
600
800
1000
1200
1400
Litologia
6%
0% 5%
arenarie e flysch arenacei
20%
argilliti, siltiti e flysch pelitici
conglomerati e brecce
detriti
12%
flysch calcareo-marnosi
marne
rocce carbonatiche
1%
rocce effusive laviche basiche
6%
16%
rocce piroclastiche
terreni prevalentemente argillosi
terreni prevalentemente ghiaiosi
4%
terreni prevalentemente limosi
0%
4%
6%
0%
10%
10%
5° Riunione Nazionale GIT
terreni prevalentemente sabbiosi
terreno di riporto
terreno eterogeneo
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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
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AULETTA (SA)
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CAMPAGNA (SA)
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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
1.425 PS da orbita discendente
ricadono su aree in frana
765 PS ricadono su frane con stato di
attività quiescente
5° Riunione Nazionale GIT
14-16 giugno 2010 – INGV, Grottaminarda (AV)
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
1.425 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
5° Riunione Nazionale GIT
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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
5° Riunione Nazionale GIT
DISCENDENTE
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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
5° Riunione Nazionale GIT
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).
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Castelpagano (BN)
5° Riunione Nazionale GIT
14-16 giugno 2010 – INGV, Grottaminarda (AV)
Castelpagano (BN)
Scomposizione dei movimenti verticali e orizzontali da dati PS
E
Movimento orizzontale verso ovest
5° Riunione Nazionale GIT
W
Movimento verticale di subsidenza
14-16 giugno 2010 – INGV, Grottaminarda (AV)
Castelpagano (BN)
5° Riunione Nazionale GIT
14-16 giugno 2010 – INGV, Grottaminarda (AV)
Castelpagano (BN)
5° Riunione Nazionale GIT
14-16 giugno 2010 – INGV, Grottaminarda (AV)
Moio della Civitella (SA)
5° Riunione Nazionale GIT
14-16 giugno 2010 – INGV, Grottaminarda (AV)
Moio della Civitella (SA)
Movimento orizzontale verso ovest
Movimento verticale variabile
5° Riunione Nazionale GIT
14-16 giugno 2010 – INGV, Grottaminarda (AV)
Moio della Civitella (SA)
5° Riunione Nazionale GIT
14-16 giugno 2010 – INGV, Grottaminarda (AV)
Moio della Civitella (SA)
da Calcaterra et alii, 2008
5° Riunione Nazionale GIT
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Senerchia (AV)
5° Riunione Nazionale GIT
14-16 giugno 2010 – INGV, Grottaminarda (AV)
Bisaccia (AV)
5° Riunione Nazionale GIT
14-16 giugno 2010 – INGV, Grottaminarda (AV)
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
5° Riunione Nazionale GIT
Di Nocera et alii, 1997
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Applicazioni dei dati PS sulla
ridelimitazione delle aree di frana
Esempio di frana presso la conflueza tra i fiumi Ufita e Miscano (AV)
5° Riunione Nazionale GIT
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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
5° Riunione Nazionale GIT
immagine in shaded relief con PS e
sovrapposti possibili corpi di frane
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Centola (SA)
5° Riunione Nazionale GIT
14-16 giugno 2010 – INGV, Grottaminarda (AV)
Frigento (AV)
5° Riunione Nazionale GIT
14-16 giugno 2010 – INGV, Grottaminarda (AV)
Sinkhole di Telese (BN)
Scala cromatica: rosso
verde
5° Riunione Nazionale GIT
(velocità negative = allontanamento)
(velocità positive = avvicinamento).
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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.
5° Riunione Nazionale GIT
14-16 giugno 2010 – INGV, Grottaminarda (AV)
Si ringraziano i gruppi di lavoro:
Progetto TELLUS – PODiS
SIT Difesa Suolo
Carlo Terranova
Fiorella Galluccio
Maddalena Alfinito
Gerardina Albano
Elisabetta Cascone
Pietro Cantone
Ferdinando D’Argenio
Umberto Del Vecchio
Luigi Gelli
Giacomo Iacuaniello
Sabato Iuliano
Roberto Iovinelli
Giuseppe Luongo
Enrico Maio
Fabio Matano
Claudio Miraglia
Sergio Nardò
Paola Napolitano
Elena Piscitelli
5° Riunione Nazionale GIT
14-16 giugno 2010 – INGV, Grottaminarda (AV)
