LA GEOMATICA PER IL CONTROLLO DEL TERRITORIO
A. Albertella
(DICA – Sezione di Geodesia e Geomatica)
Cosa è la GEOMATICA?
Dissesto Idrogeologico – Milano, 20 maggio 2015
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GEOMATICA per il controllo del territorio
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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
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GEOMATICA per il controllo del territorio
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GEOMATICA per il controllo del territorio
Rilievo di punti:
• Stazioni totali, livelli (topografia classica)
• GNSS (Global Navigation Satellite System)
Rilievo di superfici:
• Fotogrammetria
• Laser scanning
• SAR
• Telerilevamento
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Livelli, stazioni totali
• 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]
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Livelli, stazioni totali
Multistation:
precisione di pochi mm su
una distanza di 1 km
anche per superfici
naturali +
densità elevata di punti
rilevati (1000 punti al
secondo)
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GNSS
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.
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GNSS: reti permanenti
La rete GAIN per il controllo delle Alpi
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FOTOGRAMMETRIA
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Rilievo tramite immagini fotografiche: ricostruzione 2D e 3D
Satellitare, aerea, UAV (Un-manned aerial vehicle), terrestre
[precisione cm]
wa.water.usgs.gov
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LASER SCANNING (LIDAR)
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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
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SAR (Synthetic Aperture Radar)
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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]
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TELERILEVAMENTO
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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]
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IL TRATTAMENTO DEI DATI
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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.
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IL TRATTAMENTO DEI DATI
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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)
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IL TRATTAMENTO DEI DATI
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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,…)
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UN ESEMPIO: LA FRANA DI BERCETO
Problema dovuto alla instabilità di un versante:
⇒ spostamento delle pile del ponte verso valle
⇒ monitoraggio dell’area con strumentazione GPS
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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
La rete GPS
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UN ESEMPIO: LA FRANA DI BERCETO
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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
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CONCLUSIONI
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• 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
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