Progettazione e analisi dei dati della verifica

ANPA
SISTEMA NAZIONALE CONOSCITIVO E DEI CONTROLLI IN
CAMPO AMBIENTALE
Centro Tematico Nazionale Agenti Fisici
Progettazione ed analisi dei dati della verifica
sperimentale dei valori di campo elettromagnetico prodotti
da sorgenti RF in ambito urbano previsti sulla base di
modelli statistici
AGF-T-RAP-01-15
OBIETTIVO INTERMEDIO: OB06.09a TASK: TSK06.14.2001
TEMA: T23
STATO: (1) definitivo
REDATTO DA: (2)
RIVISTO DA: (3)
APPROVATO PER IL
RILASCIO DA: (4)
VERSIONE: 0
G. Licitra
P. Gallo
G. d’Amore
T. Guidetto
E. Bongio
U. Gasparino
G. Licitra
DATA:
31/12/01
DATA:
31/12/01
P. Mozzo
DATA DI RILASCIO: 31/12/01
(1) Bozza, definitivo. Il passaggio di stato del documento da “bozza” a “definitivo” è determinato dalla
approvazione da parte del CTN Leader.
(2) Autore/autori del documento.
(3) Responsabile della task.
(4) CTN Leader.
INDICE
1.
INTRODUZIONE..................................................................................................1
2.
IL MODELLO STATISTICO ..............................................................................1
3.
LA VERIFICA DEL MODELLO ........................................................................2
4.
LE METODOLOGIE DI MISURA PREVISTE ................................................3
5.
ANALISI DEI DATI ..............................................................................................4
1.
INTRODUZIONE
Il presente documento descrive, nell’ambito del progetto di ricerca CTN-AGF, il lavoro
di progettazione e analisi dati della verifica sperimentale dei valori di campo prodotti da
sorgenti RF in ambito urbano previsti sulla base di modelli statistici (Task 06.14.2001).
Come da progetto, le attività qui di seguito descritte sono strettamente correlate e
conseguenti ai risultati ottenuti con lo studio relativo al Task 09.02.2001, riguardante lo
sviluppo di un modello statistico per il calcolo dei livelli di campo elettromagnetico da
sorgenti RF in ambito urbano. Tale task ha l’obiettivo di predisporre un modello,
sufficientemente facile da usare, con un numero di parametri in ingresso ridotto,
semplice da ottenere e che stimi l’esposizione della popolazione ai campi
elettromagnetici prodotti dalle stazioni radio base, non per siti specifici, ma per
tipologie di situazioni ambientali. Il modello, per come è costruito, avrà errori notevoli
per casi singoli ed un errore medio molto più contenuto per l’insieme delle situazioni
della stessa tipologia, per le quali il modello potrà dare delle indicazioni che si spera
siano affidabili.
In tal senso, lo scopo che una procedura di validazione del modello statistico
implementato nell’ambito del precedente Task si deve porre è quello di definire le
procedure di misura e valutazione strumentale dei valori di campo attesi, riducendo ad
un numero contenuto le indagini da svolgere, comunque sufficienti a testare
adeguatamente il modello per le tipologie delle situazioni ambientali previste.
2.
IL MODELLO STATISTICO
Le difficoltà e le complessità incontrate nella definizione del modello statistico hanno
determinato un notevole ritardo nella presentazione del rapporto conclusivo con
conseguenti ovvi effetti anche nella definizione del presente documento, né peraltro
sarebbe stato possibile definire procedure in assenza delle specifiche del modello stesso.
Il rapporto contenente la descrizione del modello proposto raccoglie il lavoro di ricerca
svolto, ma risulta ancora incompleto per gli obiettivi che ci si era posti e necessita di
ulteriori approfondimenti. Le procedure descritte nel presente lavoro sono state, quindi,
adeguate ai limiti dichiarati del modello statistico da verificare.
A tale scopo è utile riassumere le caratteristiche e i limiti principali del modello
statistico da testare:
1. si riferisce a sistemi radiomobili di 2a e 3a generazione (GSM e UMTS);
2. le distanze dalla sorgente considerate vanno da alcune decine di lunghezze d’onda
fino a circa 300 m;
3. si applica a 3 diverse classi insediative: suburbano, urbano, urbano denso (da
individuare sulla base di analisi multicriteri di tre parametri appositamente definiti);
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4. i dati possono essere riferiti ad una griglia di 1 m di lato (dati ad alta risoluzione) o a
5 m di lato (bassa risoluzione) ma le valutazioni preliminari sono state eseguite solo
in bassa risoluzione;
5. i dati sono calcolati solo per punti che si trovano in ambente esterno e quindi non in
spazi occupati da fabbricati;
6. i dati attualmente disponibili si riferiscono solo a superfici di calcolo ad un’altezza
di 2 m dal suolo;
7. il modello ha utilizzato cartografia e realtà urbanistica solo di alcuni quartieri di
Torino;
8. la più soddisfacente rappresentazione del fenomeno propagativo senza inutili
appesantimenti nei calcoli è stata ottenuta con un modello lineare a tre parametri;
9. i parametri considerati nel modello sono: numero di ostacoli presenti lungo il tratto
sorgente-recettore, altezza geometrica dell’ostacolo principale, altezza
“elettromagnetica” dell’ostacolo principale.
3.
LA VERIFICA DEL MODELLO
Sulla base delle informazioni sopra descritte e dalle caratteristiche delle stime ottenibili,
si può definire una procedura di validazione che sarà mirata a verificare i livelli di
esposizione secondo i segue nti criteri:
1) misura dei livelli attesi in ambiente esterno a 2 m d’altezza in aree suburbane,
urbane, urbane dense, in cui la presenza di sorgenti differenti dalle stazioni radio
base e la identificazione di quelle che contribuiscono al livello rilevato sia tenuta in
attenta considerazione per individuare i singoli contributi e poterli correlare con i
valori previsti dal modello;
2) la verifica potrà essere compiuta per livelli superiori alla rilevabilità minima
ottenibile con strumentazione a banda larga, per la quale i livelli minimi rilevabili si
collocano intorno agli 0.3 – 0.5 V/m. Il modello e le misure indicheranno quale
porzione dell’area in analisi è al di sotto di tale valore, senza quantificare
precisamente i livelli di esposizione;
3) le misure di cui al punto 1 vanno riferite anche a contesti territoriali diversi,
corrispondenti a realtà urbanistiche del Paese differenti, che consentano di verificare
l’applicabilità del modello su scala nazionale. Ciò potrà derivare dall’acquisizione di
informazioni e dati relativi a diversi contesti insediativi, predisponendo per essi sia
un confronto dei parametri ottenuti dal modello, che i risultati delle verifiche
strumentali. Ciò potrà evidenziare quanto sia corretto l’aver ricondotto a sole tre
categorie il complesso delle possibili situazioni ambientali;
4) ulteriori criteri potranno derivare dall’evoluzione del modello e da un suo
raffinamento, che potrebbe essere necessario ancor prima di iniziare ampie
campagne di verifica. A tale scopo potrebbe essere programmata una prima serie di
misure in alcuni contesti territoriali sia per sperimentare le metodologie di misura,
che per verificare preliminarmente il modello.
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4.
LE METODOLOGIE DI MISURA PREVISTE
Non essendo disponibili sul mercato strumenti in banda stretta a basso costo, non basati
sull’impiego di analizzatore di spettro, che discriminino i segnali appartenenti a
specifiche bande di frequenza dal complesso degli altri, occorre individuare una
metodologia che minimizzi il ricorso a misure in banda stretta, onerose per il costo della
strumentazione e per il tempo necessario all’indagine, senza rinunciare alla
identificazione dei contributi delle singole sorgenti.
Al fine di garantire l’acquisizione di dati che consentano la verifica del modello per le
singole sorgenti è proposta una metodologia di lavoro che è descritta secondo le
seguenti fasi:
1) Acquisizione delle caratteristiche degli impianti presenti e della cartografia digitale
tridimensionale di almeno tre città di dimensione diversa (> 500.000 ab., circa 100 150.000 abitanti, circa 30.000 ab.), relative ad aree appartenenti alle tre categorie
individuate dal modello. Gli impianti da considerare devono essere appartenenti ad
aree più ampie di quelle sotto esame (600 m per lato), per tener conto dei contributi
provenienti da zone esterne. Per ridurre la complessità dell’indagine è opportuno che
i contributi provenienti da impianti diversi dalle stazioni radio base siano
trascurabili, almeno rispetto ai valori massimi rilevati in ambiente esterno: in tal
senso la scelta delle aree va condotta con attenzione anche attraverso sopralluoghi e
analisi dei catasti delle sorgenti disponibili.
2) Identificazione dell’andamento temporale dei livelli corrispondenti agli impianti
presenti attraverso una o più stazioni fisse di monitoraggio in continua,
opportunamente posizionate sul territorio in modo da registrare livelli associabili ad
una sola sorgente;
3) Misura attraverso un laboratorio mobile con a bordo una centralina di monitoraggio
in continua, interfacciata con un GPS cinematico e un sistema geografico
informatizzato, dei livelli presenti a 2 metri dal suolo, previsti dal modello nell’area
prescelta. Considerata la risoluzione del GPS, la mappatura potrà descrivere in
maniera dettagliata i livelli presenti sul territorio, consentendo di verificare i livelli
complessivi previsti dal modello, prodotti dagli impianti che impattano l’area;
4) I dati acquisiti con il laboratorio mobile andranno corretti per la variazione
temporale dei livelli prodotti dagli impianti, sulla base dei risultati ottenuti dalle
postazioni fisse di monitoraggio;
5) Misure di controllo con analizzatore di spettro in posizioni opportune ed in numero
adeguato rispetto alla situazione ambientale (in funzione della numerosità degli
impianti presenti), per individuare nell’area i contributi presenti e verificare il
modello per le stime associabili ad ogni singolo impianto. La validazione sarà tanto
più accurata quanto più numerose le verifiche prodotte: ciò dipenderà dall’entità
delle risorse disponibili. Considerato che, comunque, questa fase è solo
propedeutica ad un affinamento del modello, si ritiene che in una area di 600 m x
600 m, possano essere eseguite misure ogni 100 m per un totale di 36 misure
distribuite in maniera da coprire l’intera area.
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5.
ANALISI DEI DATI
L’analisi dei dati sarà orientata non tanto alla verifica dei risultati puntuali o delle
singole situazioni ambientali, proprio per le caratteristiche già enunciate del modello
statistico da verificare, quanto per la validazione del metodo rispetto al complesso delle
aree indagate.
Le tecniche da seguire nell'analisi dei dati, ai fini della valutazione di compatibilità tra
le misure sperimentali ed i valori del modello, saranno dettagliate e calibrate sulla base
del modello individuato. In generale si prevede comunque di utilizzare le normali
tecniche statistiche di confronto, in relazione alle distribuzioni caratteristiche dei gruppi
di dati, utilizzando il software di analisi statistica S-PLUS ed altri software analoghi.
La banca dati dei risultati sarà disponibile per verificare anche ulteriori affinamenti del
modello, attraverso l’inserimento di altri parametri, o cambiamenti dei valore dei
parametri utilizzati, a seguito di ulteriori verifiche del modello statistico in diverse
situazioni ambientali con i modelli Guardian, Scamper o ancora altri poi identificati.
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