Prospettive dell'Osservazione della Terra in ARPA Lombardia - Giuseppe Sgorbati lunedì 11 dicembre 2017 - Auditorium Testori Milano, Palazzo ...
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lunedì 11 dicembre 2017 - Auditorium Testori
Milano, Palazzo Lombardia - Piazza Città di Lombardia, 1
Prospettive dell’Osservazione
della Terra in ARPA Lombardia
Giuseppe Sgorbati
Direttore Tecnico Scientifico ARPA Lombardia
I DRONI: una
meravigliosa
opportunità in campo
ambientale
Ma…….
Che farsene?
In che applicazioni?
Che tipo?
Con quali vincoli?
Quale valore aggiunto nel loro impiego?
I DRONI nel Settore Pubblico tra Presente e Futuro, Milano 11/12/2017
I DRONI: una
meravigliosa
opportunità in campo
ambientale
Ma…….
I vantaggi:
Allarga considerevolmente i confini delle tecniche di
osservazione terrestre e le rende accessibili:
- «dove voglio, quando voglio»
- Ad alta risoluzione
- …..
I DRONI nel Settore Pubblico tra Presente e Futuro, Milano 11/12/2017
I DRONI: una
meravigliosa
opportunità in campo
ambientale
Ma…….
a fronte di molti oneri, che vanno conosciuti e gestiti.
Con la disponibilità ad immaginare un inserimento
strutturale nelle proprie attività di questa tecnologia,
unico modo per giustificare investimenti significativi, sia
dal punto di vista finanziario che delle risorse umane
I DRONI nel Settore Pubblico tra Presente e Futuro, Milano 11/12/2017
Da dove partire, allora?
Le esperienze
Le sfide
Le opportunità
I DRONI nel Settore Pubblico tra Presente e Futuro, Milano 11/12/2017 5
Le esperienze precedenti
ARPA Lombardia e l’Osservazione della Terra: il background
dal 2003: Laboratorio di Telerilevamento con la messo a punto di
serie di servizi operativi di Osservazione della Terra, basato
essenzialmente sull’uso di immagini aeree e satellitari.
Tali attività hanno permesso di sviluppare
• cultura e consapevolezza
• contesto tecnico
per l’inserimento della tecnologia dei droni quale elemento
complementare nel panorama delle tecniche disponibili di
osservazione terrestre
Ripercorrere assieme alcuni passi ci serve a chiarire meglio
prospettive, vincoli ed opportunità nell’uso dei SAPR
I DRONI nel Settore Pubblico tra Presente e Futuro, Milano 11/12/2017 6
Le esperienze precedenti
• ARPA Lombardia, in collaborazione con ERSAF, Esempio:
ha sviluppato nel 2012 una metodologia il monitoraggio
automatica di monitoraggio del consumo di
suolo agricolo con periodicità annuale
del consumo di
mediante il telerilevamento satellitare* suolo
• Sono state utilizzate immagini dei satelliti
della costellazione privata DMCII, poi
Landsat8 e attualmente i satelliti Sentinel-2
del programma Copernicus.
• I risultati del monitoraggio regionale ora
contribuiscono all’aggiornamento della Carta
Nazionale del Consumo di Suolo coordinata
da ISPRA.
* Base normativa: La L.R. 25/2011, “Testo unico delle leggi regionali in materia di agricoltura, foreste, pesca e sviluppo rurale”, art. 4 “Tutela del suolo
agricolo”, richiede la valutazione periodica della consistenza del suolo agricolo, La L.R. 31/2014 “Disposizioni per la riduzione del consumo di suolo e per la
riqualificazione del suolo degradato” richiede la quantificazione e monitoraggio dei consumi di suolo in atto nel territorio regionale, e oggi La L. 132/2016
(Istituzione del SNPA) assegna al Sistema la competenza del monitoraggio del consumo di suolo.
I DRONI nel Settore Pubblico tra Presente e Futuro, Milano 11/12/2017 7
Le esperienze precedenti
2015 2016 Esempio:
il monitoraggio
Immagini
del consumo di
Sentinel2
suolo
Baseline:
Revisione e
Cartografia affinamento tramite
Regionale NDVI* per le date fotointerpretazione
DUSAF selezionate
Strati informativi accessori:
Sistema informativo agricolo
Strati inf. pianificazione
NDVI Cartografia Grandi Opere Consumo di suolo
multitemporale 2015-2016
Input per la
Classificazione semi- Carta Nazionale del
automatica aree Conferma/esclusione
«libere» in DUSAF5 sulla base degli strati
Consumo di Suolo
consumate nel informativi accessori 2015-2016
periodo 2015-2016
*NDVI: Normalized Difference Vegetation Index I DRONI nel Settore Pubblico tra Presente e Futuro, Milano 11/12/2017 8
Le esperienze precedenti
Alcuni esempi di individuazione semiautomatica di diverse aree soggette a
consumo di suolo nel periodo 2015-2016 in differenti contesti territoriali e di Esempio:
diversa tipologia
il monitoraggio
del consumo di
suolo
Comune
di Pieve
Emanuele Comune di
(MI) Milano (MI)
Comune di
Cosio
Valtellino
(SO) Comune di
Siziano (PV)
I DRONI nel Settore Pubblico tra Presente e Futuro, Milano 11/12/2017
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Le esperienze precedenti
Esempio:
il monitoraggio
del consumo di
suolo
Immagine tratta dal
Rapporto Nazionale
2017
Localizzazione dei principali
cambiamenti (>0,5 ettari)
avvenuti tra il 2012 e il 2016
• La Lombardia si conferma la regione italiana con i valori assoluti e percentuali più alti di suolo
consumato.
• Il consumo pro-capite e l’incremento relativo annuale (2015-2016) risulta invece inferiore alla
media nazionale.
• Sia le analisi multitemporali della cartografia DUSAF, che le analisi annuali da satellite
evidenziano tassi di consumo, seppur tuttora significativi, caratterizzati da un trend decrescente.
I DRONI nel Settore Pubblico tra Presente e Futuro, Milano 11/12/2017 10Le esperienze precedenti
L’inventario 2007 Esempio:
una tecnica storica La mappatura
di rilevamento del Cemento
Amianto
Aeromobile CASA C212
MIVIS: Multispectral Infrared and
Visible Imaging Spectrometer
Lunghezza
Spettrometr Bande
d'onda
o Spettrali
(m)
Firme spettrali 1 1 - 20 0.43 - 0.83
2 21 - 28 1.15 - 1.55
3 29 - 92 1.98 - 2.48
8.18 -
4 93 - 102
12.70
I DRONI nel Settore Pubblico tra Presente e Futuro, Milano 11/12/2017 11Le esperienze precedenti
L’inventario 2007 Esempio:
La mappatura
del Cemento
Amianto
Una suggestione:
dal sinottico alla
individuazione puntuale
I DRONI nel Settore Pubblico tra Presente e Futuro, Milano 11/12/2017Le esperienze precedenti
Impiego di Sentinel-2 Esempio:
Programma Copernicus La mappatura
del Cemento
Amianto
Sovrapposizione ad una immagine test (immagine falso colore nelle bande dell’infrarosso medio, a 20
metri di risoluzione) della mappatura delle coperture del PRAL – oltre ai problemi di discriminazione
di firma spettrale dei vari materiali a questa lunghezza d’onda, la scarsa risoluzione comporta perdite
di commissione per le coperture di dimensione minore (> 400 – 500 m2)
I DRONI nel Settore Pubblico tra Presente e Futuro, Milano 11/12/2017Le sfide
Il contesto territoriale: Esempio:
• Oltre il 50% della pianura lombarda è classificato La ‘’Compliance
vulnerabile ai nitrati (oltre 630 Comuni
totalmente o parzialmente in area ZVN). Assurance’’:
• Esistono circa 700 aziende zootecniche AIA (IED spandimento
6.6) ma vi sono pressioni anche da allevamenti
non AIA (oltre 21000 allevamenti, per un totale di reflui zootecnici
1,5 Milioni di bovini e 4,7 Milioni di suini).
Il contesto normativo:
• Direttiva Nitrati (91/676/CEE)
• Direttiva IED (Integrated Emissions Directive)
(2010/75/UE).
• Programma Regionale d’Azione Nitrati 2016-19.
• Disposizioni regionali per il trattamento e
l’utilizzo, a beneficio dell’agricoltura, dei fanghi di
depurazione delle acque reflue di impianti civili e
industriali.
I DRONI nel Settore Pubblico tra Presente e Futuro, Milano 11/12/2017 14Le sfide
Osservabilità delle operazioni di spandimento reflui:
Sperimentazione con dati Landsat8 (2014), validazioni con immagini ad alta
risoluzione (Google Earth) e con alcuni dati su parcelle campione.
Immagine satellitare Landsat 8 – acquisita il 6/3/2014
Sintesi RGB falso colore (bande MIR-NIR-RED) - Risoluzione 30m
I DRONI nel Settore Pubblico tra Presente e Futuro, Milano 11/12/2017 15Le sfide
Osservabilità delle operazioni di spandimento reflui:
Sperimentazione con dati Landsat8 (2014), validazioni con immagini ad alta
risoluzione (Google Earth) e con alcuni dati su parcelle campione.
Immagine satellitare Landsat 8 – acquisita il 13/3/2014
Sintesi RGB falso colore (bande MIR-NIR-RED) - Risoluzione 30m
Zoom ad alta risoluzione (Immagini da nel
I DRONI Google
SettoreEarth riprese
Pubblico il 12/3/2014)
tra Presente e Futuro, Milano 11/12/2017 16Le sfide
Esempio:
Gestione dei
casi di dissesto
idrogeologico
Caso emblematico: la frana del Pizzo
Cengalo avvenuta tra il 23 e il 25 agosto in
Val Bregaglia (CH) ha determinato una
colata detritica di inattese dimensioni che
ha causato impatti a lunga distanza anche
nel territorio italiano sul fiume Mera in
termini di modifica della morfologia
dell’alveo, di incremento del trasporto
solido e della torbidità.
Possibile elemento causale:
cambiamenti climatici
I DRONI nel Settore Pubblico tra Presente e Futuro, Milano 11/12/2017 17Le sfide
Esempio: Monitoraggio degli impatti della frana del Pizzo Cengalo
Area distacco, accumuli principali in territorio svizzero e invaso Villa di Chiavenna
Pre-evento: 20/8
Invaso Villa
di
Chiavenna
I DRONI nel Settore Pubblico tra Presente e Futuro, Milano 11/12/2017 18Le sfide
Esempio: Monitoraggio degli impatti della frana del Pizzo Cengalo
Area
Area distacco, accumuli principali in territorio svizzero e invaso Villa di Chiavenna accumuli
principali Area
Post-evento: 25/8 distacco
Invaso Villa
di
Chiavenna
I DRONI nel Settore Pubblico tra Presente e Futuro, Milano 11/12/2017 19Le sfide
Esempio: Monitoraggio degli impatti della frana del Pizzo Cengalo
Area distacco, accumuli principali in territorio svizzero e invaso Villa di Chiavenna
1900
Dissesto
Cengalo
1700
1000*Riflettività 560 nm (proxy TSM)
Fluitazione in
coda di piena
1500
1300
1100
900
700
500
punto_0 punto_1 punto_2 punto_3
punto_4 punto_5 punto_6 punto_7
Impatti sulla torbidità del Lago di Mezzola
I DRONI nel Settore Pubblico tra Presente e Futuro, Milano 11/12/2017 20Le sfide
Esempio: Monitoraggio degli impatti della frana del Pizzo Cengalo
Area distacco, accumuli principali in territorio svizzero e invaso Villa di Chiavenna
• Per valutare le modifiche
morfologiche, ARPA ha programmato
l’acquisizione ad hoc di una coppia di
immagini stereo del satellite ad
altissima risoluzione WorldView 4
(risoluzione 30 cm nel pancromatico,
120 cm nel multispettrale) su un’area
di 150 Km2 dal Pizzo Cengalo al Lago di
Mezzola. La ripresa è stata effettuata il
19/10/2017.
• Le immagini sono in corso di
elaborazione e produrranno un
modello altimetrico del terreno con
risoluzione di 1 metro. In verde: l’area ripresa dal satellite WorldView4 il
19/10/2017
I DRONI nel Settore Pubblico tra Presente e Futuro, Milano 11/12/2017 21Le opportunità
L’integrazione delle tecnologie di osservazione terrestre
1.000.000.000
100.000.000
10.000.000
1.000.000
100.000
Quota (m)
10.000
1.000
100
10
1
Drone Elicottero Aereo UAV stratosferico
HAPS Satellite in orbita Satellite in orbita
(MTOM < 25 Kg) (High Altitude polare geostazionaria
Pseudo-Satellite)
I DRONI nel Settore Pubblico tra Presente e Futuro, Milano 11/12/2017 22Le opportunità
Ogni piattaforma di Osservazione della Terra ha inevitabilmente vantaggi e svantaggi
ed è caratterizzata da specifici vincoli operativi e il panorama tecnologico muta in
continuazione:
I DRONI nel Settore Pubblico tra Presente e Futuro, Milano 11/12/2017 23Le opportunità
La capacità di individuare
le opportunità e scegliere
le soluzioni tecnologiche
più adatte
nell’Osservazione della
Terra non può essere
sviluppata
individualmente da un
singolo ente.
E’ necessario costruire
una rete di collaborazioni
interdisciplinare e tra
Pubblico e Privato.
I DRONI nel Settore Pubblico tra Presente e Futuro, Milano 11/12/2017 24Le opportunità
La rete delle collaborazioni
• Nel 2016 ARPA Lombardia ha proposto a Regione Lombardia lo sviluppo di
un Centro Regionale di Osservazione della Terra (CREO) con lo scopo di
promuovere in Lombardia lo sviluppo di nuove applicazioni per il
monitoraggio dell’ambiente e del territorio.
• L’iniziativa CREO è stata presentata da Regione Lombardia in una
comunicazione al Parlamento Europeo il 28/06/2016.
• A tale fine, la Giunta Regionale, nel
luglio del 2017 ha approvato la
costituzione del GRUPPO DI
LAVORO INTERDIREZIONALE PER LA
DEFINIZIONE DELLO STUDIO PER LA
VALORIZZAZIONE DELLE GEO
INFORMAZIONI DA MISSIONI
SPAZIALI DI OSSERVAZIONE DELLA
TERRA
I DRONI nel Settore Pubblico tra Presente e Futuro, Milano 11/12/2017 25Le opportunità
Grazie per l’attenzione
Giuseppe Sgorbati
g.sgorbati@arpalombardia.it
I DRONI nel Settore Pubblico tra Presente e Futuro, Milano 11/12/2017 26Puoi anche leggere
