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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


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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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 maggiorerispetto alla componentealtimetrica.

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GNSS: reti permanenti


La rete GAIN per il controllo delle Alpi

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FOTOGRAMMETRIA


Rilievo tramite immagini fotografiche: ricostruzione 2D e 3DSatellitare, aerea, UAV (Un-manned aerial vehicle), terrestre

[precisione cm]

wa.water.usgs.gov

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LASER SCANNING (LIDAR)


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)


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


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


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, maci 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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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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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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zona con formazioni più stabili, in particolare in altimetria

La frana è stata suddivisa in tre zone omogenee

zona in cui gli spostamenti sono massimi (torrente Manubiola)




La rete GPS

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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


• 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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