L'uso di UAV per monitorare e gestire il territorio nel corso di...

L'uso di UAV per monitorare e gestire il territorio nel corso di eventi legati al

dissesto geo-idrologico

Anna Facello, Daniele Giordan, Andrea Manconi, Paolo Allasia, Federico Dell’Anese, Marco Baldo

National Research Council, Geohazard Monitoring Group GMG, strada delle Cacce 73, Torino, Italy

Istituto di Ricerca per la Protezione Idrogeologica

Ricerca scientifica, Analisi del rischio e Monitoraggio

Centro di competenza sui fenomeni franosi per il Dipartimento della Protezione Civile Nazionale (DPC)

Corsi d’acqua Debris Flow

Frane Rischio Glaciale

Situazioni ordinarie: Analisi e

previsione di fenomeni Geo-

idrologici

Situazioni straordinarie:

Supporto tecnico e scientifico

durante eventi emergenziali

(alluvioni, terremoti, frane,

etc.)

Geohazard Monitoring Group (GMG)

- Si occupa di ricerca scientifica sui fenomeni di dissesto Geo-idrologico e sviluppa metodologie innovative per il loro monitoraggio

- Progetta, realizza e brevetta strumenti per il monitoraggio

- Fornisce supporto tecnologico e scientifico ad enti pubblici e privati per il monitoraggio e lo studio di fenomeni di dissesto

Bacino sperimentale della Val

Germanasca (TO)

Frana di Montaldo di

Cosola (AL)

Frana della Petrizia (CZ)

Frana di Montaguto (AV)

Frana di San Martino

sulla Marrucina (CH)

Frana di Radicofani (SI)

Aree instabili miniera

di Sa Matta (NU)

Frana di Rendinara (AQ)

Faglia di Paganica (AQ)

Frana di le Ayas (TO)

Frana di

Vergne (CN)

Frana di

Sampeyre (CN)

Adda

Taro Panaro

Enza

Secchia

Orco

Malone Pellice

Fenomeni studiati e monitorati dal GMG

- Corsi d’acqua

- Fenomeni di dissesto

- Emergenze DPC

Costa Concordia

Alluvione Cinque

Terre (2011)

Mont de La Saxe (AO)

Frana di Montescaglioso (MT)

Frana di San Giovanni Pro Fiamma (PG)

Frana di Pal (SO)

ESEMPI DI ATTIVITÀ DI MONITORING AND MAPPING

PROGETTO SMAT F2

DEFINIZIONE DI SCENARI DI EVENTO DI RIFERIMENTO NEL

CAMPO DEL RISCHIO GEOLOGICO

PROGETTO MASSA

PRIMI RISULTATI RELATIVI ALL’ANALISI COMPARATA DI

IMMAGINI SOLIDE RICAVATE ATTRAVERSO DIVERSI SISTEMI DI

RILEVAMENTO

CONSIDERAZIONI

SOMMARIO

ESEMPI DI INTEGRAZIONE TRA RILIEVI UAV E SISTEMI DI

MONITORAGGIO DELLE DEFORMAZIONI PROFONDE DIUN

FENOMENO FRANOSO

La Spezia – 5 Terre flash-flood (25th October 2011)

Vernazza, survey for the evaluation of residual risk, 29th October 2011

Rocchetta di Vara:

Orthophoto + photos during the field inspections

Riegl LMS-Q680i installed on Eurocopter as 350

Alluvione Cinque Terre (SP) ottobre 2011

Cartografia geomorfologica

d’evento a supporto delle

attività di somma urgenza

per il ripristino delle vie di

comunicazione e la

valutazione dei danni e del

rischio residuo

Alluvione Cinque Terre (SP) ottobre 2011

Orgiere landslide

Sampeyre (CN)

Il monitoraggio di fenomeni franosi

Farana di Montaguto (AV)

-Earthflow di circa 3km di

lunghezza

- Volume stimato: più di 4

Milioni di metri cubi

- Nell’Aprile del 2010 la Frana

ha occupato la strada

provinciale SP90 ed

interrotto la connessione

ferroviaria Napoli-Bari

- Gruppo di intervento della

fase emergenziale:

Dipartimento della Protezione

Civile nazionale

CNR IRPI

Università di Firenze

Genio Guastatori Foggia P. Lollino, D. Giordan, P. Allasia The Montaguto earthflow: A back-analysis of the process of landslide propagation Engineering Geology Volume 170, 20 February 2014, Pages 66–79

2004

2006

2009

APR 2010

JUN 2010

2011


Giordan D., Allasia P., Manconi A., Baldo M., Santangelo M., Cardinali M., Corazza A., Albanese V., Lollino G., Guzzetti F., 2013. Morphological and kinematic evolution of a large earthflow: The Montaguto landslide, southern Italy, Geomorphology, 187, 61-79.


UAV – rischio geo-idrologico

Negli ultimi anni, l’uso degli UAV nel settore del disaster management ha avuto un notevole incremento, in particolare il rapido sviluppo delle UAV è dovuto a:

• le loro prestazioni di volo: UAV possono operare in una vasta gamma di altezze operative (da 100 m oltre 30000 m) e hanno una elevata autonomia (1-48 ore);

• la loro adattabilità a diverse tipologie di missioni;

• la loro economicità: la possibilità di progettare veicoli aerei di dimensioni variabili, peso relativamente ridotto, e senza personale di bordo permette di effettuare operazioni di volo a bassa costi rispetto a quelli richiesti dai velivoli tradizionali

Differenti tipologie di sensore possono essere installati su tali piattaforme, in base alla tipologia di evento e in base ai dati da acquisire (pre emergenza, emergenza, post emergenza).

CATEGORY

OPERATIONAL

RANGE [km]

FLIGHT

ALTITUDE [m] AUTONOMY [h]

WEIGHT

[kg]

Mini/MicroUAV

Micro < 10 250 < 1 0.100 - 1

Mini < 10 150 - 300 < 2 < 30

Tactical UAV

Close Range - CR 10 - 30 3 000 2 - 4 150

Short Range - SR 30 - 70 3 000 3 - 6 200

Medium Range - MR 70 - 200 5 000 6 - 10 1 250

Medium Range

Endurance - MRE > 500 8 000 10 - 18 1 250

Low Altitude Deep

Penetration - LADP > 250 50 - 9 000 0.5 - 1 350

Low Altitude Long

Endurance - LALE > 500 3 000 > 24 < 30

Medium Altitude

Long Endurance -

MALE

> 500 14 000 24 - 48 1 500

Strategic UAV High Altitude Long

Endurance - HALE > 2000 20 000 24 - 48 12 000

Special Purpose UAV

Unmanned Combat

Aerial Vehicle -

UCAV

1 500 10 000 2 10 000

Lethal - LETH 300 4 000 3 - 4 250

Decopy - DEC 0 -500 5 000 < 4 250

Stratospheric -

STRATO > 2000 20 000 - 30 000 > 48 -

Exo-Stratospheric -

EXO - < 30 000 - -

Space - SPACE - - - -

Utilizzo di UAV in uno scenario alluvionale

EMERGENZA

POST

-

EVETO

Acquisizione foto aeree per la creazione di Ortofoto

come base per cartografia tematica d’ evento

Identificazione dei target sensibili, valutazione dello

stato e del rischio residuo potenziale

Controllo in fase d’ evento delle aree inondate e

della loro evoluzione nel tempo

Monitoraggio ad elevata frequenza temporale dell’

evoluzione dello stato delle aree critiche

Supporto ad attività di analisi di dettaglio dei settori

ad elevato rischio residuo

Confronto e integrazione delle misure effettuate da

terra e altre piattaforme

Utilizzo di UAV nello studio dei fenomeni franosi

EMERGENZA

POST

-

EVETO

Riprese ad alta risoluzione di aree difficilmente

raggiungibile e ad alto rischio (fronti rocciosi)

Creazione di Ortofoto come base per cartografia

tematica d’ evento

Misura degli spostamenti superficiali con tecniche

di analisi delle immagini


evoluzione del fenomeno franoso

Supporto ad attività di analisi e di progettazione

delle opere di mitigazione


terra e altre piattaforme

Utilizzo di UAV in uno scenario sismico

EMERGENZA

POST

-

EVETO

Acquisizione di foto aeree per la creazione di

Ortofoto come base per cartografia tematica d’

evento

Identificazione dei target sensibili, valutazione dello

stato e del rischio residuo potenziale

Acquisizione di un «tempo zero» per il monitoraggio

delle deformazioni superficiali post-evento


evoluzione dello stato di situazioni specifiche


UAV con quelle di altre piattaforme

Interpretazione dei risultati e definizione di scenari

evolutivi

http://massa.geoazur.eu/home/fr_home.php

MASSA, Medium And Small Size rockfall hazard

Assessment

Unità Mobile Provincia di Torino

Trasmissione dati e supporto a decisione metodi

Laboratorio mobile di monitoraggio CNR-IRPI: attività di monitoraggio

in condizioni di emergenza

Integrazione dei 3 metodi di valutazione speditiva della pericolosità da caduta massi lungo le vallate alpine

ITA-FR-CH

Decisione finale

dati

Metodologia d’intervento a supporto decisioni

Evento 15-16 Marzo 2011 – Val Germanasca, interruzione S.P. 169

Test site: Ponte della Rabbiosa (TO)

Test site Ponte della Rabbiosa (TO)

OBIETTIVO Sviluppo di una metodologia di rilevamento di fronti

rocciosi in condizioni emergenziali

SISTEMI

IMPIEGATI

- Laser scanner terrestre

- Fotogrammetria da terra

- UAV ad ala mobile

DATA

OUTPUT

Immagine solida su cui svolgere una serie di

valutazioni di natura geomeccanica sulla stabilità

dell’ammasso roccioso

ANALISI

COMPARATA I vari dataset sono stati comparati al fine di valutare

pregi, difetti e limitazioni dei diversi metodi


LASER

SCANNER

Restituisce una nuvola di punti con densità ed

accuratezza variabile, è stato utilizzato come sistema

di riferimento a cui comparare gli altri

FOTOGRAMMETRIA

TERRESTRE Sono stati scelti una serie di punti di ripresa da terra

nell’ottica della verifica di un approccio speditivo a

supporto della valutazione in somma urgenza

dell’area soggetta a crolli in roccia. Le foto sono state

processate con Agisoft.

+ è un metodo veloce, che comunque richiede un

sistema di gound control points per la corretta

georeferenziazione.

- Le prese terrestri spesso lasciano dei coni d’ombra

soprattutto nelle zone a quote più elevate; la

comparazione con il DTM del TLS ha evidenziato

scostamenti soprattutto nella resa della profondità


LASER

SCANNER

Restituisce una nuvola di punti con densità ed

accuratezza variabile, è stato utilizzato come sistema

di riferimento a cui comparare gli altri

UAV


È stato utilizzato un drone ad ala mobile per la ripresa

della parete rocciosa Le immagini sono state

processate con Agisoft.

+ ha il grande vantaggio di restituire immagini

dell’area ripresa da angolazioni molto favorevoli

soprattutto per quanto riguarda le porzioni a quota

maggiori

- l’impiego in valli alpine molto strette limita

fortemente l’impiego del volo automatico a causa

della mancanza del dato GPS. Sono comunque

necessari dei ground control points.

È stata sviluppata una rete di monitoraggio ibrida che prevede

l’impiego di un Sistema inclinometrico automatizzato (SIA) per il

controllo delle deformazioni profonde ed un’analisi multitemporale

delle deformazioni superficiali rilevate tramite UAV

Test site scivolamento planare di Narzole (CN)

Test site scivolamento planare di Narzole (CN)

Sono stati eseguiti

i primi rilievi e

valutata la

risoluzione del

prodotto ottenuto.

I primi dati

sembrano

evidenziare come

gli spostamenti

minimi rilevabili

siano decimetrici

Considerazioni conclusive

Sono in corso una serie di attività di ricerca sull’impiego di UAV nel

campo della gestione del rischio geologico

Le esperienze collezionate sino ad ora hanno evidenziato come esista

un potenziale di utilizzo molto elevato di tali sistemi, con un ovvio

rapporto diretto tra le dimensioni del mezzo (e del numero e della

complessità dei sensori impiegabili) e l’estensione delle aree rilevabili

Per quanto riguarda le esperienza condotte con microUAV, i dati

hanno evidenziato come il loro impiego sia particolarmente indicato

per finalità ispettive anche in caso di somma urgenza (condizioni

meteo permettendo)

Il passaggio da un approccio di tipo qualitativo ad uno quantitativo

presuppone una metodologia di lavoro rigorosa ed un incremento

delle energie impiegate non trascurabile

Fenomeni di crollo: Evento del 21 Gennaio 2014, Tramin (Trentino Alto Adige)


Estraendo i fotogrammi da un video fatto da UAV è stato possibile generare un modello digitale dell’area colpita dal dissesto


Immagine solida 3D generata a partire dai fotogrammi del video


grazie

Anna Facello, Daniele Giordan, Andrea Manconi, Paolo Allasia, Federico Dell’Anese, Marco Baldo

National Research Council, Geohazard Monitoring GroupGMG, strada delle Cacce 73, Torino, Italy

http://gmg.irpi.cnr.it/

L'uso di UAV per monitorare e gestire il territorio nel corso di...

Documents

Transcript of L'uso di UAV per monitorare e gestire il territorio nel corso di...