Sistema integrato per il monitoraggio delle

discariche con dati EO

Contesto: Discariche in Italia

Fonte: Corpo Forestale dello Stato

Le aree test verranno scelte con gli entiche hanno manifestato interesse alsistema SIMDEO.Tali enti risiedono prevalentemente inCampania, regione particolarmentesensibile al tema dei rifiuti.Il territorio della Campania è statostoricamente utilizzato come discaricaabusiva di rifiuti tossici provenientianche da fuori regione. Secondo l'Isprai siti potenzialmente contaminati dellaregione si estendono su 340.609 ettaridi terra e acque, praticamente unquarto della Campania.

Contesto: aree test

Mappa delle discariche abusive. Fonte: Corpo Forestale dello Stato

Contesto: interesse degli Enti

Manifestazioni di interesse utenti potenziali

Comune di Napoli ASMEZ (consorzio di 1500 comuni ed enti locali) Lega delle Autonomie (associazione nazionale di 2500 comuni ed enti locali) ASIA, società di gestioneNOE, Nucleo Operativo Ecologico dei Carabinieri

Aziende proponenti

Azienda: la Euro.Soft è una PMI del settore ICTapplicato a Spazio ed Ambiente

Principali Attività: sviluppo ed integrazione delle tecnologie ICTnei seguenti settori:

SW GIS di Earth Observation, TLC e Navigazione satellitare Sistemi elettronici nel settore aerospaziale Sistemi di monitoraggio, telecontrollo e telegestione

ambientale (reti idriche, meteorologia, ecc) Business Intelligence SW di gestione e supervisione di impianti automatici

industriali e civili.Programmi spaziali: ESA: COSMO, GOCE, EUROSKYWAY, EPDS ASI: MIOSAT, NADIA, TELESAL, SIGRI, CIRANO, IRENE ALTRI: CC PON EO, CIRA MSS CPA, AVIO EBWAltri prodotti ed applicazioni: WTU® – Sistema di telecontrollo web-based (servizio ASP ed

HW di campo) WebGIS – Marketing Territoriale, GIS Reti Idriche HRM – SW di gestione delle risorse umane Screening mammografico (analisi immagini)

Azienda: La Fox Bit S.r.l. è una PMI fondata nel 1985 che operaprincipalmente nei settori Aeronautico, Spazio e Difesa.L’attuale organico è di 60 dipendenti. La strutturaorganizzativa consiste di due B.U. dedicate rispettivamentealle Strutture Aeronautiche (design e produzione) edall’Elettronica per i settori Difesa e Spazio.

Principali Attività: Nel settore Aeronautico ha partecipato anumerosi progetti di livello internazionale per lo sviluppo dinuovi velivoli (A380, B787, F35). Nel settore Spazio, la Fox Bitsi è specializzata nello sviluppo di SW di EO ed elementi delsegmento Ground (Test Equipment) di apparati satellitari. Nelsettore dell’Elettronica per la Difesa la società ha progettato eprodotto Unità di signal processing digitale per apparati radar,elettronica RF, console di comando e controllo e stazioni dicollaudo.

Programmi spaziali: Cosmo–Sky Med: EGSE di antenna. Mars Express: EGSE di MARSIS Altri Programmi: SIGRI, CPD, AGILE,

Aziende proponenti

External Services

Serco è una società di servizi internazionale che combina know-how commerciale conprofondo spirito di interesse per il servizio pubblico.

Supporta, con i suoi oltre 70.000 impiegati, i governi, le organizzazioni internazionali, leagenzie e le compagnie di oltre 30 Paesi nel mondo, che ricercano partner qualificati conuna solida storia in grado di fornire soluzioni efficaci per assicurare la fornitura di servizi adelevati standard qualitativi.

La Serco fornisce servizi nel settore Remote Sensing all' Agenzia Spaziale Europea da più di20 anni.La volontà di Serco di sviluppare una nuova linea di servizi di Informazione Geografica sulTerritorio, basati sul Telerilevamento satellitare e sui Sistemi Informativi Geografici, nasceda due fattori di fondamentale importanza, quali:

Servizi di Informazione sul Territorio;Monitoraggio e Gestione nelle seguenti aree applicative: Aree Agricole, Aree forestali,Parchi e giardini, Prevenzione e rischio incendi, Urbanistica, Rete stradale e ferroviaria,Trasporti Zone costiere, Batimetria, Navigazione, Inquinamento, Pesca, Prevenzione eRischio idro-geologico, Prevenzione Rischio sismico, Subsidenza Aree protette.

ALI (Aerospace Laboratory for Innovative components) è una Società Consortile senzascopo di lucro tra società che operano nei settori della progettazione, ingegnerizzazione,prototipizzazione e realizzazione di componentistica aerospaziale innovativa, groundsegment per il controllo in remoto di piattaforme scientifiche e tecnologiche.Le Aziende consorziate, con un organico di circa 1.500 addetti ed un fatturato complessivodi 200M€, sviluppano praticamente l’intera filiera nei settori di attività considerati.

Gli skills delle Aziende aderenti alla Società Consortile sono di elevata professionalità, adogni Progetto ciascuna Azienda opererà utilizzando le proprie specifiche competenze.

L’assetto societario attuale prevede la partecipazione di 17 aziende del settoreaerospaziale e delle ICT, con una quota di partecipazione paritaria.

L’azienda consortile e le sue risorse hanno sviluppato negli anni prodotti e tecnologiepropedeutiche allo svolgimento di alcuni WP del progetto in questione.

External Services

Idea Progettuale

L’idea progettuale propone applicazioni nei seguenti ambiti:Monitoraggio di parametri ambientaliGestione del rischio e risposta all’emergenzaMonitoraggio delle aree urbane e delle infrastruttureClima (monitoraggio dei gas serra)Il progetto prevede lo sviluppo di un sistema integrato perl’identificazione e il monitoraggio ambientale delle discariche di rifiuti.

Mediante i dati EO è possibile:La Classificazione e stima della quantità dei rifiuti stoccati in discarica;l’Identificazione di siti appropriati (studi di geologia e idrologia, trasportodi rifiuti, planning di dislocamento urbano);Il Management in situ della discarica (supporto alle operazioni);Il Monitoraggio dell’evoluzione nel tempo della discarica (rispetto delleprocedure e delle regolamentazioni, prevenzione di rischio diinquinamento);Il Rilevamento di discariche non autorizzate.

Idea Progettuale

Le principali innovazioni del progetto sono rappresentate da:continuità delle osservazioni sulle aree di interesse. Questo punto sarà dimaggiore consistenza fra tre anni quando tutti i nuovi satelliti GMESSentinels, i quali hanno ripetitività a terra dai 8 ai 12 giorni, sarannooperativi.stima accurata e ripetuta delle proprietà chimico-fisiche dei suoli damonitorare con particolare attenzione al tipo di copertura (anomaliepositive della temperatura, materiali sospetti rilevati, contenuto diumidità, ecc), assicurerà un altrettanto precisa individuazione dei sitiillegali di smaltimento ed eventuali contaminazioni in maniera rapida edefficace.Nella fattispecie l’idea progettuale proposta si articolerà in due fasidistinte:

1.Identificazione delle discariche;2.Monitoraggio delle discariche.

La valenza innovativa del progetto consiste nell’utilizzazione sinergica didati EO provenienti sia da sensori ottici che da sensori radar

Prodotti

I prodotti individuati per lo studio e generati durante la prototipazione delprogetto possono essere catalogati come segue:

Sottosistema “Prodotti intermedi”Mappe trimestrali di NDVI-SAVI ad alta risoluzione ( < 15 m);Mappe termiche mensili di LST (< 100 m);

Sottosistema "Mappe Landfill Detection"Mappe semi-statiche delle discariche esistenti ( < 5 m);Mappe mensili di riempimento ed evoluzione delle discariche individuatecon dato SAR e ottico (< 5 m);Mappe tematiche di contenuto stimato da dato iperspettrale ( 30 m);Mappe di discariche illegali ( <5 m);

Sottosistema "Mappe Emissioni"Mappe di emissioni gassose trimestrali ( 100 m);Mappe di vulnerabilità del suolo per contaminazione (100 m).

Fasi progettuali – Individuazione discariche

1) La prima fase si propone di identificare e mappare in ambiente GIS un numero ragionevoledi siti test e di acquisire dati EO per l’individuazione di discariche non autorizzate anche dipiccole dimensioni. Tale task sarà condotto con l’ausilio di algoritmi innovativi applicati adimmagini satellitari ad alta risoluzione (VHR).In particolare saranno investigate alcune tecniche morfologiche di riconoscimentoautomatico e semi-automatico del pattern di potenziali discariche dopo la classificazione e lasegmentazione del dato EO.Sebbene l’individuazione precisa da satellite delle discariche abusive non sia ancoraconsolidata, soprattutto per i siti molto piccoli, l’integrazione sinergica di dati iperspettralipuò consentire una maggiore affidabilità dei risultati.

Dati multi‐iperspettraliDati SAR

Data Fusion

Land‐Fill Detection

ClassificazioneClassificazione

Fasi progettuali – Monitoraggio discariche

2) La seconda fase è incentrata sulle tecniche di monitoraggiosatellitare dell’impatto ambientale di discariche conosciute,mediante l’utilizzo sinergico di dati ottici e radar.L’utilizzo di dati SAR (interferometria) garantisce l’estrazione diinformazioni sul controllo morfologico della discarica quale ilprogressivo riempimento e l’eventuale assestamento.L’informazione da satellite si propone di fornire elementioggettivi ancillari di valutazione, soprattutto per i siti illegali, dieventuali contaminazioni del suolo e dell’aria tramite lo studiodelle condizioni di salute della vegetazione limitrofa.

E’ dimostrato come la contaminazione da percolato delle faldeacquifere possa essere individuata mediante le immaginisatellitari, analizzando lo stato di sofferenza della vegetazione(indici SAVI e EVI) che circonda il sito.

L’eventuale fuoriuscita di gas è rilevabile analogamente,conoscendo i venti dominanti, dalle condizioni di stress dellespecie arboree presenti delle vicinanze .

Discarica

Fasi progettuali – Monitoraggio discariche

Le informazioni dei canali nell’infrarossotermico possono ricondurre alla temperaturasuperficiale (LST) delle discariche, comeindice di attività delle stesse. I siti distoccaggio che presentano rifiuti organicimostrano temperature superiori a quelledelle aree circostanti a causa delle attivitàeso-termiche di decomposizione. Ciò èsoprattutto evidente nei siti illegali dove nonesiste una rete apposita di raccolta delbiogas.

In assenza di impianti di convogliamento delbiogas, questo ad una temperatura di oltre40°C, risale attraverso gli strati di sostanzaorganica e terra (corpo della discarica) fino araggiungere la superficie.Il biogas cede calore per convezione econduzione alle zone circostanti; l’effetto èun riscaldamento della superficie terrestrecon conseguente irraggiamento di calore,evidenziabile come anomalia positiva nellaLST (Land Surface Temperature).

Evoluzione temporale di una discarica (SPOT)

Anomalie termiche su siti illegali (Landsat IR)

Fasi progettuali – Indici ambientali

• Studio degli indici ambientali esistenti (SAVI, NDVI, LST)

• Caratterizzazione parametri per il monitoraggio di discariche (topografia, composizione del suolo, eff. atmosferici).

• Sintesi di nuovi indici. Esempi:Transformed Difference Vegetation Index (TDVI)Topography Adjusted Vegetation Index (TAVI)Modified Soil Adjusted Vegetation Index (MSAVI)

)1( LL

SAVIrnir

rnir

Esempio di immagine tramite SAVI modificato

Dati EO

Dati Ottici multispettrali:•SPOT•IKONOS•ALOS-AVNIR-PRISM•LANDSAT•ASTER•ALI

Dati Ottici iperspettrali:•HYPERION•MIVIS•PROBA-CHRIS•PRISMA

Dati Radar:•ASAR•PALSAR•Cosmo-Skymed•TERRA-SAR-X

Uso dati EO per l’analisi dei rifiuti. Fonte: Regione Veneto

Architettura

Il sistema sarà basato su piattaforme SWGIS di elevata diffusione e Open Source(Q-GIS), integrati con tutti gli applicativisoftware necessari alla sua gestione emanutenzione di tipo prevalentementeopensource (si prevede solo l’utilizzo delCOTS SW ENVI).

Le procedure di validazione terranno conto delle disposizioni legislativeche impongono controlli e verifiche secondo il “piano di sorveglianza econtrollo” (decreto legislativo 13 gennaio 2003, n. 36 "Attuazione dellaDirettiva 1999/31/CE relativa alle discariche di rifiuti").

In tale documento sono definiti i parametri da acquisire, le frequenze dimisura ed i valori di soglia compatibili con quanto stabilitonell´autorizzazione.

I valori di riferimento ed i valori misurati a terra secondo gli standard dilegge, saranno la base per un confronto con i risultati del progetto.

A tale scopo il gruppo di progetto si impegna a definire, sulla base dei datiEO e non-EO disponibili, e di concerto con gli enti locali o i gestori degliimpianti di smaltimento, una o più aree test su cui effettuare lavalidazione. Preferenzialmente le aree saranno scelte in Campania,regione di afferenza delle aziende proponenti.

Validazione dei risultati

Fasi progettuali

Fasi progettuali