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Università degli Studi di Brescia Via Branze 43 – I-25123 Brescia www.rilevamento.it [email protected] tel +39 030 3711236 - Fax. +39 030 3711237 UNIVERSITA’ DEGLI STUDI DI BRESCIA FACOLTA’ DI INGEGNERIA Corso di Laurea in Ingegneria per l’Ambiente e il Territorio Tesi di laurea: APPROCCI TOPOGRAFICI AVANZATI APPLICATI AL MONITORAGGIO DI EMERGENZE AMBIENTALI IN AMBITO MONTANO Relatore: prof. GIORGIO VASSENA Correlatori: Ing. CARLO LANZI Ing. MASSIMO GELMINI Laureando: MAURO FROSIO Matricola n° 40529 Università degli Studi di Brescia Via Branze 43 – I-25123 Brescia www.rilevamento.it [email protected] tel +39 030 3711236 - Fax. +39 030 3711237

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UNIVERSITA’ DEGLI STUDI DI BRESCIAFACOLTA’ DI INGEGNERIA

Corso di Laurea in Ingegneria per l’Ambiente e il Territorio

Tesi di laurea:APPROCCI TOPOGRAFICI AVANZATI APPLICATI AL

MONITORAGGIO DI EMERGENZE AMBIENTALI IN AMBITO MONTANO

Relatore:prof. GIORGIO VASSENA

Correlatori:Ing. CARLO LANZIIng. MASSIMO GELMINI

Laureando:MAURO FROSIOMatricola n° 40529

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OBIETTIVOOBIETTIVOStudio di metodiche d’indagine e di

monitoraggio rapide ed efficaci, applicate ad emergenze ambientali in ambito montano

Sperimentare diverse modalità di rilevamento, allo scopo di definirne limiti e potenzialità

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SOMMARIOMonitoraggio con

STAZIONE TOTALE e LASER A SCANSIONE

Descrizione delle operazioni di monitoraggio

Sintesi dei risultati ottenuti dall’analisi dei dati

Analisi delle diverse modalità di rilevamento applicate

Risultati derivanti dalle elaborazioni

Monitoraggio con GPS e IMMAGINI SATELLITARI

Seracco della Punta S. Matteo

Lago Imja

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IL MONITORAGGIO DEL SERACCO DELLA IL MONITORAGGIO DEL SERACCO DELLA PUNTA SAN MATTEOPUNTA SAN MATTEO

33503350quota quota minmin

36003600quota quota maxmax

NNesposizioneesposizione

Ortles Ortles -- CevedaleCevedale

1 Maggio 2005 1 Maggio 2005 (R. Scotti)(R. Scotti)

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AVVIO del monitoraggioAVVIO del monitoraggio

STAZIONE TOTALE

LASER SCANNER

Stimare movimenti orizzontali e verticali della massa di ghiaccio con procedura

speditiva ed economica

Estrapolare un modello 3D indagabile e misurabile

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Monitoraggio con STAZIONE TOTALEMonitoraggio con STAZIONE TOTALEStrumento Wild T1000

Peso strumento con batteria integrata 5,6 kg

Range di temperatura -20°C to +50°C

Precisione angolare 15CC Hz/V

Produttore Wild Leitz, 1986

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Monitoraggio con STAZIONE TOTALEMonitoraggio con STAZIONE TOTALE

CARATTERISTICHE DEL RILEVAMENTOCARATTERISTICHE DEL RILEVAMENTO

1.1. Rete topografica d’inquadramentoRete topografica d’inquadramento

200

300

100

P.ta S. Matteo

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Monitoraggio con Monitoraggio con STAZIONE TOTALESTAZIONE TOTALE

CARATTERISTICHE DEL RILEVAMENTOCARATTERISTICHE DEL RILEVAMENTO

200

300

100

2. Ripetizione di misure angolari

5 sessioni di misura: 19, 20 luglio10 agosto30 agosto14, 15 settembre8 novembre

Variazioni angolari, indice di movimento

orizzontale e verticale

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Monitoraggio con STAZIONE TOTALEMonitoraggio con STAZIONE TOTALECARATTERISTICHE DEL RILEVAMENTOCARATTERISTICHE DEL RILEVAMENTO

3. Stima degli spostamenti

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Monitoraggio con STAZIONE TOTALEPROBLEMATICHEPROBLEMATICHE

1. Impossibilità di materializzare i punti collimati

2. Necessità di condizioni atmosferiche favorevoli

Scelta di punti il più possibile Scelta di punti il più possibile riconoscibiliriconoscibili

Accessibilità e svolgimento delle Accessibilità e svolgimento delle operazioni di monitoraggiooperazioni di monitoraggio

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Monitoraggio con STAZIONE TOTALE

Stima delle precisioni del metodo di Stima delle precisioni del metodo di restituzione dei risultatirestituzione dei risultati

•• σσS S orizoriz = 30= 30--40 cm40 cm

•• σσS S vertvert = 30= 30--40 cm40 cm

Errore strumentaleErrore strumentale

Errore di puntamentoErrore di puntamento

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Monitoraggio con STAZIONE TOTALEMonitoraggio con STAZIONE TOTALE

10 Agosto 10 Agosto –– 20 Luglio20 Luglio 8 Novembre 8 Novembre –– 20 Luglio20 Luglio

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Monitoraggio con Monitoraggio con STAZIONE TOTALESTAZIONE TOTALE

Spostamenti verticali(con riferimento al 20 Luglio)

-16

-14

-12

-10

-8

-6

-4

-2

0

2

S1 S2 S3 S8 S9 S10

S11

S12

S13 F2 F3 F4 F5 G2

Pun

to

mon

itor

ato

Spos

tam

enti

ver

tica

li [m

]

10 Agosto - 20 Luglio30 Agosto - 20 Luglio15 Settembre - 20 Luglio8 Novembre - 20 Luglio

survey accuracy

Spostamenti verticaliSpostamenti verticali

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Monitoraggio con STAZIONE TOTALEMonitoraggio con STAZIONE TOTALE

Spostamenti orizzontali in direzione destra-sinistra idrografica (con riferimento al 20 luglio)

-16 -15 -14 -13 -12 -11 -10 -9 -8 -7 -6 -5 -4 -3 -2 -1 0 1 2 3 4 5 6

S1S2S3S8S9

S10S11S12S13F2F3F4F5G2

Punt

o m

onit

orat

o

Spostamento [ m]

8 Novembre - 20 Luglio

15 Set tmbre - 20 Luglio

30 Agosto - 20 Luglio

10 Agosto - 20 Luglio

Sinistra idrografica

Destra idrografica

survey accuracy

Spostamenti orizzontaliIn direzione destra-sinistra

idrografica

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Monitoraggio con LASER SCANNER

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Monitoraggio con LASER SCANNER

STRUMENTOSTRUMENTO

Laser scanner Riegl LPM-2K

Principio di funzionamento: TOF (Time of fly)

Dati rilevati: - posizione x,y,z - intensità del segnale laser di ritorno

(riflettanza)Portata: fino a 2500 mN° punti misurati: da 0,25 a 1 sec/pto

Batteria a 12VALIMENTAZIONE

Focale 28, 50, 85mmOBIETTIVI CAMERA

14,6 kgPESO

232 x 300 x 320 mmDIMENSIONI PRINCIPALI

±180 gradi orizzontalmenteDa ±135 gradi a -60 gradi

verticalmenteAMPIEZZA

SCANSIONE

Da 0,25 a 1sec/puntoNr PUNTI MISURATI

0,9 μm (infrarosso vicino)LUNGHEZZA D’ONDA LASER

1,2 mradDIVERGENZA FASCIO LASER

10 mmRISOLUZIONE

± 50 mm (singola scansione)PRECISIONE SULLA DISTANZA

Fino a 2500 m con target con 80% riflettivitàPORTATA

RIEGL LPM-2K con CanonEOS 300DSENSORE

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Monitoraggio con LASER SCANNER

CARATTERISTICHE DEL RILEVAMENTOCARATTERISTICHE DEL RILEVAMENTO

3 FASI

3. Creazione del prodotto finale

2. Acquisizione e controllo dati

1. Pianificazione del rilievo•• Organizzazione tecnica e logistica

• Localizzazione del punto di scansione

•• Impostazione dei parametri strumentaliImpostazione dei parametri strumentali

•• Scansione laser dell’oggettoScansione laser dell’oggetto

•• Scansione dei segnali di riferimentoScansione dei segnali di riferimento

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Monitoraggio con LASER SCANNERCARATTERISTICHE DEL RILEVAMENTOCARATTERISTICHE DEL RILEVAMENTO

•• GeoreferenziazioneGeoreferenziazione

•• PrePre--elaborazioneelaborazione

•• TriangolazioneTriangolazione

•• MappaturaMappatura

3. Creazione del prodotto finale

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ELABORAZIONI E RISULTATIELABORAZIONI E RISULTATI

Immagine SOLIDA

Conoscere le coordinate del punto oggetto selezionato Misure 3D di distanze, aree e superfici

Stima del VOLUME3450

3460

3470

3480

3490

3500

3510

3520

3530

3540

3550

3560

3570

3580

3590

SurferSurfer::

905800 m905800 m33

RiProfileRiProfile::

932800 m932800 m33

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IMJA IMJA LakeLakeEverest Everest RegionRegion

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Il lago ImjaIl lago ImjaUniversità degli Studi di Brescia – Via Branze 43 – I-25123 Brescia – www.rilevamento.it – [email protected] – tel +39 030 3711236 - Fax. +39 030 3711237

Il lago IMJA

Situato sulla parte terminale del ghiacciaio Imja, all’interno del

Parco Nazionale dell’Everest, in Nepal

Latitudine 27° 59’ N Longitudine 86°56’ EQuota 5000 m s.l.m.

La nascita del lago è attribuibile alla fine degli anni ’50, dovuto allo scioglimento del ghiacciaio

Volume d’invaso superiore a 30 milioni di m3

Monitoraggio della diga morenica di contenimento

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Il rilevamento si inserisce all’interno delle attività della “Changri Nup Glacier Monitoring

Expedition 2005: Imja survey”

Inserita nel progetto strategico Ev-K2-CNR del Consiglio Nazionale delle Ricerche

OBIETTIVI:OBIETTIVI:

Variazioni morfologiche del canale di drenaggio superficiale

del lago

Spostamenti della diga morenica di contenimento del lago

Il lago IMJA

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Il lago ImjaIl lago ImjaUniversità degli Studi di Brescia – Via Branze 43 – I-25123 Brescia – www.rilevamento.it – [email protected] – tel +39 030 3711236 - Fax. +39 030 3711237

Monitoraggio del lago IMJA

CARATTERISTICHE DEL RILEVAMENTOCARATTERISTICHE DEL RILEVAMENTO

Impiego del sistema di posizionamento GPS in modalità cinematica in tempo reale (RTK)

Stazione Master: posizionata in corrispondenza del vertice “lago 2”

Ricevitori Rover: trasportati in appositi zaini

Trasmissione del segnale garantita da radio PDL

ACCURATEZZA: 2-3 cm planimetria5 cm altimetria

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Il lago ImjaIl lago ImjaUniversità degli Studi di Brescia – Via Branze 43 – I-25123 Brescia – www.rilevamento.it – [email protected] – tel +39 030 3711236 - Fax. +39 030 3711237

Sono stati acquisiti dati relativi a:

• 7 sezioni trasversali agli argini del torrente (A, B, C, D, E, F e G)

• 4 sezioni che coprono tutta la zona detritica del lago (1, 2, 3 e 4)

• Circa 170 punti necessari a descrivere l’ingombro

planimetrico del canale emissario

IL RILIEVO GPSIL RILIEVO GPS

PUNTI DI SEZIONE: spostamenti altimetrici

PUNTI DI VELOCITA’: spostamenti planimetrici

PERIMETRO DEL TORRENTE: variazioni morfologiche del canale

emissario

Monitoraggio del lago IMJA

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Monitoraggio del lago IMJAMonitoraggio del lago IMJARISULTATIRISULTATI

Spostamenti Spostamenti verticali delle verticali delle

sezioni trasversalisezioni trasversali

Variazioni altimetriche modeste, rispetto al 2001Variazioni altimetriche modeste, rispetto al 2001La maggior parte dei punti monitorati ha mostrato La maggior parte dei punti monitorati ha mostrato

spostamenti verticali inferiore al metrospostamenti verticali inferiore al metro

Spostamenti Spostamenti planimetrici dei planimetrici dei

“punti di velocità”“punti di velocità”Lago 2

IMJA LAKE

1-43

1-32

1-37

2-33

2-26

3-24

3-29

2-16

3-11

1-2

1-30

4-21

4-9

3-19

2-4

3-4

4-6

2-36

3-7

1-14

N 100 m

1 m

2005-2002

2005-20032003-2002

Variazioni Variazioni planimetriche del planimetriche del canale emissariocanale emissario

Lago 2

IMJA LAKE

N 100 m

IMJA LAKE

Anno 2001Anno 2002Anno 2003Anno 2005

SOSTANZIALE STABILITA’ DELLO SBARRAMENTO GLACIO-MORENICO A

VALLE DEL LAGO

Monitoraggio del lago IMJA

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Monitoraggio del lago IMJAStima dell’arretramento della fronte

glaciale confluente al lago, con IMMAGINI SATELLITARI

9 Ottobre 20059 Ottobre 2005

1. Acquisizione delle immagini

2. Georeferenziazione

3. Valutazione dei parametrici geometrici

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Monitoraggio del lago IMJAStima dell’arretramento della fronte Stima dell’arretramento della fronte glaciale confluente al lago, con glaciale confluente al lago, con IMMAGINI SATELLITARIIMMAGINI SATELLITARI

14 Ottobre 2000

23 Ottobre 2003 29 Novembre 2005

30 Aprile 2001

1. Acquisizione delle immagini

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Stima dell’arretramento della fronte Stima dell’arretramento della fronte glaciale confluente al lago, con glaciale confluente al lago, con IMMAGINI SATELLITARIIMMAGINI SATELLITARI 2. Georeferenziazione

- In proiezione UTM Datum Everest 1830; cartografia del 1992 vettorializzata

- Software “ArcGis”

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Stima dell’arretramento della fronte Stima dell’arretramento della fronte glaciale confluente al lago, con glaciale confluente al lago, con IMMAGINI SATELLITARIIMMAGINI SATELLITARI

-8022010090Zona mediana

230200160150Zona settentrionale

750650380100Zona meridionale

Dal 1992al 2005

Dal 1992al 2003

Dal 1992al 2001

Dal 1992al 2000

Arretramento totale della fronte glaciale [m]

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CONCLUSIONI

Il monitoraggio con STAZIONE TOTALE

Procedura efficace, economica e speditiva per il monitoraggio di crolli

glaciali

Il monitoraggio con LASER SCANNER

Unisce alla necessaria precisione di misura una notevole rapidità di

produzione dei risultati

Il monitoraggio con GPS RTK

Tecnica di rilevamento con caratteristiche di flessibilità ed

accuratezza, efficacemente applicabile in ambienti ostili ed isolati

Il monitoraggio con IMMAGINI SATELLITARI

Risultati qualitativi, ma con metodologia a basso costo e con il

minimo impiego di personale

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