Rilievo del territorio mediante tecniche Lidar terrestri ed aeree - AGI 2011

SOMMARIO Negli ultimi anni l’utilizzo di tecnologie aeree e satellitari permette di ottenere informazioni e quindi elaborare modelli sempre più raffinati degli ambiti territoriali investigati. Nello specifico si fa riferimento in primo luogo ai sistemi LIDAR aerei e terrestri, la cui peculiarità di poter generare echi, che rilevano sulla stessa verticale sia la vegetazione che la sottostante superficie del terreno, permette di restituire dei DTM di dettaglio da cui sovente emergono informazioni altrimenti non percepibili con i metodi ordinari di rilievo. In secondo luogo il consolidarsi della tecnologia satellitare SAR permette di elaborare controlli su vaste aree di territorio, unitamente alla prerogativa che allo stato attuale è l’unica tecnica che permette di analizzare a ritroso i dati nel dominio del tempo. Per il Lidar, si confrontano i dati del profilo derivato sia da rilievo Laser che da rilievo topografico e/o fotogrammetrico. La modellazione evidenzia come la morfologia del versante influenzi i percorsi di crollo dei massi sia in termini di distanza che di contenuto energetico. Per il SAR si riportano l’individuazione di alcuni esempi di dissesto e la possibilità di ricostruirne il quadro evolutivo nel tempo. Parole chiave: lidar, sar, dtm, simulazione, monitoraggio 1. LA TECNICA LIDAR

La tecnica LIDAR consente di acquisire per punti il modello digitale della superficie rilevata. In relazione al tipo di applicazione, l’impianto di acquisizione può essere aviotrasportato, terrestre fisso o montato su un apparato di rilevamento dinamico terrestre. La frequenza del campionamento (varie decine o centinaia di migliaia di punti al secondo) è tale da permettere di acquisire un elevato numero di punti per unità di superficie che, in rapporto alla scala del rilievo, consente un campo di applicazioni estremamente ampio.

Un sistema laser a scansione, sia aereo che terrestre, è dotato di un telemetro laser che determina la distanza tra il punto di emissione (materializzato dal telemetro) e il punto di riflessione, che rappresenta il generico punto appartenente al terreno o ad un’eventuale struttura, manufatto o altro.

Il telemetro misura il tempo che l’impulso laser impiega per percorrere la distanza in andata e ritorno tra emissione e riflessione; la distanza è funzione del “tempo

di volo" e della velocità di propagazione del segnale, che nell'aria è la velocità della luce.

Lo scanner non misura solo la distanza tra i punti, ma fornisce anche le coordinate relative o assolute del punto di riflessione.

Avremo in tal modo, come risultato diretto della sessione di misura, un insieme di coordinate tridimensionali (modello numerico reale), riferite ad un numero elevatissimo di punti (nuvola di punti) che vengono colpiti dal raggio laser.

La nuvola dei punti (Dense Data Elevation Model o DDEM) è la descrizione digitale reale della superficie dell’oggetto scansionato.

Per quanto concerne il Lidar aereo, la georeferenziazione dei punti è ovviamente più complessa, poiché va tenuto conto dello spostamento spazio temporale dell’aereo e delle sue oscillazioni intorno ai propri assi in sede di volo. Il problema è risolto connettendo in sede d’acquisizione il sensore Lidar ad un sistema inerziale di navigazione (INS) e ad un sistema di posizionamento satellitare (GPS), installati a bordo, per determinare la posizione e l’orientamento del mezzo aereo

in ogni istante. Il sistema è altresì collegato a Stazioni GPS a terra, disposte sui vertici di una rete geodetica appositamente progettata, per correggere la posizione dell’aereo in fase di post processing dei dati.

La georeferenziazione del modello acquisito, oltre a consentire di collocare il rilievo correttamente nello spazio, e quindi di operare tutte le misure e gli approfondimenti del caso, permette anche di rilevare gli stessi oggetti o porzioni di territorio in differenti momenti, quindi di realizzare monitoraggi nel tempo.

Un’applicazione oramai ampiamente sperimentata in tal senso, è il supporto che tale metodica può fornire nell’ambito dell’analisi geomeccanica, sia in sede di pianificazione delle verifiche in sito sia delle misure e valutazioni propedeutiche alla progettazione, per la messa in sicurezza di costoni e versanti in roccia.

Per i costoni, la corretta ricostruzione della morfologia del terreno è imprescindibile anche nell’elaborazione dei

calcoli di simulazione, sia in termini di traiettoria (bidimensionale e tridimensionale) che d’energia.

I punti rilevati, in fase di post processing possono essere classificati, ovvero possono essere distinti i punti relativi al terreno, ai manufatti, alla vegetazione ecc..

Tale aspetto, unitamente alla peculiarità del raggio laser di poter generare dal singolo impulso successivi echi (generando ritorni multipli), che rilevano sulla stessa verticale, ad esempio, sia la vegetazione che la superficie del terreno, permette di restituire dei DTM (Digital Terrain Model) che risentono in modo minimale delle incertezze dovute alla presenza della vegetazione.

Operando in tal modo, si ottiene un notevole miglioramento del modello fisico dei luoghi indagati, e sovente emergono informazioni altrimenti non percepibili con i metodi ordinari di rilievo terrestre ed aereo.

In figura 1 si riporta un esempio della duplice risposta desumibile da rilievo LIDAR aereo.

a) b) Figura 1. Esempio di scansione LIDAR aerea realizzata nell’area oggetto di studio (Napoli): si confronta il DSM (digital surface model) che mostra la totalità delle superfici presenti sul territorio (a) con il DTM (digital terrain model) che mostra il solo terreno epurato da manufatti e vegetazione.

La metodologia terrestre opera in un range di distanze che, secondo le tipologie strumentali, può andare dal submetrico al chilometrico, e l’accuratezza varia in genere da alcuni millimetri a qualche centimetro, in relazione alle strumentazioni utilizzate ed alla distanza dell’apparato dall’obiettivo da rilevare. Per il laser aereo, l’accuratezza è generalmente decimetrica, nel caso in oggetto il rilievo, confrontato con un rilievo topografico di precisione, ha presentato uno scarto di circa 10-15 cm.

Con la misurazione della distanza, questi strumenti sono in genere in grado di misurare anche l’ampiezza del segnale di ritorno (riflettanza) di ciascun punto-oggetto alla frequenza propria del raggio.

Questa dipende dal materiale che ha riflesso il raggio, o ancor meglio dalle caratteristiche al momento del rilievo del materiale.

Poiché la gran parte dei laser scanner impiega frequenze nell’infrarosso vicino, la riflettanza produrrà un modello di immagine a infrarossi del rilievo aereo o terrestre eseguito.

2. CASE STUDIES Oggigiorno sono molteplici le applicazioni finalizzate

al controllo di situazioni critiche. I dati, acquisiti in diversi step temporali, sono processati con algoritmi in grado di determinare le eventuali deviazioni esistenti tra scansioni differenti rispetto ad una lettura “zero.

Nella figura 2 si riporta un’applicazione realizzata nel comune di Ariano Irpino (AV) su un costone sabbioso arenaceo, che presenta un attivo arretramento di versante che mette a rischio i soprastanti manufatti. In tal modo si sono evidenziate nel tempo (2005-2007) le aree sottoposte a maggior erosione, in relazione alla progressione del fenomeno nel tempo intercorrente tra le diverse scansioni, e si sono quindi definite le priorità degli interventi.

L’integrazione di dati aerei con dati terrestri acquisiti con metodologia Laser Scanner 3D (LS3D) su supporto fisso, permette di coprire le zone d’ombra del volo aereo, in corrispondenza di pareti verticali. Va rimarcato quanto già scritto sulla classificazione dei punti e sulla capacità di generare echi riflessi che permettono di leggere il terreno al di sotto della vegetazione, poiché tale prerogativa risulta utile nello studio della micromorfologia nascosta.

Figura 2. Sezione con sovrapposizione delle modificazioni morfologiche intercorse tra il 2005 e il 2006, desunta dai rilievi Lidar, sul versante sabbioso arenaceo di Fosso Concoline nel comune di Ariano Irpino (AV).

E’ il caso delle dorsali campane, ricoperte da materiale

piroclastico incoerente, che in occasione di particolari manifestazioni meteorologiche danno luogo alle ben note colate di fango (Sarno, Ischia ecc.). I fronti di distacco hanno sovente origine in prossimità di discontinuità naturali o antropiche nella coltre del suolo vulcanico.

Tali discontinuità sono difficilmente individuabili con le ordinarie tecniche aerofotogrammetriche a causa della folta vegetazione presente sui versanti, che le nasconde alla visione dell’operatore.

In tal senso, il rilievo Lidar costituisce un efficace strumento di supporto all’analisi, sia attraverso l’individuazione diretta delle discontinuità, che in termini di definizione rigorosa del modello numerico digitale, supporto indispensabile per la definizione dei principali parametri morfometrici della superficie topografica.

La figura 3 riporta la condizione morfologica in corrispondenza del fronte superiore di distacco della frana di Monte Vezzi ad Ischia, ove si rileva un gradino morfologico, celato dalla folta vegetazione agli ordinari rilievi, che emerge invece dal rilievo Lidar.

Il vantaggio di avere dei rigorosi modelli digitali del territorio comporta anche un miglioramento dei processi nel campo della modellistica numerica di simulazione.

Figura 3. Rilievo LIDAR dell’area del fronte di distacco della colata di Monte Vezzi (Ischia – NA), nella sezione si evidenzia la presenza di un gradino morfologico al disotto della vegetazione.

In tale ottica, di seguito si riportano confronti di

simulazioni di caduta blocchi effettuate mediante algoritmi di calcolo bidimensionali e tridimensionali, sia su un versante della collina di Posillipo nel comune di Napoli, sia su un costone roccioso nel comune di Positano (SA). Il primo è un pendio di forma concava ricoperto da coltre piroclastica incoerente, sovrastato da una parete tufacea di altezza dell’ordine di 10 m, il secondo, il

Prima dell’evento franoso

Dopo l’evento franoso

Gradino morfologico

costone di Liparlati nel Comune di Positano, è un versante in roccia carbonatica che aggetta sul sottostante abitato.

Il confronto è stato realizzato utilizzando, nel primo caso la cartografia aerofotogrammetrica in scala 1:1000 del Comune di Napoli, nel secondo, profili topografici e fotogrammetrici elaborati in maniera tradizionale.

Per entrambi i modelli il confronto è stato elaborato con le curve di livello ricavate dal DTM del rilievo LIDAR aereo integrato con quello terrestre. La finalità dell’analisi risiede nella valutazione delle differenti risposte che si ottengono sia in termini di distribuzione delle energie che di potenziale di invasione dei blocchi verso valle, e quindi nelle considerazioni che ne scaturiscono.

Per la simulazione è stato utilizzato il modello di calcolo noto come CRSP (Colorado Rockfall Simulation Program).

Per descrivere il movimento dei blocchi il modello CRSP applica l'equazione del moto parabolico di un corpo in caduta libera ed il principio di conservazione dell'energia totale. Il fenomeno dell'impatto viene modellato utilizzando come ulteriori parametri, rispetto al metodo Lumped mass, la rugosità del pendio e la dimensione dei blocchi. In particolare il modello CRSP assume che l'angolo formato tra la direzione del blocco ed il profilo del pendio vari secondo una statistica che deve essere definita per ogni caso analizzato.

2.1 Confronti su versante piroclastico

Lo studio eseguito sul versante tufaceo mediante

l’elaborazione di nuvole di punti, ha consentito di definire l’entità e la posizione delle volumetrie instabili poste sulla parete.

In particolare sono state individuate volumetrie di dimensioni dell’ordine di 2m3. Tuttavia, nella modellistica che segue, si è ritenuto di poter utilizzare una volumetria pari a 1m3 in virtù del fatto che i blocchi, a seguito del primo impatto, sono soggetti a frantumazione.

Per quanto concerne i parametri relativi alla risposta elastica delle coltri piroclastiche al rotolamento dei blocchi tufacei, si è fatto riferimento a quanto emerso da recenti applicazioni sperimentali (Evangelista et alii, 2004).

Tale studio ha visto il calcolo dei coefficienti di restituzione energetica di un pendio di simili caratteristiche geologiche e morfologiche mediante una back analysis eseguita su un campo prove, e la descrizione delle modalità di propagazione dei blocchi verso valle.

Ne è emerso che per i coefficienti di restituzione normali Rn sono stati determinati valori compresi nell’intervallo 0.25 – 0.75 con valore medio pari a 0.54; per i coefficienti di restituzione tangenziali Rt sono stati determinati valori compresi nell’intervallo 0.4 – 0.92 con valore medio pari a 0.72.

Per quanto concerne il coefficiente di rugosità si è scelto di adottare un valore di S pari a 0.4.

Pertanto, i coefficienti adottati nella presente trattazione sono riassunti in tabella 1 :

Tabella 1. Coefficienti di restituzione Rn – Rt per il versante

piroclastico

Materiale Rn Rt S

Detrito e vegetazione 0.54 0.72 0.4

Figura 4. Traccia della sezione 1 su versante piroclastico su cartografia elaborata da rilievo LIDAR.

Lo studio in questione è stato condotto su un versante caratterizzato da un’ossatura tufacea ricoperta da una coltre piroclastica di spessore dell’ordine di 1 - 2 m. La figura 4 mostra due sezioni di calcolo su cartografia 1:2000 elaborata da rilievo LIDAR. Si discutono di seguito i risultati delle simulazioni condotte sulla Sezione 1 ottenuta dall’elaborazione dei dati LIDAR integrati da dati estrapolati dal rilievo LS3D confrontati con i risultati delle simulazioni condotte sulla medesima sezione sviluppata con tecniche topografiche tradizionali.

La sezione di calcolo considerata è caratterizzata dalla presenza, nella sua parte superiore, della parete tufacea, riconoscibile dalla maggiore acclività di quel tratto di versante.

In particolare la sezione elaborata da LIDAR integrata con il rilievo LS3D da terra mostra, in corrispondenza della parete tufacea, un maggiore arretramento e una maggiore quota rispetto all’analoga sezione del rilievo aerofotogrammetrico (figura 5).

Figura 5. Confronto tra le sezioni rilevate da aerofotogrammetria e rilievo LIDAR utilizzate per le simulazioni.

Sezione da rilievo aerofotogrammetrico

Sezione da rilievo LIDAR

Inoltre si osserva, nel caso della sezione da aerofotogrammetria, una maggiore asperità della superficie a fronte di una maggiore regolarità riscontrabile nella sezione da LIDAR.

In figura 6 si riportano i profili dei lanci lungo la sezione da aerofotogrammetria, e la distribuzione delle energie relative alle singole traiettorie. In figura 7, la simulazione eseguita lungo la sezione del rilievo LIDAR.

Il confronto tra le due simulazioni mette in evidenza che, a fronte di una sostanziale similitudine tra i valori assunti dall’energia nel primo tratto di caduta, le asperità della sezione da aerofotogrammetria determinano l’arresto di buona parte dei blocchi lungo il pendio in maniera diffusa a circa 80 m dal punto di innesco.

Figura 6. profili delle traiettorie di caduta dei lanci lungo la sezione desunta da aerofotogrammetria e distribuzione delle energie relative alle singole traiettorie.

La superficie meno aspra del rilievo LIDAR determina

invece una maggiore omogeneità nella dissipazione delle energie legate alle singole traiettorie, che si traduce nel risultato che quasi tutti i blocchi si arrestano a ca. 100 m dal punto di partenza con una diversa distribuzione dell’energia. Esaminando i grafici di distribuzione delle energie, difatti, si nota che la maggior parte degli arresti per la simulazione su Aerofotogrammetria avviene a partire dalla progressiva di ca. 50 m fino a ca. 70 m.

Di contro gli arresti che si ottengono nel caso di simulazione su LIDAR avvengono nella maggior parte dei casi tra le progressive 75 m e 95 m. Il confronto mette in evidenza picchi di energia maggiori nel caso dei salti

compiuti nella simulazione LIDAR, e un potenziale di invasione superiore nello stesso caso. Il maggiore potenziale di invasione riscontrato nel modello LIDAR è riconducibile alla minore asperità della superficie, determinata dal maggior dettaglio della ricostruzione.

Figura 7. profili delle traiettorie di caduta dei lanci lungo la sezione desunta da rilievo LIDAR e distribuzione delle energie relative alle singole traiettorie.

Analogamente si è proceduto alla realizzazione di

simulazioni eseguite su modelli tridimensionali (DTM) ottenuti del rilievo aerofotogrammetrico e dell’elaborazione LIDAR. Anche in tal caso la finalità della sperimentazione risiede nella valutazione della differente risposta ottenuta nei due casi. Si è proceduto con l’assegnazione al versante dei medesimi coefficienti di restituzione dei casi precedenti, e si sono considerati blocchi di volume di 1 m3.

Le differenze riscontrate nei due casi (figura 8) riguardano sostanzialmente il potenziale di invasione e le traiettorie seguite. Nel caso del DTM elaborato da aerofotogrammetria (figura 8.a) le traiettorie (salvo un caso) tendono ad assumere andamenti “diffusi” sul versante e a convergere verso un’area posta, a ca. 45m s.l.m., caratterizzata da una diminuzione di pendenza e dalla presenza di un avvallamento nella morfologia. Di contro, nel caso di DTM elaborato da LIDAR (figura 8.b) si nota che le traiettorie dei blocchi divergono secondo due direzioni preferenziali e in entrambi i casi l’arresto avviene a ca. 35 m s.l.m.

Figura 8. restituzione planimetrica delle traiettorie di caduta dei lanci lungo la ricostruzione tridimensionale desunta da rilievo fotogrammetrico (a) e da rilievo LIDAR (b). 2.2 Confronto su versante carbonatico

Analogo studio è stato condotto in un contesto

differente da quello appena analizzato. Le simulazioni sono state realizzate lungo il versante calcareo-dolomitico di Liparlati nel Comune di Positano (SA). Il confronto è relativo ad una sezione di versante tracciata sia da fotogrammetria che da rilievo LS3D. Quest’ultimo ha definito con grande dettaglio le forme naturali e antropiche che caratterizzano il versante. Quanto alle variabili che influenzano il moto di caduta dei blocchi, è stato considerato un blocco di forma sferica, di volume pari a ca. 0.52 m3 (dimensioni medie di 1 m di diametro), per i valori dei coefficienti di restituzione normale e tangenziale e di rugosità, sono stati presi a riferimento quelli desunti dalla sperimentazione eseguita, attraverso prove in sito su formazioni calcareo–dolomitiche della Penisola Sorrentina, da Urciuoli (1988) e riepilogati in tabella 2. Tabella 2. Coefficienti di restituzione Rn – Rt per il versante

calcareo-dolomitico

Materiali interessati Rn Rt S

Roccia compatta di origine calcareo – dolomitica 0.3 0.6 0.3

Roccia con detrito e/o copertura vegetazionale 0.25 0.5 0.4

Terreni piroclastici rimaneggiati dei terrazzamenti 0.2 0.35 0.5

Si riportano le traiettorie dei 50 lanci e la distribuzione delle energie delle simulazioni effettuate su sezione fotogrammetrica (figura 9) e da rilievo LS3D (figura 10).

Figura 9. profili delle traiettorie di caduta dei lanci lungo la sezione desunta da rilievo fotogrammetrico e distribuzione delle energie relative alle singole traiettorie.

Analizzando le simulazioni, si osserva che la migliore definizione della topografia dei luoghi del laser determina sostanziali differenze nella risposta. In particolare, il caso della Costiera Amalfitana vede i caratteristici terrazzamenti dell’area poco definiti nella fotogrammetria ma perfettamente composti nel rilievo LS3D.

I profili di distribuzione delle energie mostrano difatti che, nel caso di sezione da fotogrammetria, la propagazione dei blocchi interessa l’ascissa verso valle fino a ca. 43 m rispetto al punto di lancio posto più a monte. Di contro, nel caso della sezione da LS3D, la propagazione arriva a ca. 33 m dall’ascissa del punto di lancio più alto. Tale evidenza è dovuta fondamentalmente alla circostanza che i terrazzamenti fungono da area di arresto preferenziale. Difatti, si osserva che gli ultimi rimbalzi (caso LS3D) vedono le energie attenuarsi senza ulteriore propagazione verso valle, mentre nel caso di fotogrammetria agli ultimi rimbalzi segue una propagazione verso valle.

a

b

Figura 10. profili delle traiettorie di caduta dei lanci lungo la sezione desunta da rilievo Laser terrestre e LIDAR e distribuzione delle energie relative alle singole traiettorie.

3. SAR INTERFEROMETRICO

L'interferometria differenziale radar ad apertura

sintetica (DInSAR) è una tecnica di telerilevamento che permette di generare, con precisione centimetrica e in alcuni casi millimetrica, mappe di deformazione di una zona d'interesse a partire dalla differenza di fase (interferogramma) calcolata tra due immagini SAR relative alla stessa scena a terra e acquisite in tempi diversi.

La capacità della tecnica DInSAR di rilevare gli effetti prodotti da singoli eventi deformativi è stata ampiamente dimostrata e l'interesse della comunità scientifica e degli utenti si è successivamente concentrato sulla possibilità di monitorare l'evoluzione temporale delle deformazioni individuate.

La tecnica DInSAR per il monitoraggio delle deformazioni utilizzata in questa sede è denominata SBAS, acronimo di Small BAseline Subset (Berardino et al., 2002; Lanari et al., 2004) .

Tale tecnica, ha l'obiettivo di preservare le caratteristiche di ampia copertura tipiche dei sistemi di immagini satellitari. Per ottenere la massima densità di punti misurabili della zona soggetta al rilievo, la

metodologia SBAS si basa sulla generazione di interferogrammi ottenuti a partire da dati acquisiti da orbite sufficientemente vicine (piccole baseline spaziali), con tempi di rivisitazione non elevati (piccole baseline temporali). Queste caratteristiche consentono di minimizzare gli effetti del rumore incrementando il numero di punti per unità di area sui quali si riesce ad ottenere una misura affidabile della deformazione. L’intero processo di elaborazione dei dati SAR, acquisiti dai satelliti ERS1/2 ed ENVISAT, permette la generazione di serie storiche di deformazione relative a tutti i punti coerenti ottenuti. I dati sono successivamente geocodificati in un sistema di coordinate noto e resi in un formato compatibile per facilitarne l’utilizzo e l’integrazione in sistemi informativi geografici (GIS).

Uno sviluppo della tecnica, particolarmente importante in ambito urbano, consiste nell'utilizzare i dati a piena risoluzione spaziale per rilevare fenomeni deformativi, anche molto localizzati spazialmente, che mostrano uno spostamento relativo, rispetto a quello medio di un luogo di riferimento considerato stabile (valore di 0), in modo da individuare le singole strutture, tipicamente antropiche, affette da movimento.

Di norma la restituzione dei dati SAR è riportata come valore della media, per il periodo di analisi considerato, della velocità di deformazione nell’arco temporale (Vmed/year mm-cm/y) di un anno. Tale restituzione permette di rappresentare i luoghi dove si ha la maggiore o minore deformazione, ma non da alcuna informazione sia sull’evoluzione areale del fenomeno che sui valori di magnitudo assoluti. Nei casi riportati di seguito sono invece considerati i valori di spostamento verticale (∆z) rilevati in diversi step temporali, questo al fine di ricostruire l’evoluzione del fenomeno nel dominio temporale sia in termini areali che di incremento dello spostamento. Tale analisi può permettere eventuali correlazioni di causa effetto sia di origine naturale (precipitazioni, terremoti ecc.) che antropiche (emungimenti, lavori in corso ecc.).

Di seguito si riportano due esempi di deformazioni areali riscontrate sul territorio preso in esame, nel corso di una più ampia analisi realizzata a corredo degli studi per il progetto di un’importante opera infrastrutturale.

Ciò che preme sottolineare in questa sede è la possibilità che la metodologia offre, in presenza di coerenza di segnale e opportunamente elaborata, di ricostruire l’andamento delle deformazioni nel tempo.

Lo studio ha utilizzato sia la fase ascendente del segnale che ha permesso di ricostruire i dati a partire dall’anno 2002 ai primi mesi del 2010, sia la fase discendente che permette di ricostruire l’andamento temporale dei singoli pixel coerenti a partire dal 1994-1995 sino ai primi mesi del 2010.

In questa sede si riportano degli esempi relativi alla sola fase ascendente.

I due esempi sono relativi ad un fenomeno di dissesto franoso che ha coinvolto l’abitato della frazione di Cumia Superiore nella città di Messina e a manifestazioni di cedimenti, indotte da fenomeni di subsidenza, in corrispondenza dell’abitato, e delle zone prospicienti, del comune di Rizziconi (RC) nella piana di Gioia Tauro.

Per quanto concerne le procedure e le modalità di

estrazione del dato si è proceduto in prima fase ad una serie di filtraggi volti ad eliminare il rumore di fondo e ad estrarre i valori realmente significativi. In tal modo si è operato inizialmente rimuovendo in prima sede tutti i dati con un valore di velocità media di deformazione (cm/anno) compresi tra -0.2 e 0.2 cm/y. Unitamente a tale filtraggio si è operato anche un processo di media, per ogni singolo pixel coerente, sugli ultimi 4-5 valori della serie temporale di spostamento (∆Z) al fine di minimizzare le oscillazioni che normalmente contrassegnano tali serie. I dati presi in esame sono quelli che presentano al dato SAR un valore di velocità media di deformazione superiore a 0.2 cm/y, e un valore dello spostamento verticale totale al 2010 superiore nel primo caso a -2 cm, e – 3 cm nel secondo caso.

A seguito di tale analisi preliminare sono stati elaborati circa 500 punti coerenti per l’abitato di Rizziconi e zone limitrofe, e circa 60 punti per l’area dell’abitato di Cumia.

I valori massimi di spostamento rilevati sono dell’ordine dei -6.5 cm a Cumia e di -13.5 cm nella piana di Gioia Tauro.

Nella figura 11a si riporta per l’area di Rizziconi la ricostruzione planimetrica e quindi l’estensione areale e l’incremento verticale dei cedimenti a partire dal 2006 sino ai primi mesi del 2010.

In figura 11b si riporta il grafico degli spostamenti verticali nel dominio del tempo per un singolo punto coerente posto nell’area di massima dislocazione verticale.

Dal grafico 11b si rileva come il cedimento inizi a partire dai primi mesi del 2003, e presenti un andamento sostanzialmente lineare, con una stasi negli ultimi mesi del 2008 e i primi mesi del 2009.

Dalla ricostruzione temporale dei cedimenti in figura 11a si coglie l’area, o le aree, ove verosimilmente ha avuto origine il fenomeno, nonché la direttrice di sviluppo areale che lo stesso ha presentato nel corso del tempo.

Figura 11. Ricostruzione planimetrica dell’entità dei cedimenti nel tempo nell’abitato di Rizziconi e aree limitrofe (RC) nella piana di Gioia Tauro, rilevati con metodologia SAR a partire dal 2006 sino ai primi mesi del 2010 (a); grafico delle deformazioni rilevate dal 2002 al 2010 per un singolo punto coerente (b); inquadramento territoriale dell’area di studio (c).

Analogamente per l’abitato di Cumia (ME), la ricostruzione areale degli spostamenti verticali nel tempo (figura12a) nochè il grafico degli spostamenti verticali nel dominio del tempo (figura 12b) mostra come il fenomeno abbia avuto corso nei primi mesi del 2009, a seguito di un primo significativo spostamento, cui è seguito un

rallentamento negli ultimi mesi del 2009, e quindi una riaccelerazione all’inizio del 2010.

Esaminando l’intera serie di dati a partire dal 2002, si coglie come già fosse attivo un modesto trend deformativo che si esplica con un primo gradino nel 2007.

Figura 12. Ricostruzione planimetrica dell’entità dei cedimenti nel tempo nell’abitato di Cumia (ME) rilevati con metodologia SAR (a); grafico delle deformazioni rilevate dal 2002 al 2010 per un singolo punto coerente (b); inquadramento territoriale dell’area di studio (c).

La ricostruzione areale degli spostamenti nel tempo

(figura 12b) evidenzia come il fenomeno abbia avuto luogo da principio in corrispondenza del versante nord-est dell’abitato, manifestando quindi nel tempo un progressivo arretramento verso la fascia centrale dello stesso, palesando nel contempo fenomeni di spostamento anche in corrispondenza dei versanti disposti lungo le direttrici sud e sud-est.

4. CONCLUSIONI

L’utilizzo di tecnologie LIDAR aviotrasportate e

terrestri riveste un ruolo fondamentale nello studio di problematiche legate a modifiche che occorrono nella morfologia dei luoghi per cause naturali o antropiche, sia su vasta scala che in situazioni di dettaglio. L’applicazione di tali metodiche consente, ad esempio, di mettere a confronto i modelli tridimensionali di porzioni di territorio a monte e valle temporale rispetto a fenomeni di dissesto, i modelli di dettaglio di aree soggette a caduta di blocchi o di aree estrattive, in ogni caso valutando con estrema precisione i volumi interessati.

Analogamente la tecnologia SAR, con opportune processazioni del dato, può permettere di ricostruire, a ritroso nel tempo, sia l’andamento areale del fenomeno studiato, sia le sue variazioni di magnitudo.

Un’applicazione di sicuro interesse delle tecnologie in esame può consistere nell’implementazione di sistemi di monitoraggio temporale dei dissesti, e in generale di

qualsiasi fenomeno naturale o antropico che determini modifiche nella morfologia del territorio e aumento delle condizioni di rischio.

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Urciuoli G. (1988) - Sperimentazione sulla caduta di blocchi lungo un pendio nella formazione calcareo-dolomitica della Penisola Sorrentina. Atti Convegno Cartografia e monitoraggio dei movimenti franosi, sessione monitoraggio, Bologna, 10-11 Novembre 1988, pp. 35-54. (U.O. 2.23).

ABSTRACT RELIEF OF THE TERRITORY BY GROUND AND AERIAL LIDAR TECHNOLOGIES AND SATELLITE SAR SYSTEMS. Keywords: lidar, sar, dtm, model, deformations In recent years the use of aerial and satellite technologies makes it possible to obtain information and then generate more refined models of investigated areas in order to develop new theories based on several soil representation systems. Specifically it refers to aerial and ground LIDAR systems, whose ability to generate echoes that detect, on the same vertical, both the vegetation and the soil surface, allows to obtain detailed DSM (digital surface model) that contains information on vegetation cover and DTM (digital terrain model) that provide the exact topography of the soil, information not otherwise visible with ordinary methods of relief. Secondly, the consolidation of SAR satellite technology, makes it possible to develop control over vast areas. Moreover, this is the only technique that allows to analyze data back in the time and to provide the comparison of past and current situations. In case of LIDAR are compared the profile data derived from both Laser relief and photogrammetry. The modelling, conducted in 2D and 3D rockfall simulation experiments, shows that the morphology of slope affects the paths of falling rocks in terms of distance reached, energy distribution and shape of 3D paths. In case of SAR are reported some examples of damage and their evolution over time. In particular are discussed an example of subsidence-induced ground deformation measured along eight years and the monitoring of a large-scale landslide by analysis of deformation trends along the time.