Il programma di ricerca ha come obiettivo principale lo studio e il controllo di fenomeni franosi a cinematica lenta tramite lo sviluppo e l’integrazione di sistemi innovativi per il monitoraggio. Le frane a cinematica lenta sono il risultato di processi naturali complessi, per cui è estremamente difficile giungere, attraverso modelli empirici o numerici, ad una definizione quantitativa della pericolosità in termini di probabilità spazio-temporale e di intensità. In tale contesto, il monitoraggio rappresenta uno strumento fondamentale per controllare l’evoluzione dei versanti e prevenire il rischio da frana. I metodi di monitoraggio tradizionali presentano però diversi limiti: sono generalmente puntuali, costosi, complessi da installare e non prevedono soluzioni semplici per la condivisione dei dati. Alcuni di questi limiti sembrano superati da strumenti di nuova generazione, nati dai recenti sviluppi tecnologici nel campo dell’elettronica, dell’informatica e delle telecomunicazioni. In particolare, le reti di sensori wireless (1) ed il telerilevamento aereo Lidar e iperspettrale (2) stanno attirando l’interesse della comunità scientifica per la loro vocazione a monitorare in modo distribuito ambienti naturali ostili quali siti contaminati, ghiacciai , vulcani attivi, frane. In termini generali, una rete di sensori wireless (WSN) consiste di una serie di micro-computers a basso costo, ognuno dotato di specifiche capacità di rilevamento, capaci di comunicare e scambiarsi dati tra i nodi. Le potenzialità di questa tecnica per il monitoraggio frane sono notevoli: i) la comunicazione wireless permette il monitoraggio remoto; ii) la rete può acquisire dati ad elevata densità spaziale e riconoscere pattern non rilevabili con altre tecniche; iii) la rete può essere installa velocemente e senza bisogno di infrastrutture pre-esistenti; iv) la rete può essere distribuita su un’area vasta a costi contenuti; v) i singoli nodi possono essere interfacciati con sensori di qualunque tipo; vi) i dati raccolti possono essere facilmente diffusi con tecnologie Web 2.0. Le reti di sensori a terra si integrano efficacemente con dati grid-based ottenuti da telerilevamento aereo (airborne laser terrain mapping, ALTM). I sistemi ALTM permettono di realizzare modelli digitali d’elevazione ad altissima risoluzione e mappe di spostamento superficiale in condizioni difficili (elevata copertura arborea, zone in forte movimento). Inoltre, l’uso di sensori iperspettrali consente di ottenere mappe distribuite di parametri chiave quali l’umidità del suolo e la rugosità di superficie (correlata al grado di attività del versante). Questo li rende vantaggiosi rispetto ai tradizionali sistemi a terra e ai più recenti sistemi satellitari interferometrici, che presentano forti limiti in aree vegetate, denudate, scarsamente antropizzate o in movimento accelerato. Il progetto prevede di sviluppare, validare ed integrare queste due tecniche basandosi su una sperimentazione di campo in due grandi frane per scorrimento-colata tipiche dell’Appennino (frana di Silla, BO; frana di Valoria, MO). Si tratta di frane caratterizzate da un elevato grado di rischio, simili tra loro come cinematismo ma differenti in termini assetto geologico, stato di attività e stadio evolutivo. Entrambi i siti sono già attrezzati con strumentazione tradizionale (che consentirà di validare le nuove tecnologie con misure indipendenti) e su entrambe le aree sono state eseguite sperimentazioni preliminari di successo delle tecniche WSN e ALTM.

Analisi e controllo di fenomeni franosi attraverso sistemi di monitoraggio wireless e airborne

BERTI, MATTEO
2007

Abstract

Il programma di ricerca ha come obiettivo principale lo studio e il controllo di fenomeni franosi a cinematica lenta tramite lo sviluppo e l’integrazione di sistemi innovativi per il monitoraggio. Le frane a cinematica lenta sono il risultato di processi naturali complessi, per cui è estremamente difficile giungere, attraverso modelli empirici o numerici, ad una definizione quantitativa della pericolosità in termini di probabilità spazio-temporale e di intensità. In tale contesto, il monitoraggio rappresenta uno strumento fondamentale per controllare l’evoluzione dei versanti e prevenire il rischio da frana. I metodi di monitoraggio tradizionali presentano però diversi limiti: sono generalmente puntuali, costosi, complessi da installare e non prevedono soluzioni semplici per la condivisione dei dati. Alcuni di questi limiti sembrano superati da strumenti di nuova generazione, nati dai recenti sviluppi tecnologici nel campo dell’elettronica, dell’informatica e delle telecomunicazioni. In particolare, le reti di sensori wireless (1) ed il telerilevamento aereo Lidar e iperspettrale (2) stanno attirando l’interesse della comunità scientifica per la loro vocazione a monitorare in modo distribuito ambienti naturali ostili quali siti contaminati, ghiacciai , vulcani attivi, frane. In termini generali, una rete di sensori wireless (WSN) consiste di una serie di micro-computers a basso costo, ognuno dotato di specifiche capacità di rilevamento, capaci di comunicare e scambiarsi dati tra i nodi. Le potenzialità di questa tecnica per il monitoraggio frane sono notevoli: i) la comunicazione wireless permette il monitoraggio remoto; ii) la rete può acquisire dati ad elevata densità spaziale e riconoscere pattern non rilevabili con altre tecniche; iii) la rete può essere installa velocemente e senza bisogno di infrastrutture pre-esistenti; iv) la rete può essere distribuita su un’area vasta a costi contenuti; v) i singoli nodi possono essere interfacciati con sensori di qualunque tipo; vi) i dati raccolti possono essere facilmente diffusi con tecnologie Web 2.0. Le reti di sensori a terra si integrano efficacemente con dati grid-based ottenuti da telerilevamento aereo (airborne laser terrain mapping, ALTM). I sistemi ALTM permettono di realizzare modelli digitali d’elevazione ad altissima risoluzione e mappe di spostamento superficiale in condizioni difficili (elevata copertura arborea, zone in forte movimento). Inoltre, l’uso di sensori iperspettrali consente di ottenere mappe distribuite di parametri chiave quali l’umidità del suolo e la rugosità di superficie (correlata al grado di attività del versante). Questo li rende vantaggiosi rispetto ai tradizionali sistemi a terra e ai più recenti sistemi satellitari interferometrici, che presentano forti limiti in aree vegetate, denudate, scarsamente antropizzate o in movimento accelerato. Il progetto prevede di sviluppare, validare ed integrare queste due tecniche basandosi su una sperimentazione di campo in due grandi frane per scorrimento-colata tipiche dell’Appennino (frana di Silla, BO; frana di Valoria, MO). Si tratta di frane caratterizzate da un elevato grado di rischio, simili tra loro come cinematismo ma differenti in termini assetto geologico, stato di attività e stadio evolutivo. Entrambi i siti sono già attrezzati con strumentazione tradizionale (che consentirà di validare le nuove tecnologie con misure indipendenti) e su entrambe le aree sono state eseguite sperimentazioni preliminari di successo delle tecniche WSN e ALTM.
M. Berti (Coordinatore Nazionale)
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