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Progetto Strategico Interreg IIIa RisknatLe tecniche radarinterferometrichenella pianificazione territorialeEnti rEalizzatoriRegione Liguria, Settore Assetto del TerritorioRegione Piemonte, Direzione Opere Pubbliche,Difesa del Suolo, Economia Montana e ForesteRegione Valle d’Aosta, Servizio Geologic...

Description

Progetto Strategico Interreg IIIa Risknat

Le tecniche radarinterferometriche nella pianificazione territoriale

Enti rEalizzatori

Regione Liguria, Settore Assetto del Territorio

Regione Piemonte, Direzione Opere Pubbliche, Difesa del Suolo, Economia Montana e Foreste

Regione Valle d’Aosta, Servizio Geologico Tele-Rilevamento Europa (TRE)

Arpa Piemonte, DT Geologia e Dissesto

Università di Genova, Dip. Ingegneria Costruzioni, Ambiente e Territorio

Università di Pavia, Dip. Scienze della Terra e dell’Ambiente

Fondazione Montagna Sicura

Presentazione Il Progetto RiskNat ha rappresentato per la Regione Liguria, nel contesto di un difficile momento economico, una straordinaria risorsa, grazie alla quale è stato possibile acquisire utili strumenti per ampliare la conoscenza geologica del territorio. Tali strumenti, insieme a tutti i dati raccolti e diffusi attraverso il web, costituiranno un importante elemento di base per le future azioni di pianificazione e di tutela del territorio. Basti pensare che sono state realizzate due carte geologiche di elevato valore scientifico, complete dei rilievi marittimi e terrestri della zona compresa tra Imperia e Ventimiglia. Sono stati acquisiti i dati di interferometria radar satellitare multi temporale relativi al periodo 2003-2009 di tutta la Provincia di Imperia. Non meno importanti sono state le numerose azioni di informazione e di formazione realizzate sui temi del rischio sismico e geomorfologico, che hanno visto la partecipazione di numerosissime persone e che hanno anche trovato il sostegno degli Ordini professionali dei Geologi, degli Avvocati e dei Giornalisti. Questo volume non solo offre preziose indicazioni sull’utilizzo dei dati radar satellitari per l’analisi dei fenomeni franosi, ma costituisce la sintesi della proficua collaborazione tecnica tra Liguria, Piemonte e Valle d’Aosta. La comunità dei tecnici ha ora a disposizione uno strumento scientifico in più, grazie al quale si potrà continuare a lavorare nella direzione della prevenzione dai rischi naturali. Renata Briano Assessore all’Ambiente della Regione Liguria

Il progetto Interreg IIIa Alcotra Risknat è stato un progetto “strategico” non solo nella definizione formale ma nella realtà dei prodotti realizzati. Capitalizzando una rete transfrontaliera di professionalità e di conoscenze che data oramai da più di 20 anni il progetto ha permesso di sviluppare un gran numero di aspetti relativi ad un tema attuale e sostanziale come quello della difesa dai rischi naturali. Tra i vari prodotti realizzati spicca, quale prodotto strategico, il presente manuale di linee guida sull’interferometria satellitare applicata ai movimenti franosi. Tale tecnica vede le tre regioni italiane coinvolte nel progetto Risknat: Liguria, Valle d’Aosta e Piemonte come regioni pioniere a scala nazionale ed internazionale. Si tratta infatti di una tecnica recente nata e sviluppata nel nostro paese e nello stesso trova, ad oggi, i migliori casi di applicazione. Ci auguriamo che la diffusione di questo manuale possa contribuire ad un miglior uso dei dati disponibili per una più efficace opera di mitigazione dei rischi naturali legati ai fenomeni franosi. Roberto Ravello Assessore all’Ambiente, Difesa del suolo, Attività estrattive e Protezione civile della Regione Piemonte

I progetti di Cooperazione territoriale transfrontaliera hanno sempre rappresentato una grande opportunità, per l’Amministrazione regionale, per confrontarsi con partner d’oltralpe sulle buone pratiche di gestione del territorio di montagna. In quest’ultima programmazione, Programma Operativo di Cooperazione territoriale europea transfrontaliera, Italia/Francia (Alpi) 2007/2013, il Dipartimento difesa del suolo e risorse idriche della Regione, ha voluto dare una forte connotazione pratica a tutte le attività intraprese all’interno dei progetti di Cooperazione territoriale. Nel momento della stesura delle proposte progettuali riguardanti i rischi naturali in montagna, si è cercato, infatti,

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di introdurre e sviluppare delle metodologie anche innovative e tecnologicamente avanzate, ma con un occhio sempre rivolto allo scambio di buone pratiche ed alla concreta applicazione di queste nella gestione quotidiana del territorio. A questo proposito, sono nati i progetti transfrontalieri, tra cui RISKNAT (gestione in sicurezza dei territori di montagna transfrontalieri). Quest’ultimo si differenzia da altri progetti semplici poiché è un progetto cosiddetto strategico e cioè fortemente voluto da tutte le Amministrazioni del territorio transfrontaliero, italiane e francesi, e che tocca tutti i rischi naturali che interessano un territorio di montagna, dalle valanghe ai ghiacciai, dalle piene torrentizie ai movimenti gravitativi s.l. . Nato a metà 2009, il progetto RISKNAT prevede, tra l’altro, nell’ambito dello studio dei fenomeni franosi l’acquisizione di dati tele rilevati per il monitoraggio del territorio. Nello specifico, il Servizio geologico del Dipartimento difesa del suolo e risorse idriche, ha provveduto all’acquisto di dati radar da piattaforma satellitare ESA ERS 1&2 (relativi al periodo 1992-2001) e Radarsat (relativi al periodo 2003-2010), elaborati con tecnica interferometrica con appositi algoritmi per l’ottenimento di dati PS (Permanent Scatterer). Tali dati hanno permesso di acquisire informazioni importanti ed indispensabili per l’analisi e la conoscenza del territorio della Valle d’Aosta, costituendo una banca dati informativa unica nel suo genere per lo studio di fenomeni di deformazione superficiale. Marco Viérin Assessore alle Opere pubbliche, difesa del suolo e edilizia residenziale pubblica della Regione Autonoma Valle d’Aosta

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Il progetto strategico Interreg IIIa Alcotra RiskNat Le regioni transfrontaliere delle Alpi occidentali condividono non solo rischi comuni, ma anche un vasto patrimonio di conoscenze ed esperienze di lavoro in comune, realizzate nel corso di quasi venti anni di cooperazione transfrontaliera. Numerose Istituzioni pubbliche dei territori alpini condividono lo stesso bisogno di valorizzare i risultati delle ricerche e sperimentazioni già realizzate, per declinarne delle applicazioni concrete a beneficio delle popolazioni, nonché la necessità di identificare insieme gli assi di miglioramento prioritari e di pianificare in modo coordinato le nuove azioni da svolgere. Peraltro, una coordinazione ampia in termini di estensione territoriale e mirata alla messa in comune del potenziale scientifico e tecnico disponibile nei territori alpini rende possibili diagnosi, sperimentazioni e innovazioni maggiormente efficaci. La proficua collaborazione, quasi ventennale, delle regioni transfrontaliere delle Alpi occidentali è alla base della volontà di costituire un Polo di risorse transfrontaliere sui rischi naturali. Il progetto strategico RiskNat, sviluppato tra il 2009 ed il 2012 (Italia/Francia), si pone come elemento centrale di una rete transfrontaliera consolidata, con l’obiettivo principale di creare e gestire una piattaforma interregionale di scambio di esperienze, di valorizzazione delle informazioni e di riflessione strategica condivisa. Gli obiettivi specifici del progetto: -

rafforzare l’azione dei servizi tecnici - pubblici di protezione contro i rischi naturali verso soluzioni di politiche di sviluppo territoriale impostate sulla sostenibilità;

-

costituire una piattaforma interregionale “rischi naturali” di scambio delle esperienze, di valorizzazione delle informazioni e di riflessione strategica, funzionante in rete;

-

mettere a punto servizi e metodi innovativi di previsione e mitigazione ad alto contenuto tecnologico;

-

realizzare degli interventi pilota, quali buone pratiche di gestione di rischi integrati con la gestione ambientale e territoriale;

sensibilizzare i gestori dei rischi alle buone pratiche di gestione ambientale e territoriale; - stimolare la memoria collettiva delle popolazioni esposte; -

-

tendere ad una progressiva integrazione delle strutture e dei dispositivi della protezione civile in area transfrontaliera. Il progetto strategico è articolato in 3 assi ( o volet) principali:

a. creazione di una piattaforma interregionale di scambio di esperienze, di valorizzazione delle informazioni e di riflessione strategica, funzionante in rete; b. sviluppo di metodi e di strumenti operativi, azioni innovative volte alla gestione del territorio; c. azioni pilota di buone pratiche di presa in conto dei rischi naturali nella gestione ambientale e territoriale. Il volet A del progetto ha permesso una coordinazione ed una validazione effettiva delle azioni transfrontaliere presenti e passate sui rischi naturali, tramite un’ampia diffusione delle attività e dei risultati presso le popolazioni e la comunità tecnico-amministrativa. Ha permesso altresì ai decisori, attraverso appositi gruppi di lavoro ed atelier, di valutare queste azioni così come di definire le nuove azioni prioritarie da intraprendere.

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I volet B e C hanno permesso di realizzare delle azioni innovative su territori pilota, direttamente al servizio della sicurezza delle popolazioni e degli utilizzatori delle infrastrutture. L’aspetto innovativo è derivato sia dalla messa in opera coordinata ed integrata di diversi savoir-faire, altrimenti troppo sovente dissociati, sia dalle metodologie innovative sviluppate dal volet B ed in particolar modo per i siti pilota del volet C. Fondazione Montagna Sicura, Courmayeur (AO)

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Sommario Il presente manuale riassume le esperienze maturate nell’ambito del progetto strategico Interreg Alcotra IIIa Risknat dalle Regioni Liguria, Piemonte e Valle d’Aosta nel capo dell’applicazione della tecnica radarinterferometriche tramite persistent scatterers alla caratterizzazione dei movimenti di versante. La tecnica permette, ove sia disponibile una sufficiente serie di immagini radar satellitari, di valutare lo spostamento al suolo nel tempo, con precisione dell’ordine dei mm a-1, di bersagli radar a terra costituiti da rocce, fabbricati manufatti ecc. . La densità di tali punti, nelle analisi a scala regionale, può arrivare a migliaia per km2, permettendo un’ottima identificazione e caratterizzazione delle frane a cinematica lenta. A poco più di dieci anni dalla sua nascita la tecnica è, in molte regioni italiane, divenuta strumento di lavoro ordinario. Nel corso del progetto sono stati sviluppati numerosi applicativi per svolgere numerose funzioni di analisi, sia in di preche di post-elaborazione. Tra i vantaggi della tecnica il principale è probabilmente la possibilità di indagare aree molto vaste in tempi ristretti ed a costi contenuti, ottenendo informazioni circa i cinematismi di un gran numero di fenomeni franosi. Gli svantaggi sono legati essenzialmente ad aspetti geometrici, in quanto la tecnica rileva solo una componente del movimento totale, lungo l’asse tra il bersaglio ed il satellite. Nelle tre regioni interessate sono numerosi i casi di utilizzo per l’interpretazione dei movimenti franosi complessi e per il supporto alle procedure di pianificazione territoriale.

Résumée Le rapport concerne les expériences faites, dans le projet stratégique Interreg Alcotra IIIa Risknat, par les Régions Liguria, Piemonte et Vallée d’Aoste dans l’application des techniques radarinterférométriques satellitaires persistent scatterers au domaine des mouvements de terrain. S’il y a sur une zone un numéro suffisant d’images radar, la technique peut identifier des cibles radar au sol (dites PS ou DS) et évaluer leurs déplacements avec précisions dans l’ordre des mm a-1 . Les cibles sont des roches exposées, des bâtiments, des structures etc. . La densité de ces points, dans une analyse à l’échelle régionale, peut arriver à milliers de points par km2, ainsi permettent une bonne identification et caractérisation des mouvements de terrain à cinématique lente. La technique, âge d’une douzaine d’années, est devenue un instrument de travail routinière dans plusieurs régions italiennes. Au cours du projet, on était développés beaucoup de logiciels pour effectuer des analyses tant de pre- que de post-élaboration. Entre les avantages de la technique, le principal est probablement la possibilité de couvrir des zones très vastes à bas prix, en obtenant ainsi des informations cinématiques sur un grand numéro de mouvements de terrain. Les limites sont reliées surtout aux aspects géométriques, car il n’est possible de détecter qu’une composante du déplacement total, le long de l’axe de visée (LOS, line of sight) entre le satellite et le cible. Dans les trois régions la technique a été beaucoup utilisée pour l’interprétation des mouvements de terrain et pour l‘aménagement du territoire.

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Abstract The paper describes the experiences made in the Interreg Alcotra IIIa RiskNat project by three Italian regions, Liguria, Piemonte and Valle d’Aosta, in the field of landslide assessment by means of persistent scatterers radarinterferometry. If a sufficient series of radar images is available, the technique allows, with accuracies in the order of mm a-1, to evaluate the displacement of ground radar targets represented by rocks, buildings and other structures. In a regional scale analysis the density of these points (named PS or DS) may reach several thousands per km2, thus permitting a very good cinematic characterization of slow-moving landslides. The technique is about twelve years old and, in many Italian regions, is now an ordinary working tool. Within the project, several software tools were developed in order to perform both pre- and post-processing analyses. The technique has numerous advantages, the most important being the possibility of surveying wide areas at minimal cost, thus providing information about a large number of landslides. The drawbacks are basically related to geometric aspects, for the technique detects only one component of the total displacements, the one along the line connecting the radarsatellite and the ground target (named LOS, line of sight). In the three regions the technique was positively used both for landslides assessment and for land use planning.

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Elenco autori Autore

Ente

Principali contributi nei capitoli

Riccardo

Berardi

1

6

Rossella

Bovolenta

1

6

Massimo

Broccolato

2

3, 6, 7

Alessio

Colombo

3

3, 5, 7

Emanuela

Curti

1

6

Daniele

Drago

4

6

Alessandro

Ferretti

5

1

Roberto

Locatelli

5

1

Claudia

Meisina

6

4

Davide

Notti

6

4

Fabrizio

Novali

5

1

Marco

Paganone

2

3,6

Sonia

Parodi

1

6

Stefano

Podestà

1

6

Flavio

Poggi

7

3, 6, 7

Anna

Roccati

7

6

Rosanna

Spezzano

3

6

Laura

Sportaiuolo

3

6

Carlo

Troisi

4

3, 5, 7

Francesco

Zucca

6

4

1.

Università di Genova, Dip. Ingegneria Costruzioni, Ambiente e Territorio, Via Montallegro 1, 16145 Genova

2.

Regione Valle d’Aosta, Servizio Geologico, Loc. Amérique 33, 11020 Quart (AO)

3.

Arpa Piemonte, DT Geologia e Dissesto, v. Pio VII 9, 10125 Torino

4.

Regione Piemonte, Direzione Opere Pubbliche, Difesa del Suolo, Economia Montana e Foreste; Settore Prevenzione del Rischio Geologico, via Belfiore 23, 10135 Torino

5. 6.

Tele-Rilevamento Europa (TRE), Ripa di Porta Ticinese 79, 20143 Milano Università di Pavia, Dip. Scienze della Terra e Ambiente, via Ferrata 1, 27100 Pavia

7.

Regione Liguria, Settore Assetto del Territorio, v. D’Annunzio 111, 16121 Genova

Coordinamento editoriale a cura di Alessio Colombo, Flavio Poggi e Carlo Troisi

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Indice 5 7 9 11 13

Presentazione Il progetto strategico Interreg IIIa Alcotra RiskNat Sommario Elenco autori Indice

1. introduzione 15

Introduzione

2. Principi di base del metodo 17 25 30 35 38

2.1 Nozioni elementari sui sistemi radar SAR 2.2 L’Interferometria SAR (misure InSAR) 2.3 La “Tecnica PS” - PSInSAR™ 2.4 Tecniche PS di seconda generazione: SqueeSAR™ 2.5 Precisione ed Accuratezza

3. Esperienze dei partecipanti 45 3.1 Introduzione 45 3.2 Il PST, Piano Straordinario di Telerilevamento Ambientale 47 3.3 Esperienze nella Regione Liguria 48 3.4 Esperienze della Regione Piemonte 50 3.5 Esperienze della Regione Autonoma Valle d’Aosta 4. organizzazione e trattamento dei dati 53 53 61 73 83 86

4.1 Introduzione 4.2 Carta della probabilità di identificazione di bersagli radar (metodo cr-index) 4.3 Metodi di interpretazione dei dati interferometrici a scala regionale 4.4 Confronto tra monitoraggio satellitare e monitoraggio strumentale 4.4 Alcune problematiche nell’analisi del dato psi: salti di fase e periodi di misura 4.5 Applicabilità delle tecniche PS alle varie tipologie di frana

5. Vantaggi e limiti del metodo 89 90 93 100

5.1 Introduzione 5.2 Vantaggi 5.3 Limiti del metodo 5.4 Esempi di utilizzo improprio

6. applicazione della tecnica alla pianificazione territoriale 103 104 122 135 140 149

6.1 Procedure ed esempi applicativi 6.2 Esempi applicativi in Regione Liguria 6.3 Esempi applicativi in Regione Valle d’Aosta 6.4 Problematiche riscontrate 6.5 Linee guida esistenti 6.6 Effetti delle deformazioni registrate con tecnica PSInSARTM sui fabbricati

7. Considerazioni conclusive 169 Considerazioni conclusive aPPEnDiCE a Diffusione del dato PS/DS aPPEnDiCE B analisi di fattibilità e capitolati aPPEnDiCE C Scheda per il censimento dei bersagli radar sui fabbricati sviluppata dall’Università di Genova, Dip. ingegneria Costruzioni, ambiente e territorio per la regione liguria. Bibliografia di base 189 testi consigliati 190

13

Introduzione

Capitolo 1

Capitolo 1 Introduzione La presente pubblicazione è il frutto delle esperienze da parte delle Regioni Liguria, Piemonte e Valle d’Aosta nel campo della caratterizzazione di movimenti franosi tramite tecniche radar-interferometriche satellitari nell’ambito del progetto Interreg IIIa Alcotra Risknat. La redazione è stata curata da funzionari dei servizi tecnici delle amministrazioni di cui sopra nonché dalle Università di Genova e Pavia e dalla TeleRilevamento Europa s.r.l., che hanno fornito assistenza tecnico-scientifica. Le tecniche di utilizzo delle analisi radarsatellitari sono relativamente recenti. Se l’utilizzo in campi quali le ricerche petrolifere, la valutazione di subsidenze ecc. è ora diffusa e normalmente utilizzata dai comparti tecnici che si interessano di tali fattispecie, la tecnica è ancora relativamente poco nota ai tecnici ed ai professionisti che potrebbero o dovrebbero utilizzarla a scala locale o regionale per attività di pianificazione e caratterizzazione dei movimenti franosi. Scopo di questo volume è quello di cercare di colmare, quantomeno in parte, questa lacuna offrendo un testo a carattere eminentemente pratico, che si rivolge a tecnici delle Pubbliche Amministraz...