Le esperienze di Arpa Valle d’Aosta con i droni

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Dal 2013 l’Agenzia regionale per la protezione dell’ambiente della Valle d’Aosta, si è dotata di SAPR per integrare le proprie competenze di controllo del territorio con le moderne tecniche di indagine proprie del remote sensing. Inizialmente dedicati al monitoraggio degli effetti del cambiamento climatico, ora tali mezzi sono stabilmente impiegati nel monitoraggio operativo.
I sistemi aeromobili a pilotaggio remoto (SAPR), più noti come droni o UAV (Unmanned Aerial Vehicles), superata la fase di sviluppo e applicazione in ambito prevalentemente militare, sono sempre più spesso adattati e impiegati in applicazioni civili. In particolare, l’uso per il monitoraggio del territorio si sta affermando anche all’interno del Sistema nazionale per la protezione dell’ambiente (Snpa) con soluzioni differenti a seconda dei casi specifici e delle necessità tecnico-operative.

Dal 2013 l’Agenzia regionale per la protezione dell’Ambiente della Valle d’Aosta, si è dotata di SAPR al fine di integrare le proprie competenze di controllo del territorio con le moderne tecniche di indagine proprie del remote sensing. Inizialmente dedicati al monitoraggio degli effetti del cambiamento climatico sui territorio di alta quota, ora tali mezzi sono stabilmente impiegati nel monitoraggio operativo di fenomeni connessi alle dinamiche globali e a supporto di specifici eventi di rilevanza ambientale.

Attualmente la flotta è composta da due velivoli ad ala fissa, dedicati alla realizzazione di riprese aeree nadirali ed equipaggiati con fotocamere nello spettro visibile (RGB), nel vicino infrarosso (NIR) e nella banda Red-edge (RE). L’acquisizione più recente è caratterizzata da un sistema con ricevitore GNSS RTK capace di migliorare sensibilmente il dato di posizionamento del centro di presa della fotocamera e, per buona parte delle applicazioni, non richiedere la materializzazione e la misura dei punti di controllo a terra, attività che può rivelarsi onerosa in termini di tempo.

In generale l’impiego di tali mezzi ha come obiettivo finale la produzione di ortoimmagini (mosaici di immagini verticali corrette geometricamente) e di modelli digitali della superficie (ricostruzioni della morfologia del terreno), adatti al monitoraggio di fenomeni che determinano cambiamenti nella forma e della copertura del terreno.

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Fig. 1: vettori di spostamento superficiale di un ghiacciaio roccioso calcolati sulla base di analisi multitemporale di ortomosaici RGB da SAPR (02/08/2016 – 03/09/2016)

I principali campi di applicazione dei SAPR in Arpa Valle d’Aosta riguardano, ad oggi:

  • Monitoraggio degli spostamenti superficiali di versanti alpini interessati da permafrost: il confronto multi-temporale di immagini acquisite nel periodo estivo con frequenza mensile permette di valutare la velocità di spostamento delle falde detritiche interessate dal fenomeno (Fig. 1) e di misurare i volumi di materiale lapideo che periodicamente invade la sede stradale posta a valle del versante
  • Monitoraggio delle variazioni frontali e del bilancio di massa di alcuni ghiacciai valdostani: il confronto della posizione della fronte glaciale raggiunta dal ghiacciaio a fine estate, realizzato sulla base di riprese aeree, consente un’analisi dettagliata ed esaustiva della dinamica di ritiro glaciale e permette di ottenere dati anche in settori difficilmente raggiungibili dagli operatori o considerati pericolosi a causa di crolli di roccia e ghiaccio. Inoltre, in caso di copertura nevosa assente o limitata alle parti più in quota del ghiacciaio è possibile determinare la perdita di massa per ablazione estiva e supportare così il calcolo del bilancio di massa glaciale
  • Monitoraggio della fenologia e di parametri strutturali della vegetazione: anche in questo caso di stratta di analisi dello stato fenologico della vegetazione erbacea, arbustiva o arborea realizzata per mezzo di riprese aeree in periodi specifici nei quali sono massimizzate le differenze di alcuni caratteri degli organismi (es. ingiallimento/arrossamento del fogliame, maggiore o minore sviluppo fogliare). Per tali analisi è di grande utilità l’impiego di sensori, quali fotocamere NIR, in base ai quali è possibile calcolare indici di vegetazione come l’NDVI
  • Valutazione/quantificazione di danni biotici e abiotici a carico di ecosistemi vegetali: è il caso dell’analisi della diffusione di fitopatie e del relativo impatto sullo stato fitosanitario di intere porzioni di territorio oppure della perimetrazione delle aree percorse da valanga (Fig. 2) e relativa quantificazione dei danni associati (in termini di soprassuolo boschivo distrutto, dell’area occupata dal deposito, ….
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Fig. 2: riperimetrazione dell’area percorsa da valanga su base ortoimmagine NIR ed aggiornamento del limiite del catasto valanghe (in giallo il limite nuovo, in verde la perimetrazione precedente).

Più recentemente Arpa VdA è intervenuta a supporto di Arpa Liguria per la realizzazione, nell’immediata post-emergenza, di ortoimmagini RGB di un tratto del fiume Polcevera (GE) interessato da uno sversamento di idrocarburi causato dalla rottura di un tubo dell’oleodotto di una raffineria destinate alla valutazione degli effetti degli interventi di contenimento sul corso d’acqua e di aspirazione del greggio.

Maggiori dettagli sull’argomento sono disponibili nella presentazione svolta dall’autore in occasione del convegno “I droni per il controllo e monitoraggio ambientale” tenutosi a Modena nell’ambito di Dronitaly il 30 settembre 2016.

Articolo a cura di Umberto Morra di Cella
Tecnico Arpa VdA, responsabile Area operativa Effetti sul territorio dei cambiamenti climatici, pilota APR e responsabile organizzazione SAPR (Ref. ENAC 3725)

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