CENTRO DI RICERCA CERI PREVISIONE, PREVENZIONE E CONTROLLO DEI RISCHI GEOLOGICI

1. UTILIZZO DI DATI RADAR SATELLITARI PER IL MONITORAGGIO E LA MAPPATURA DEL RISCHIO IDROGEOLOGICO CONNESSO A FENOMENI DI SUBISIDENZA E DI FRANA. CENTRO DI RICERCA CERI PREVISIONE, PREVENZIONE E CONTROLLO DEI RISCHI GEOLOGICI Master di II Livello in “Valutazione e Mitigazione del Rischio Idrogeologico” TESI DI MASTER RELATORE: CANDIDATO PROF. Prestinizi Alberto Loiacono Antonio matricola1222076 TUTOR: DOTT. Montini Giovanni Anno Accademico 2008/2009

2. UTILIZZO DI DATI RADAR SATELLITARI PER IL MONITORAGGIO E LA MAPPATURA DEL RISCHIO IDROGEOLOGICO CONNESSO A FENOMENI DI SUBISIDENZA E DI FRANA. OBIETTIVI Valutare il fenomeno di subsidenza. Monitorare l’attività delle frane

3. CARATTERISTICHE DEI SISTEMI RADAR • SISTEMI RADAR: • λ sistemi SAR 5,66 cm ERS & RSAT • Frequenza 500 MHz – 10 GHz • Capacità di rilevamento indipendente dalle condizioni atmosferiche e di illuminazione della regione esaminata. • Quota media di osservazione 800 Km • Tempo di ritorno medio mensile. • Copertura di una striscia di terreno di 100 Km di larghezza.

4. INTERFEROMETRIA DIFFERENZIALE SAR E TECNICA PS ERS 1 e 2 Satelliti dell’ESA (European Space Agency) 1992-2002 Tempo di ritorno 35 giorni RSAT Agenzia spaziale Canadese 2003-2007 Tempo di ritorno 25 giorni

5. MODALITA’ DI ACQUISIZIONE DATI. • GEOMETRIA DI AQUISIZIONE SAR CON LE PIATTAFORME ERS 1 e 2 • AZIMUT = direzione parallela all’orbita (N-S) e 5m di risoluzione • SLANT RANGE = direzione congiungente sensore-bersaglio • OFF NADIR = angolo θ di 23° di vista rispetto alla verticale, con 8m di risoluzione • SWAT = campo visivo dell’antenna, circa 100 Km

6. ELABORAZIONE DELLE IMMAGINI RADAR • GEOMETRIE DI DISTORSIONE • FORESHORTERING • Con pendenze perpendicolare e parallela al bersaglio • LAYOVER • Con pendenza maggiore dell’angolo di cattura θ • SHADOWING • Con pendenze minore dell’angolo di cattura e zone d’ombra dove i versanti sono nascosti al satellite. DECORELLAZIONE Alcuni esempi di disturbo Delle immagini dovuto A decorellazione temporale E geometrica.

7. PRODOTTI DEI PS • Stima velocità medie • mm/anno • Stima spostamenti • relativi in mm ad ogni • passaggio Tecnica dei Permanent Scatterers (PS) Utilizza elementi già presenti sul territorio con una firma elettromagnetica stabile Indipendentemente dalle condizioni ambientali in cui si trovano. Sono in genere Costituiti da elementi antropici (vetro, metallo) o naturali (affioramento di rocce). In ambienti urbanizzati si registrano alte densità di PS (>400 PS/Km2).

8. VANTAGGI DEI PS • Possibilità di stime puntuali; • Maggiore precisione (sino al millimetro su singole misure); • Stima e rimozione dei contributi atmosferici. • Presenza di un archivio storico (dal 1992), da cui la possibilità di indagini su fenomeni passati; • Misure differenziali con precisione elevata sul trend di deformazione con velocità media PS fino a 0,1 mm/anno e sulla singola misura spostamento verticale PS fino a 1mm e spostamento est-ovest fino a 1 cm; • Elevata densità spaziale di capisaldi radar, in area urbana fino a ~400 PS/km2, già presenti sul territorio; • Abbattimento dei costi e dei tempi di indagine su larga scala per la zonazione del territorio; • Integrabilità in ambiente GIS; • Applicazioni sinergiche con altre tecniche di rilevamento; • Accuratezza verticale delle misure superiore rispetto alla tecnica GPS.

9. ANALISI DI SUBSIDENZA L’area di studio ricade nella linea d’orbita (track) 165 e riga (frame) 2727 per la modalità discendnete.

10. ANALISI DI SUBSIDENZA ERS 1992-2002 in fase discendente RSAT 2003-2007 in fase discendente 35309 PS 19078 PS

11. ANALISI DI SUBSIDENZA Velocità medie della deformazione del terreno nei due sottoperiodi ERS 1992-2002 E RSAT 2002-2007, ottenute elaborando i valori dei PS con l’algoritmo IDW (Inverse Distance Weighted ), Con risoluzione di 10 m per pixel.

12. ANALISI DI SUBSIDENZA CORRELAZIONE TRA FENOMENI DI SUBSIDENZA ED ENTITA’ PRELIEVI D’ACQUA Elaborazione dell’algoritmo IDW con dati puntuali sul prelievo stimato delle portate dei Pozzi di un anno generico N Particolare dell’area della piana di Pistoia con la rappresentazione delle intensità dei prelievi e le tracce dei profili che la attraversano.

13. ANALISI DI SUBSIDENZA Confronto tra media annua di emungimento dei pozzi con i movimenti verticali mediati nei due sottoperiodi 1992-2002 dei dati ERS e 2003 – 2007 dei dati RSAT. EMUNGIMENTO ANNUO MEDIO LUNGO IL TRACCIATO DEL PROFILO NE-SW VELOCITA’ VERTICALI MEDIATE LUNGO TRACCIATO NE-SW NEL SOTTOPERIODO 1992-2002 VELOCITA’ VERTICALI MEDIATE LUNGO TRACCIATO NE-SW NEL SOTTOPERIODO 2003-2007

14. ANALISI DI SUBSIDENZA Confronto tra media annua di emungimento dei pozzi con i movimenti verticali mediati nei due sottoperiodi 1992-2002 dei dati ERS e 2003 – 2007 dei dati RSAT. EMUNGIMENTO ANNUO MEDIO LUNGO IL TRACCIATO DEL PROFILO NW-SE VELOCITA’ VERTICALI MEDIATE LUNGO TRACCIATO NW-SE LUNGO IL SOTTOPERIODO 1992-2002 VELOCITA’ VERTICALI MEDIATE LUNGO TRACCIATO NW-SE LUNGO IL SOTTOPERIODO 2003-2007

15. ANALISI DI SUBSIDENZAINTENSITA’

16. ANALISI DI SUBSIDENZA

17. CALCOLO DEL RISCHIO R = P X V X e (€) P = Probabilità che un dato evento possa manifestarsi Evento già in atto, stiamo infatti studiando una sua evoluzione documentata. Nel caso in esame si assegna alla probabilità un valore pari a 1 (evento certo). V = f(T,I) V = Vulnerabilità , la capacità del soggetto vulnerabile (e) di resistere all’evento di determinata intensità I = Intensità con la quale l’evento si presenta. In questo caso velocità di subsidenza del terreno (mm/anno) e = Valore economico del bene in esposizione Definito in 5 classi, come €/m2 T = Caratteristiche intrinseche del bene in esposizione (e) Definita in 5 classi in base ad uno studio dell’Uni.di Fi. 2006 Sulle caratteristiche tecniche delle strutture R= Il costo del danno connesso all’evento Il Rischio coincide con il Danno, ed è espresso in euro.

18. CALCOLO DEL RISCHIO Classificazione in 5 classi sulla base della tipologia degli elementi a rischio e alle loro Caratteristiche tecniche sviluppata dall’Uni. Di Firenze (2006), sull’esame di mappe catastali e CTR di periodi diversi.

19. CALCOLO DEL RISCHIO VULNERABILITA’ La stima della vulnerabilità include da un parte la valutazione dell’intensità del fenomeno di subsidenza e dall’altra la tipologia dell’elemento a rischio. I T Matrice di contingenza per la stima della vulnerabilità in funzione della tipologia degli elementi a rischio

20. CALCOLO DEL RISCHIOCarta delle classi diVulnerabilità suddivisione in classi dei valori di vulnerabilità.

21. CALCOLO DEL RISCHIO La stima del Danno include da un parte la valutazione dell’esposizione definita in 5 Classi avente come parametro (euro/m2), e dall’altra la vulnerabilità appena trovata. V e Matrice di contingenza per la determinazione dell’indice del Danno

22. CALCOLO DEL RISCHIOCarta delle classi diDanno e del Rischio R = P X D P = 1 R = 1 X D CARTA DEL DANNO COINCIDE CON LA CARTA DEL RISCHIO

23. CALCOLO DEL RISCHIO Carta del rischio

24. ANALISI E RILEVAMENTO DEI MOVIMENTI DI FRANA SUI VERSANTI INTORNO ALLA PIANURA DI PISTOIA. Dalla combinazione tra carte delle pendenze ottenute dall’elaborazione della topografia con L’inventario dei fenomeni franosi Fornito dall’Autorità di Bacino dell’Arno, si è individuato l’area di studio a noi di interesse.

25. CONFRONTO TRA PS MISURATI DA RSAT (2003-2007) E LA BANCA DATI DEI FENOMENI FRANOSI DELL’AUTORITA’ DI BACINO DELL’ARNO.

26. Spazializazione IDW10 m/pixel.