Il telerilevamento radar da satellite: applicazioni al monitoraggio di eventi idrogeologici e sviluppi futuri

Al giorno d’oggi, l’uso di prodotti interferometrici InSAR (Interferometric Synthetic Aperture Radar) al fine di monitorare e mappare fenomeni idrogeologici di vario tipo è riconosciuto da tutta la comunità scientifica ed inizia ad essere approvato come strumento efficace nella gestione del rischio da parte di enti pubblici e dalla Protezione Civile. Le potenzialità e le limitazioni della tecnologia interferometrica saranno presentate in questa tesi di dottorato e verranno quindi utilizzate per definire tre diverse procedure per l’uso di dati PSI (Persistent Scatterer Interferometry), applicandole in ambienti geologici diversi e a scala variabile. Il lavoro di tesi rappresenta il prodotto finale di un periodo di tre anni presso il Dipartimento di Scienze della Terra di Firenze; il suo fine ultimo è quello di testare e valutare le potenzialità e l’applicabilità dei dati interferometrici da satellite, analizzati con diverse metodologie PSI, come strumenti operativi per la caratterizzazione di rischi geologici in diversi ambiti geologici e geomorfologici. Tre casi di studio sono stati utilizzati al fine di illustrare i diversi approcci seguiti, puntando a ricostruire la storia deformativa dei movimenti del terreno (principalmente legati a subsidenza e frane) e a valutare l’impatto di queste deformazioni sugli elementi a rischio di un territorio (infrastrutture pubbliche e private, beni culturali, ecc…). In aggiunta, una metodologia per l’analisi automatica delle serie temporali di deformazione è stata anche proposta e sviluppata. Il fulcro della ricerca si basa sull’illustrare tre metodologie differenti che possano essere infine unite in uno schema di lavoro unico il cui fine è quello di evidenziare le aree con deformazione attive, caratterizzarle in dettaglio e correlare i dati da satellite con evidenze di sottosuolo e informazioni geomorfologiche, implementando i risultati ottenuti nella catena di gestione del rischio della Protezione Civile. Il caso di studio della Regione Toscana è un esempio di integrazione dei dati PSI. usati per delineare cambi improvvisi di trend nelle serie temporali di spostamento dei punti PS (Permanent Scatterers) acquisiti con alta frequenza temporale su tutta la regione, nelle procedure di gestione del rischio di enti pubblici e di Protezione Civile. Il prodotto finale della metodologia è una mappa dei comuni della Regione Toscana classificata sulla base della presenza o meno di punti di misura con cambi di trend anomali, la quale può essere usata come “lista di priorità” per definire piani di intervento a livello provinciale e comunale. Il caso di studio delle Isole Canarie propone una metodologia per la stima rapida dell’impatto di deformazioni attive sulle strutture ed infrastrutture del territorio. Un’area di deformazione attiva può essere definita sia sulla base di semplici leggi di aggregazione, come in questo caso, o utilizzando un complesso sistema di data-mining delle serie temporali di spostamento, come definito nel caso della Regione Toscana. Il prodotto finale è una mappa suddivisa in unità territoriali classificate sulla base della presenza di cluster di punti di movimento e della presenza di elementi a rischio, schedati secondo un valore di Vulnerabilità Strategica. Questi due casi di studio descrivono metodologie con prodotti finali simili, sebbene, la prima, sia complessa e necessiti di adeguati sistemi informatizzati di gestione, mentre, la seconda, sia ideata per essere riprodotta in un qualsiasi ambiente GIS. Un’analisi a scala di dettaglio dei dati PSI è sempre necessaria per correlare le evidenze da satellite con dati di sottosuolo e geomorfologici, in modo da illustrare al meglio il rischio geologico indotto. Un esempio di 8 questo tipo di approccio è illustrato dal caso di studio di Pisa, in cui prodotti InSAR ottenuti da satelliti in banda differente (C e X) sono stati confrontati con informazioni stratigrafiche di sottosuolo. I casi di studio proposti devono essere intesi come esempi, sebbene riferiti a diversi ambienti geologici e geomorfologici, per l’approccio di lavoro da seguire se si vuole passare dalla scala regionale a quella locale o di dettaglio. L’idea proposta è quella di partire da un dataset PSI composto da milioni di punti, riconoscere le aree caratterizzate da movimenti attivi o anomali, attraverso procedure automatiche e semi-automatiche, e valutarne l’impatto su strutture e infrastrutture del territorio. Le aree con il più alto rischio potenziale, definite in accordo con glie enti di Protezione Civile, saranno quindi caratterizzati in dettaglio. Concludendo, il lavoro di tesi ha permesso di dimostrare l’applicabilità dei dati PSI in diverse attività legate al monitoraggio e mappatura di dissesti di vario tipo (frane e subsidenza principalmente) con vari utenti finali, sia in tempo reale che in tempo differito.