CArtography and Remote Sensing CArtography and

CArtography and
Remote Sensing
gruppo CARS
Modello
tridimensionale
della città di
Trieste ricavato
da dati LiDAR
Le attività di telerilevamento e cartografia
Il gruppo CARS (CArtography and Remote Sensing), unità di progetto dell’Istituto Nazionale di Oceanografia e di Geofisica Sperimentale - OGS, è stato istituito nel 2001 allo scopo di creare
un team che gestisca in modo indipendente sia progetti di ricerca sia servizi riguardanti principalmente il telerilevamento, la
geofisica e la cartografia.
Una delle prime attività del gruppo è stata l’interferometria SAR,
che consente di costruire mappe di spostamento e modelli digitali di elevazione utili in diverse applicazioni. Successivamente
si è specializzato nell’elaborazione e nella classificazione di dati laser a scansione e nell’elaborazione di foto aeree.
Nel 2004 è stato acquistato un sensore iperspettrale che consente, attraverso l’analisi delle bande spettrali, di ottenere informazioni dettagliate sulla natura dell’area indagata; l’integrazione di queste informazioni con quelle ricavate dal LiDAR consente di fornire un prodotto completo e utilizzabile per diversi scopi scientifici e applicativi.
Dal 2009, grazie all’acquisto di un Piper Seneca II, il personale
cura autonomamente tutte le fasi di un progetto, dall’acquisizione dei dati alla consegna del prodotto finito.
Il CARS è un gruppo capace si sviluppare in modo indipendente
progetti di ricerca nel campo del remote sensing, della cartografia, della geofisica e della geodesia, ed è suddiviso in due sottogruppi:
• Il GEOD (Geomatics, Development), gruppo di ricerca, le cui
attività principali sono lo sviluppo di software e algoritmi dedicati al telerilevamento.
• Il PARS (Processing, Acquisition and Remote Sensing), gruppo di supporto, il quale si occupa dell’ acquisizione ed elaborazione di dati laser a scansione, foto aeree, dati iperspettrali, dati geofisici e geodetici.
L’unità di progetto CARS è certificata ISO 9001:2008 con il gruppo IMQ- CSQ. Le attività per cui CARS è certificato sono: cartografia, geofisica, geodesia, telerilevamento, analisi ambientale,
sviluppo di algoritmi, consulenza.
Vettorializzazione di edifici a partire da
dati laser scan – Università di Trieste
Fotografia aerea
Castello di Miramare
Principali progetti
Il gruppo CARS ha svolto numerosi lavori per conto di istituzioni pubbliche e private, come ad esempio:
• Monitoraggio dei bacini dei fiumi del Veneto e del Friuli Venezia Giulia per conto dell’ADBVE (Autorità di
Bacino del Veneto).
• Monitoraggio della zona costiera della provincia di Venezia (bocche di Porto Lido, Malamocco, Chioggia)
su commissione dell’Università IUAV di Venezia.
• Rilievo dell’intero territorio della regione Friuli Venezia Giulia per conto della Protezione Civile del Friuli Venezia Giulia.
• Rilievo LiDAR ed iperspettrale del territorio provinciale di Treviso commissionato dalla Provincia di
Treviso.
• Progetto “Danieli Automation”: progetto proposto da Danieli Automation, in collaborazione con OGS e
Università di Trieste, avente come scopo il monitoraggio dei gas (CO2, O2 e CO) all’interno di EAF (Electrical Arc Fornace - forni ad arco elettrico) e il miglioramento della combustione.
• Progetto HYPERDEM: monitoraggio delle coste dello Sri Lanka ad un anno dallo tsunami. Su finanziamento della Direzione Generale per la Cooperazione allo Sviluppo del Ministero degli Affari esteri – acquisizione di dati LiDAR, iperspettrali e di ortofoto.
• Progetto TILTAN: progetto avviato tramite finanziamento messo a disposizione dal Ministero degli Affari Esteri per la cooperazione italo – israeliana. In questo progetto sono stati sviluppati degli algoritmi
dedicati all’estrazione di particolari oggetti a partire dai dati LiDAR: alberi, edifici, tetti, infrastrutture.
• Progetto Mestre: commissionato dal Commissario Delegato per l’emergenza concernente gli eccezionali
eventi meteorologici del 26 settembre 2007. Il progetto ha previsto l’acquisizione e l’elaborazione di dati telerilevati (LiDAR, ortofoto, iperspettrale) acquisiti lungo un tratto di costa veneta, comprendente l’abitato di Mestre.
Il gruppo ha inoltre partecipato a diversi progetti europei come ad esempio:
• Progetto GEOCAPACITY, che ha previsto la realizzazione di un GIS europeo per la valutazione di siti
potenzialmente idonei al confinamento geologico
della CO2.
• Progetto ENHYGMA (ENvironmental, HYdrologic and
Ground MAnagement), nell’ambito del quale sono
stati acquisiti dati LiDAR, iperspettrali ed ortofoto
lungo il fiume Tisza (Ungheria) per la creazione di
mappe d’uso del suolo e di rischio idraulico.
• Progetto CO2 GeoNet, progetto finanziato dalla Comunità Europea, che ha previsto l’acquisizione di
dati telerilevati (LiDAR, iperspettrale e ortofoto)
nella caldera di Latera (VT), allo scopo di individuare e studiare la fuoriuscita naturale di CO2.
Riconoscimento di manufatti sepolti, tramite analisi di immagini multispettrali
Ambiti di applicazione
Sovrapposizione di ortofoto e carta tecnica regionale
Gli ambiti applicativi delle metodologie
adottate e in parte sviluppate dal CARS,
sia per scopi di produzione che di ricerca,
sono i seguenti:
• Utilizzo del suolo e gestione del territorio: monitoraggio di bacini fluviali e
di ambienti costieri, valutazione del rischio idrogeologico, identificazione e
monitoraggio di frane e smottamenti,
acquisizioni multitemporali-differenziali per computi volumetrici e stime di
subsidenza, mappe di uso del suolo.
• Ambiente: analisi forestali, mappatura
delle specie arboree, studio dello stato
di salute della vegetazione, calcolo
•
•
•
•
della biomassa, monitoraggio di
inquinanti, studio dei terreni agricoli, monitoraggio di ghiacciai,
mappe di irraggiamento solare.
Ingegneria idraulica e civile: monitoraggio di infrastrutture idrauliche, mappe di ingressione marina, studio del territorio urbano,
mappatura di reti stradali e grandi
infrastrutture, monitoraggio di linee elettriche, vettorializzazione
di edifici, valutazione dell'efficienza energetica degli edifici,
studio della rugosità del manto
stradale.
Archeologia (individuazione di siti
archeologici).
Sviluppo di algoritmi per la geocodifica dei dati telerilevati.
Cartografia e GIS: aggiornamento
della cartografia tecnica digitale,
sistemi di supporto alle decisioni
per la pianificazione territoriale.
Vettorializzazione di linee elettriche a partire dal dato laser
Strumentazione
Il sistema di acquisizione adottato è il LiDAR (Light Detection and Ranging) Riegl LMS-Q560,
costituito da un laser operante nell’infrarosso vicino e in grado di registrare la completa forma
d’onda dell’impulso di ritorno. Le caratteristiche del sistema permettono di ricavare informazioni topografiche di elevato dettaglio.
Il LiDAR è abbinato ad una camera digitale Canon EOS 1Ds Mark III, che consente di ottenere
ortofoto ad elevata risoluzione, sovrapponibili alle scansioni laser.
Sensore laser scan RIEGL LMS-Q560
Il gruppo CARS possiede inoltre un sistema iperspettrale AISA Eagle 1k della Specim, operante nel visibile e
nel vicino infrarosso, con il quale è possibile ricavare
informazioni sia sulla risposta radiometrica, sia sulla
geometria di aree di particolare interesse ambientale
Recentemente è stata acquistata anche una camera termica Thermo Tracer TS9260 della NEC, con risoluzione
640x480 pixel, operante nell’infrarosso termico.
Infine, il gruppo CARS dispone anche di un campionatore di CO2 Vaisala GMP343 e di un contatore di particelle aereo Lighthouse 3016.
Tutta la strumentazione è montata a bordo del Piper Seneca II – PA34 200T, acquistato dall’OGS nel 2009, modificato mediante la realizzazione di un foro certificato
per l’installazione degli strumenti. L’aereo è gestito da
una società che dispone di tutte le certificazioni EASA,
ed è abilitata (Certificato AOC) al lavoro aereo e all’attività di telerilevamento.
Camera digitale Canon EOS 1Ds Mark III
Camera termica NEC TS9260
L’aereo dell’OGS, un Piper Seneca II
Sensore iperspettrale
AISA Eagle 1k
Contatore di particelle
Lighthouse 3016
Sviluppi futuri
Dal 2010 il gruppo CARS partecipa ad un progetto di cooperazione europea denominato EnergyCITY. Il progetto riguarda lo studio dell’efficienza energetica degli edifici in sette
città europee: Bologna, Treviso, Budapest, Praga, Ludwigsburg, Monaco e Velenje.
Una delle maggiori sfide dei paesi della Comunità Europea è
rappresentata dalla riduzione delle emissioni di CO2, responsabili del cambiamento climatico, in particolare nelle città dove si concentra
l’80% degli edifici che contribuiscono
con il 75% delle emissioni totali. L’obiettivo di EnergyCITY è quello di fornire gli
strumenti necessari a valutare le emissioni di CO2 nelle aree urbane e analizzare l’efficienza energetica degli edifici.
EnergyCITY intende raccogliere e rendere
disponibili dati sull’efficienza energetica
dell’edificato urbano che potranno essere facilmente consultabili da progettisti e autorità locali per
la stima delle emissioni di CO2 e per le strategie da adottare per la loro riduzione.
Un insieme di dati digitali sarà raccolto nelle sette città
dell’ Europa centrale attraverso piattaforme aeree e satellitari. Determinate zone verranno sorvolate allo scopo di
ottenere immagini termiche attraverso l’utilizzo di una
camera montata sull’aereo dell’OGS, opportunamente modificato per l’installazione degli strumenti. Dall’analisi di
queste immagini verrà quantificata la dispersione di energia termica degli edifici e verrà valutato lo stato di isolamento termico degli stessi. Alle immagini termiche verranno associati dei dati acquisiti con il sensore iperspettrale; questi, attraverso un’analisi delle bande spettrali,
forniranno informazioni dettagliate sui materiali che
compongono i tetti degli edifici. Si otterranno in questo
modo dei dati digitali, necessari a valutare le caratteristiche strutturali degli edifici e le proprietà energetiche
dei materiali che li compongono.
Sovrapposizione di immagine termica e ortofoto
Unità di Progetto CARS
Franco Coren
coordinatore
Istituto Nazionale di
Oceanografia e di Geofisica
Sperimentale - OGS
Borgo Grotta Gigante 42/C
34010 Sgonico (Trieste)
040 21401
[email protected]
Riprese termiche dei camini di un’acciaieria
L’Istituto Nazionale di Oceanografia e di Geofisica Sperimentale
è un ente pubblico di ricerca che svolge attività scientifiche volte
alla conoscenza della Terra e delle sue risorse.
Nell’ambito delle discipline di propria competenza, l’Ente è in grado di gestire sia la fase di acquisizione di dati geofisici in terra ed in mare, sia le successive fasi
di valutazione e interpretazione dei risultati.
Per raggiungere i propri obiettivi OGS si organizza in dipartimenti scientifici che attualmente sono: Dipartimento di
Geofisica della Litosfera, Dipartimento di Oceanografia, Dipartimento di Oceanografia Biologica, Dipartimento per lo
sviluppo delle Ricerche e delle tecnologie Marine, Centro di
Ricerche Sismologiche.
Gli elementi che oggi caratterizzano l’azione dell’Ente nel
perseguire i propri compiti istituzionali sono:
Boa meteo-oceanografica
“MAMBO” nel golfo di Trieste
• il forte coinvolgimento a livello europeo, attestato dalla partecipazione a più di 50 progetti
finanziati dalla EC ed a network di eccellenza
quale quello sulla sequestrazione geologica dell’anidride carbonica (CO2);
• l’integrazione delle attività di ricerca con attività di alta formazione.
Stazione sismica di M. Lussari
Sistema SEISBIT®
montato su un pozzo per idrocarburi
OGS Explora in Antartide
ISTITUTO NAZIONALE DI OCEANOGRAFIA E DI GEOFISICA SPERIMENTALE
Borgo Grotta Gigante 42/C – 34010 Sgonico (Trieste)
Tel. +39 04021401 – Fax +39 040327307
http://www.ogs.trieste.it
[email protected]
© OGS - 2010 - Realizzazione: Gruppo di Ricerca CARS - OGS, Trieste – Designer: Nino Bon – Stampa: Stella - Trieste
• la disponibilità dell’OGS Explora, unica nave attrezzata per
la moderna ricerca geofisica di proprietà di un ente pubblico italiano,
recentemente potenziata nelle sue dotazioni strumentali e adattata
nelle attrezzature per un uso multidisciplinare;
• la propensione ad acquisire e svolgere ampi progetti di ricerca e di sviluppo tecnologico finanziati dall’industria ed a promuovere il trasferimento tecnologico dei risultati maturi;
• la disponibilità di un numero molto elevato di dati geofisici ed oceanografici, direttamente acquisiti da OGS e disponibili per la ricerca;