Maria Consiglia Rasulo
Il progetto HERACLES ha avuto per oggetto lo studio di soluzioni per aumentare la resilienza dei beni storici e archeologici del patrimonio culturale agli effetti e danneggiamenti causati dai cambiamenti climatici. Il sistema sviluppato è una piattaforma ICT in grado di integrare molte informazioni per fornire una situazione aggiornata funzionale ad una resilienza incrementata in termini di manutenzione, conservazione, mitigazione e management dei rischi. Oltre Gubbio, dove sono stati monitorati i rischi di dissesto idrogeologico che minacciano gli edifici e le antiche mura urbiche a causa degli effetti del cambiamento climatico, è stata coinvolta Creta (Grecia) con il Palazzo di Cnosso, sito Unesco, nonché i monumenti con architettura veneziana della costa e il porto di Heraklion. Problematiche affrontate sono state quelle riguardanti il dissesto idrogeologico derivante dalle aumentate intensità delle precipitazioni e gli effetti legati all’innalzamento del livello del mare.
Il coinvolgimento IREA nel progetto ha riguardato l'impiego di sistemi radar da satellite e in situ per la diagnostica ed il monitoraggio dei beni culturali. Con riferimento al telerilevamento a microonde, l'IREA ha messo a sistema le competenze relative agli approcci tomografici per l'indagine ad alta risoluzione fino alla diagnostica del singolo elemento strutturale, grazie anche all'impiego dei dati radar da piattaforme satellitari quali Sentinel 1 e COSMO-SKYMED. Per quanto riguarda la diagnostica elettromagnetica, l'IREA ha svolto attività di diagnostica strutturale mediante georadar e radar olografico, campo nel quale ha un ruolo di riconosciuta visibilità internazionale per quanto riguarda l'elaborazione del dato.
http://www.heracles-project.eu/
Prime contractor: CNR – Istituto per lo Studio dei Materiali Nanostrutturati (ISMN)
Periodo di attività: : 2016 - 2019
Finanziamento IREA: € 294.861
Responsabile IREA: Francesco Soldovieri
Linee di ricerca: Tomografia SAR per la ricostruzione e il monitoraggio di edifici ed infrastrutture
Le malattie infettive e la sepsi che minacciano la vita sono un problema mondiale con una mortalità tra il 30 e il 55%. Al fine di ridurre i costi e selezionare i trattamenti ottimali per i pazienti di sepsi, sono necessari nuovi strumenti che meglio caratterizzano il paziente e la sua specifica risposta al sistema immunitario. Nella proposta HemoSpec un team multidisciplinare - guidato dalle esigenze dei due partner clinici – è stato impegnato nello sviluppo di una piattaforma tecnologica altamente innovativa per una diagnosi medica precoce, veloce e affidabile delle malattie infettive usando quantità minime di sangue del paziente. Il contributo dell’IREA nel progetto ha riguardato lo sviluppo e l'ottimizzazione di un piattaforma ottico-microfluidica per la rivelazione di alcuni marcatori della sepsi.
Prime contractor: Institut Fuer Photonische Technologien E.V.
Periodo di attività: : 2013 - 2017
Finanziamento IREA: € 204.000
Responsabile IREA: Romeo Bernini
Attività: Sensori ottici ed optofluidici integrati
Obiettivo del Progetto è l'esecuzione di attività di ricerca basate sull'uso di dati generati dalle missioni satellitari ERS ed ENVISAT dell'ESA e dal sistema Global Positioning System (GPS). Il progetto riguarda la valutazione probabilistica della pericolosità sismica (PSHA). Gli utenti finali degli indicatori di PSHA rappresentano una vasta comunità, compresi i soggetti che si occupano di pianificazione territoriale, la sicurezza sismica del costruito (per la progettazione di edifici e strutture critiche, lifelines, ecc.), la prepa-razione ai disastri e il recupero, la risposta alle emergenze e la mitigazione del rischio sismico. L'obiettivo principale del progetto è quello di verificare se le misure di deformazione della superficie terrestre, derivate dai dati radar ad apertura sintetica (SAR) e GPS, possono essere incorporate con successo nei modelli di PSHA per migliorare la loro qualità. Il progetto sfrutta diverse sinergie in termini di competenze scientifiche e fonti di dati da differenti sensori SAR e GPS, i dati sismologici, la modellazione e dati geologici in situ.
Prime contractor: Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia (INGV)
Periodo di attività: : 2014 - 2016
Finanziamento IREA: € 24.392
Responsabile IREA: Gianfranco Fornaro
Attività: Interferometria Differenziale Radar ad Apertura Sintetica
Il progetto è rivolto allo sviluppo di un prototipo per misure distribuite di deformazioni in fibre ottiche per contesti industriali aeronautici: impianti di produzione compositi, piattaforme di prova strutturali e condizioni aerodinamiche. Il prototipo si baserà sullo scattering stimolato di Brillouin (SBS) e sarà destinato al monitoraggio strutturale delle parti in materiale composito impiegate nell'industria aeronautica. Il prototipo sviluppato avrà prestazioni significativamente superiori a quelle offerte da unità commerciali di interrogazione basate su SBS e verrà utilizzato per valutare la qualità e la salute strutturale delle parti composite per l'industria aeronautica, come fusoliera completa, ali, coda verticale o orizzontale.
Prime contractor: Università degli Studi della Campania "Luigi Vanvitelli"
Periodo di attività: 2016 - 2018
Finanziamento IREA: € 135.156
Responsabile IREA: Romeo Bernini
Linea di ricerca: Sensori distribuiti in fibra ottica
L’IREA partecipa al Festival della Scienza di Genova, uno dei più grandi eventi di diffusione della cultura scientifica a livello internazionale, che propone ogni anno eventi ispirati alle questioni più attuali e scottanti del dibattito scientifico riservando una particolare attenzione alle novità della ricerca più avanzata. 
Gli incendi registrati in Europa nel corso dell’estate 2017 indicano che l’Italia ha avuto il triste primato come numero di incendi, anche se in termini di superficie boschiva percorsa dal fuoco la nazione più colpita è stata il Portogallo, dove purtroppo si è dovuto registrare la perdita di più di 40 vite umane.
Nell’ambito del Convegno “Tutelare i boschi dagli incendi: proposte e azioni per la salvaguardia ed il recupero del territorio. Caso studio: il Vesuvio” (Napoli, 16 Ottobre 2017), organizzato dal Comando Generale dei Carabinieri, il Dr. Bruno Petrucci della Direzione Generale per la Protezione della Natura e del Mare (DGPNM) del Ministero dell’Ambiente e della Tutela del Territorio e del Mare (MATTM) ha tenuto una relazione ad invito in cui si è avvalso del contributo dei ricercatori di CNR-IREA.
In particolare il CNR-IREA ha curato l’elaborazione delle immagini satellitari Copernicus Sentinel-2 relative alle aree percorse da incendio nell’area del Parco Nazionale del Vesuvio nel corso dell’estate 2017. Nelle immagini di Figura 2 appaiono evidenti gli effetti dell’incendio sulla copertura vegetale del Vesuvio.
Figura 2 – Parco Nazionale del Vesuvio: confronto fra immagini acquisite del satellite Sentinel 2A (rappresentazione in colori naturali RGB: 432 red,green,blue con risoluzione al suolo di 10 metri) prima e dopo l’incendio dell’estate 2017. (a) immagine acquisita il 18 maggio 2017; (b) immagine acquisita il 26 agosto 2017. I dati Sentinel 2 sono copyright di Copernicus (2017). Perimetro Parco Nazionale (DGPNM/MATTM).
In Figura 3 sono raffigurate le mappe delle superfici interessate dagli incendi ricavate dall’elaborazione di immagini satellitari Sentinel 2A e Sentinel 2B acquisite dall’ESA nel corso dell’estate 2017. Ciascun colore rappresenta la data in cui l'area è stata rilevata come «percorsa dal fuoco». L’algoritmo utilizzato è di tipo automatico (Stroppiana et al., 2012; http://dx.doi.org/10.1016/j.isprsjprs.2012.03.001) e si basa su integrazione fuzzy di indici spettrali (e.g. combinazioni delle bande spettrale del sensore S2). L’algoritmo è stato applicato esclusivamente sulle «aree vegetate naturali» estratte da Corine Land Cover 2012 e all’interno dei confini del Parco Nazionale del Vesuvio (DGPNM/ MATTM).
I ricercatori IREA sono impegnati a sviluppare nuove metodologie per l’utilizzo integrato sia dei dati ottici che dei dati SAR messi a disposizione dalla costellazione ESA Sentinel per una migliore caratterizzazione degli effetti degli incendi sullo stato della copertura vegetale.
Figura 3 – Parco Nazionale del Vesuvio: mappa delle aree percorse dal fuoco ottenute da elaborazione di immagini Sentinel 2A e 2B acquisite nel corso dell’estate 2017. I dati Sentinel 2 sono copyright di Copernicus (2017). Perimetro Parco Nazionale (DGPNM/MATTM).
Al Convegno sono intervenuti, oltre agli esperti del mondo della ricerca e delle istituzioni direttamente coinvolte nelle attività di prevenzione e controllo, l’On. Gian Luca Galletti (Ministro dell’ambiente, tutela territorio e mare) e l’ On. Maurizio Martina (Ministro politiche agricole alimentari e forestali) a sottolineare l’importanza del fenomeno e della loro prevenzione, della lotta antincendio forestale e del ripristino delle foreste bruciate.
Nel corso del Congresso mondiale della "International Fuzzy Systems Association" (IFSA) tenutosi dal 27 al 30 Giugno a Otsu, Gloria Bordogna, Primo ricercatore dell’IREA, è stata nominata IFSA Fellow. Il titolo, riservato a coloro che hanno contribuito in modo rilevante e hanno avuto un impatto significativo sulla ricerca connessa alla logica fuzzy, le è stato consegnato alla Conferenza dell'associazione europea EUSFLAT (European Society for Fuzzy Logic and Technology), tenutasi a Varsavia l'11-15 settembre 2017.
Gloria Bordogna lavora da molti anni nel campo degli sviluppi applicativi della teoria dei Fuzzy Set che consente la modellazione dell’incertezza e dell’imprecisione dell’informazione nei sistemi di information retrieval, nelle basi di dati e nei sistemi informativi geografici con metodi di soft computing, con applicazioni riguardanti la rappresentazione di contenuti testuali, i linguaggi di interrogazione flessibili, i metodi di analisi di informazioni testuali e geografiche su Web e nelle reti sociali.
Mercoledì 13 settembre alle ore 17:00 a Matera, presso l'ex Ospedale San Rocco (Chiesa di Cristo Flagellato) si terrà la presentazione del volume Sensing the Past. From artifact to historical site curato da Nicola Masini dell'Ibam Cnr e Francesco Soldovieri dell'Irea Cnr.
Sensing the Past. From artifact to historical site presenta un survey delle tecnologie e metodologie scientifiche, dalla diagnostica al telerilevamento, dalla geofisica all'Ict, per le diverse applicazioni nel campo dei beni culturali: dalla ricerca archeologica all'analisi e monitoraggio dei rischi, dalla conservazione alla fruizione valorizzazione.
Il volume è anche il risultato di un dibattito decennale animato dagli stessi curatori attraverso sessioni di convegno, workshops e numeri speciali di riviste internazionali, sulle diverse questioni inerenti le "sensing technologies" quali il grado di operatività, l'interpretazione dei dati, la capacità delle tecnologie nel fornire risposte adeguate alle molteplici domande che la storia, l'archeologia e la conservazione dell'eredità culturale pongono.
Alla presentazione del libro saranno presenti, oltre ai curatori del volume, Aurelia Sole, magnifica rettrice dell'Università della Basilicata, Daniele Malfitana, direttore dell'Ibam Cnr, Riccardo Lanari, direttore dell’Irea Cnr, Gisella Capponi, direttrice dell’Istituto superiore per la conservazione e il restauro – Mibact e Antonio Sgamellotti, accademico dei Lincei. A moderare l’incontro Antonella Guida, direttrice della scuola di architettura dell’Università della Basilicata.
Organizzato da: Cnr - Istituto per i beni archeologici e monumentali e CNR - Istituto per il rilevamento elettromagnetico dell'ambiente In collaborazione con Soprintendenza archeologica belle arti e paesaggistica (Sabap) della Basilicata e Università degli studi della Basilicata
Referente organizzativo: Nicola Masini C.da S. Loja - 85050 Tito Scalo (PZ) Questo indirizzo e-mail è protetto dallo spam bot. Abilita Javascript per vederlo. 0971 427 321
Modalità di accesso: ingresso libero
Vedi anche:
Il programma della presentazione
Il comunicato con focus sul volume
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A seguito del terremoto di Ischia del 21 agosto 2017, i ricercatori del CNR-IREA hanno misurato i movimenti permanenti del terreno grazie ai satelliti europei Sentinel-1 e italiani COSMO-SkyMed. È stato evidenziato un abbassamento del suolo con un valore massimo di circa 4 centimetri localizzato in un’area a ridosso di Casamicciola Terme.
Nell’emergenza post terremoto il Dipartimento della Protezione Civile (DPC), fin dalle primissime ore dopo il sisma, ha attivato il Consiglio Nazionale delle Ricerche - Istituto per il Rilevamento Elettromagnetico dell’Ambiente (CNR-IREA) di Napoli, in qualità di centro di competenza nel settore dell’elaborazione dei dati radar satellitari, per un’analisi volta alla misura dei movimenti del suolo conseguenti al sisma.
Utilizzando i dati radar dei satelliti europei Sentinel-1 (S1), del programma europeo Copernicus, e quelli della costellazione italiana COSMO-SkyMed (CSK), dell’Agenzia Spaziale Italiana (ASI) - centro di competenza per le acquisizioni ed utilizzo dei dati satellitari - e del Ministero della Difesa, un team di ricercatori del CNR-IREA ha misurato con alta precisione i movimenti permanenti del suolo originati durante il terremoto, utilizzando la tecnica dell'Interferometria SAR Differenziale. Tale tecnica consente, confrontando immagini radar acquisite prima dell’evento con immagini successive al sisma, di misurare, lungo la linea di vista (LOS, Line of Sight) del sensore, lo spostamento del suolo avvenuto nell’intervallo temporale intercorso fra le due acquisizioni, con accuratezza centimetrica. Inoltre, disponendo dei passaggi da orbite differenti (ascendenti e discendenti) è possibile ricostruire anche la componente Verticale del campo di deformazione rilevato.
In Tabella 1 sono riportate le coppie interferometriche di immagini radar i cui risultati vengono mostrati di seguito. Si noti però che le coppie riportate in Tabella 1 sono solo una parte di quelle effettivamente elaborate dal CNR-IREA.
Tabella 1: Coppie interferometriche co-sismiche relative al terremoto di Ischia
| Sensore | Coppia interferometrica | Lunghezza d’onda [cm] | Baseline perpendicolare [m] | Orbita |
| S1 | 16082017 – 22082017 | 5.5 | 7 | DISC |
| S1 | 16082017 – 22082017 | 5.5 | 55 | ASC |
| S1 | 17082017 – 23082017 | 5.5 | 108 | ASC |
| CSK | 19082017 – 23082017 | 3.1 | 67 | DISC |
In Figura 1 sono mostrate le mappe di spostamento co-sismico in LOS ottenute a partire dalle coppie di dati S1 e CSK riportati in Tabella 1, calcolate nei pixel caratterizzati da una migliore qualità del segnale interferometrico (denominati pixel coerenti). Sebbene siano presenti nelle quattro mappe di spostamento alcuni effetti legati ad artefatti atmosferici, in tutte risulta evidente una zona caratterizzata da un effetto di allontanamento dal radar (rappresentata in colore rosso), a circa un chilometro a sud-ovest dell’area di Casamicciola Terme.
Figura 1 – Mappe di deformazione (in LOS) ottenute a partire dai dati SAR Sentinel-1 (S1) e COSMO-SkyMed (CSK). (a) mappa ottenuta dalla coppia interferometrica S1 ascendente relativa all’intervallo 16082017 – 22082017; (b) mappa ottenuta dalla coppia interferometrica S1 discendente relativa all’intervallo 16082017 – 22082017; (c) mappa ottenuta dalla coppia interferometrica S1 ascendente relativa all’intervallo 17082017 – 23082017; (d) mappa ottenuta dalla coppia interferometrica CSK discendente relativa all’intervallo 19082017 – 23082017.
I dati S1 sono copyright di Copernicus (2017). I dati CSK sono copyright di ASI (2017).
Grazie all’utilizzo congiunto delle mappe di deformazione di Figura 1 ottenute da orbite ascendenti (per le quali i satelliti si spostano da Sud a Nord) e discendenti (da Nord a Sud), è stato poi possibile stimare la componente Verticale degli spostamenti del suolo rilevati. Essa viene mostrata in Figura 2, rappresentandola sia con una vista in pianta, sia con una vista 3D. In particolare, è stato rilevato un abbassamento del suolo fino ad un massimo di 4 centimenti in un’area (rappresentata in colore rosso) a ridosso di Casamicciola Terme, la più colpita dai crolli.
Tali risultati confermano quanto già riscontrato a seguito delle prime rilevazioni satellitari effettuate dal CNR-IREA, e sono stati condivisi anche con l’Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia (INGV), in uno scenario di fattiva e proficua collaborazione. Inoltre, le deformazioni rilevate sono consistenti con la localizzazione del terremoto presentata dall’INGV il 25 agosto 2017.
Figura 2 – Componente verticale degli spostamenti del suolo stimata a partire dai risultati mostrati in Figura 1.: a) vista in pianta; b) vista in 3D. La stella bianca indica la posizione dell’epicentro a seguito della localizzazione del terremoto presentata il 25 agosto 2017. I dati S1 sono copyright di Copernicus (2017). I dati CSK sono copyright di ASI (2017).
Si segnala che ottenere in tempi brevi un quadro sinottico delle deformazioni e degli spostamenti del suolo causati da un sisma nell’area epicentrale rappresenta uno degli obiettivi del Dipartimento della Protezione Civile, durante un’emergenza sismica. In questo caso specifico i risultati ottenuti sono frutto della lunga e consolidata collaborazione fra il Dipartimento e i propri Centri di Competenza – in questo caso CNR-IREA e ASI. Sulla base delle loro competenze, questi centri supportano il DPC nell’utilizzo dei dati e delle informazioni satellitari e nella loro integrazione con i dati in situ forniti dagli altri Centri di Competenza. Quest’attività ha permesso lo sviluppo di prodotti, metodi e procedure che hanno migliorato le capacità del Servizio Nazionale della Protezione Civile nella risposta all’emergenza.
Al link seguente IREA_video_deformazioni_Ischia.zip è possibile scaricare un video preparato dall'Irea-Cnr e un file di descrizione.
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L’IREA, in collaborazione con l’Istituto di Fisica Applicata Nello Carrara (IFAC-CNR) e la Società Italiana di Ottica e Fotonica (SIOF), sta organizzando a Napoli la XIV edizione di Europt(r)ode, una delle più importanti conferenze a livello mondiale nel campo dei sensori ottici per applicazioni chimiche e biologiche.
E’ aperta la sottomissione dei contributi. Per maggiori informazioni vai al sito di Europtrode XIV
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