Maria Consiglia Rasulo

Maria Consiglia Rasulo

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open lab 2014

Anche quest’anno l’IREA ha voluto dare il suo contributo a Futuro Remoto, la manifestazione di divulgazione della cultura scientifica e tecnologica promossa da Città della Scienza di Napoli, aderendo al festival diffuso in città. Questa XXVIII edizione, che si è svolta dal 31 ottobre al 9 novembre, ha previsto infatti l’apertura dei più importanti Istituti di ricerca e delle Università di Napoli ad una classe delle scuole napoletane e campane.

Nell’ambito della manifestazione l’IREA ha ospitato una 3° classe del Liceo Scientifico Statale "Renato Caccioppoli" di Napoli sul tema Tecnologie radar per il monitoraggio dell’ambiente e del mare. Nel corso della visita gli studenti sono stati coinvolti in attività che li hanno entusiasmati e divertiti. I ragazzi hanno prima appreso i principi base di funzionamento di alcuni sistemi radar non convenzionali, ovvero diversi da quelli comunemente usati per la gestione del traffico aereo e marittimo. In particolare, è stato loro illustrato come è possibile usare un sistema radar per ottenere informazioni sullo stato del mare, ovvero sulle correnti superficiali e sulla batimetria del fondale marino, e come funziona il georadar, un sistema radar progettato per localizzare oggetti in mezzi diversi dall'aria come sabbia, cemento, terreno.

I ragazzi hanno poi potuto direttamente verificare, grazie ad una esperienza di misura in laboratorio, come è possibile ottenere immagini ad alta risoluzione delle caratteristiche geometriche di oggetti non direttamente visibili utilizzando essi stessi un radar olografico. Infine gli studenti hanno potuto partecipare ad un esperimento per la rilevazione della frequenza del respiro mediante un prototipo di bioradar, un particolare radar progettato per monitorare alcuni parametri fisiologici quali respirazione e battito cardiaco.

 

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modellazioneI processi geofisici che avvengono a diversi chilometri sotto la superficie terrestre, come il movimento di una faglia sismogenetica, l'accumulo di magma, la variazione di pressione nei serbatoi magmatici, provocano in molti casi deformazioni della superficie terrestre che possono essere misurate con metodi geodetici e con tecniche di telerilevamento come quelle SAR interferometriche (InSAR). I risultati di tali misure e la successiva modellazione geofisica delle sorgenti, causa delle deformazioni, possono fornire informazioni fondamentali per la valutazione del rischio vulcanico e sismico e per la corretta pianificazione delle attività umane e del territorio.

E’ possibile modellare le sorgenti di deformazione mediante approcci analitici e numerici. Nella modellazione analitica i modelli più diffusi riescono a riprodurre la deformazione osservata in maniera sufficientemente realistica utilizzando funzioni semplici caratterizzate da un numero limitato di parametri. Sebbene in questi approcci semplificati vengano trascurati diversi aspetti (le proprietà del magma all'interno della sorgente, tra cui la sua compressibilità, le asperità lungo il piano di faglia, le eterogeneità crostali), i modelli analitici costituiscono comunque un valido strumento per una valutazione preliminare della localizzazione e delle caratteristiche geometriche delle sorgenti che hanno generato la deformazione osservata, informazioni ottenute grazie all’inversione dei dati di deformazione superficiale misurati (InSAR, GPS, EDM, tiltmetria, ecc…).

La modellazione numerica è uno strumento avanzato in grado di consentire simulazioni realistiche dei processi geofisici mediante l’utilizzo di informazioni eterogenee e di efficienti metodi matematici. Esistono diverse tecniche di modellazione numerica; quella generalmente in uso nelle Scienze della Terra è la tecnica FEM (Finite Element Method). L’incremento esponenziale delle conoscenze sui sistemi geofisici e lo sviluppo tecnologico degli strumenti di calcolo numerico hanno consentito l’implementazione di modellazioni sempre più complesse, capaci di rappresentare la variabilità spazio temporale delle grandezze fisiche che condizionano l’evoluzione di un sistema naturale. In questo contesto la modellistica multi fisica agli elementi finiti rappresenta una nuova frontiera per la comprensione dell’evoluzione spazio temporale dei diversi contesti geodinamici quali le aree vulcaniche, sismiche e quelle affette da fenomeni di dissesto idrogeologico.

L’IREA è impegnata nello sviluppo di attività di ricerca sul tema della modellazione geofisica di dati telerilevati e geodetici; tali attività hanno già fornito importanti risultati nell’ambito dello studio dei principali eventi sismici che hanno colpito il territorio nazionale negli ultimi anni.Rilevanti sono stati anche i risultati relativi all’analisi dei principali vulcani italiani e di vari altri siti vulcanici di grande interesse scientifico.

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Anche quest’anno l’IREA partecipa a Futuro Remoto, una delle più importanti e consolidate manifestazioni europee di divulgazione della cultura scientifica e tecnologica. Il tema di questa XXVIII edizione, intorno alla quale si articoleranno eventi, conferenze, incontri con scienziati, visite a laboratori scientifici e a musei, è “Il Mare”. 

L’IREA contribuirà a questo grande evento di scienza e cultura con un incontro con gli studenti sul tema Tecnologie radar per il monitoraggio dell’ambiente e del mare, che si terrà il 7 novembre alle ore 10.00 presso la sede dell’Istituto in via Diocleziano 328, Napoli.

Durante la visita gli studenti potranno conoscere il principio di funzionamento di alcuni sistemi radar non convenzionali, ovvero diversi da quelli comunemente usati per la gestione del traffico aereo e marittimo. In particolare, sarà loro illustrato come è possibile usare un sistema radar per ottenere informazioni sullo stato del mare, ovvero sulle correnti superficiali e sulla batimetria del fondale marino, e verrà mostrato come funziona il georadar, un sistema radar progettato per localizzare oggetti in mezzi diversi dall'aria come sabbia, cemento, terreno. Inoltre, gli studenti potranno verificare, grazie ad una esperienza di misura in laboratorio, come è possibile ottenere immagini ad alta risoluzione delle caratteristiche geometriche di oggetti non direttamente visibili utilizzando essi stessi un radar olografico.

 



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MNP CS

Nel corso della XX Riunione Nazionale di Elettromagnetismo tenutasi a Padova dal 15 al 18 settembre la dottoressa Rosa Scapaticci, assegnista di ricerca dell’IREA, è stata insignita insieme all’ing. Martina Bevacqua, studentessa di dottorato presso l'Università Mediterranea di Reggio Calabria, del Premio Barzilai, il prestigioso riconoscimento conferito dalla SIEm (Società Italiana di Elettromagnetismo) al migliore lavoro proposto alla Riunione da autori di età inferiore ai 35 anni.

Il premio è stato conferito al lavoro 'Exploiting compressive sensing in Magnetic Nano Particle enhanced MWI for breast cancer imaging’ nel quale le giovani studiose hanno proposto una metodologia di elaborazione in grado di migliorare le prestazioni di una innovativa tecnica per la diagnostica a microonde del tumore al seno, sviluppata presso l’IREA nell’ambito del progetto MERIT.

Tale tecnica diagnostica sfrutta in modo congiunto i campi elettromagnetici alle frequenze di microonde quale strumento di indagine non invasivo e non nocivo e le nanoparticelle magnetiche quale agente di contrasto. Queste ultime, “funzionalizzate” mediante opportune procedure biochimiche, sono infatti in grado di addensarsi nei soli tessuti tumorali ed indurre una variazione selettiva delle proprietà magnetiche. Data la natura dei tessuti umani, che non presentano intrinsecamente proprietà magnetiche, questa “marcatura” consente di ottenere una tecnica diagnostica altamente affidabile. 

La metodologia proposta dalle autrici, che ne hanno analizzato le potenzialità mediante un’ampia campagna di simulazioni numeriche riscontrando il miglioramento delle prestazioni rispetto alle tecniche standard finora utilizzate, può consentire notevoli vantaggi quali la capacità di identificare lesioni di piccole dimensioni, fattore cruciale nella diagnostica precoce, o di apprezzare la morfologia della lesione, informazione utile ai clinici per individuarne la tipologia. 

 



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locandina convegno ICEmB

Sono disponibili sul sito dell’ICEmB, il Centro Interuniversitario di ricerca sulle Interazioni fra Campi Elettromagnetici e Biosistemi di cui l’IREA è una delle Unità di Ricerca, gli Atti del III Convegno Nazionale “Interazioni tra Campi Elettromagnetici e Biosistemi” tenutosi a Napoli dal 2 al 4 luglio 2014. Obiettivo del Convegno è stato stimolare il confronto tra i ricercatori appartenenti a discipline diverse (ingegneristiche, fisiche, biologiche e mediche) operanti nel settore del bioelettromagnetismo, offrire una fotografia dello stato dell’arte della ricerca nel settore in Italia e fornire una base per l’orientamento verso sviluppi futuri.

Chair del Convegno è stata la prof.ssa Rita Massa dell’Università di Napoli “Federico II e Associata all’IREA; la dott.ssa Maria Rosaria Scarfì, Primo Ricercatore dell’IREA, ha fatto parte del Comitato Tecnico Scientifico e la dott.ssa Olga ZeniRicercatore dell’IREA, è stata membro del Comitato Tecnico Scientifico e della Segreteria Scientifica. 

 



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JGEFrancesco Soldovieri, ricercatore dell’IREA, insieme a Giovanni Leucci e Raffaele Persico dell’IBAM-CNR, ha ricevuto lo scorso 16 giugno il ‘Journal of Geophysics and Engineering Best Paper Award’.

Il riconoscimento premia uno degli undici articoli selezionati nel primo decennio di vita della rivista per la loro rilevanza scientifica e l'impatto in termini di citazioni.

L'articolo in questione, dal titolo ‘Detection of fractures from GPR data: the case history of the Cathedral of Otranto’ tratta il tema della diagnosi non invasiva per lo studio dello stato di conservazione delle colonne ‘portanti’ presenti all'interno della Cripta della Cattedrale di Otranto (Le). Il carattere innovativo dell'articolo riguarda l'impiego di una procedura avanzata di data processing basata sulla tomografia a microonde, capace di ottenere immagini dello stato interno delle colonne facilmente interpretabili dagli utenti.

Pubblicato nel 2007, l’articolo rappresenta un lavoro molto citato nell'ambito della comunità scientifica della geofisica applicata ai beni monumentali.

 

 



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La prestigiosa rivista di Signal Processing della IEEE, Signal Processing Magazine, ha riservato nel numero di Luglio 2014 uno Special Issue dal titolo “Recent Advances in Synthetic Aperture Radar Imaging”, dedicato ai più significativi sviluppi recenti nei campi delle tecniche di elaborazione e delle applicazioni dei dati SAR.

Gianfranco Fornaro, Primo ricercatore dell’IREA, è uno dei Guest Editor di questo numero speciale insieme ad altri tre autorevoli esperti internazionali nel settore. Gli articoli dello Special Issue forniscono una review dei metodi di telerilevamento con sensori a microonde Radar ad Apertura Sintetica (SAR), descrivendone il panorama applicativo, ed includono spunti per linee di sviluppo future.

L’IREA è coinvolta in modo specifico sul tema della tomografia SAR, in collaborazione con l’Università di Pisa, per applicazioni a scenari complessi come quelli urbani e le infrastrutture, e in collaborazione con  Seconda Università di Napoli, per le tecniche SAR in scenari non convenzionali, tra cui imaging del sottosuolo e through-wall-imaging.

La copertina del numero speciale è dedicata proprio ai risultati ottenuti dall’IREA in collaborazione con l’Agenzia Spaziale Tedesca (DLR)  nella ricostruzione dei singoli edifici attraverso la Tomografia SAR. La rilevanza della tecnologia proposta e sviluppata presso l’IREA è ampiamente riconosciuta dalla comunità scientifica e testimoniata da diversi premi a livello internazionale.

Il numero speciale è consultabile all’indirizzo:

http://ieeexplore.ieee.org/xpl/tocresult.jsp?isnumber=6832726

 

 



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Sicurezza, monitoraggio di foreste, stima della biomassa e dell’umidità dei suoli, ghiacciai, archeologia, geologia, esplorazioni planetarie: sono alcune delle applicazioni del radar in banda P, un sistema di proprietà dell'Agenzia spaziale italiana (Asi), realizzato dal Corista e sperimentato con la partecipazione dell’Istituto per il rilevamento elettromagnetico dell’ambiente del Cnr, il Politecnico di Milano e l’Università di Trento

figura SAR P-band smallE’ stata completata con successo l'attività di ricerca e sviluppo finalizzata alla realizzazione e sperimentazione di un sistema radar multifrequenza operante in banda P (frequenze inferiori ad 1 GHz), in particolare nelle bande VHF e UHF, di proprietà dell'Agenzia Spaziale Italiana (ASI). Il sistema, realizzato dal Consorzio di Ricerca su Sistemi di Telerilevamento Avanzati (CORISTA) e sperimentato con la partecipazione dell’Istituto per il Rilevamento Elettromagnetico dell’Ambiente del CNR, il Politecnico di Milano e l’Università di Trento, è costituito da un sensore "sounder", operante alla frequenza di 150 MHz, e da due sensori "imager" operanti alle frequenze di 450 e 900 MHz. Grazie all'impiego di frequenze più basse rispetto a quelle delle bande "classiche" L, C ed X, il sistema radar realizzato permette di acquisire informazioni anche sullo strato sub-superficiale dell'area investigata. 

La capacità penetrativa dei radar in banda P presenta interessanti ricadute sia in ambito scientifico (esplorazione planetaria e della Terra, comprensione delle dinamiche di ecosistema, studio dello spessore dei ghiacci) sia applicativo (individuazione nel sottosuolo di installazioni otticamente nascoste sia intenzionalmente - applicazione più propriamente militare - sia per cause naturali - p.es. reperti archeologici o ricerche post frane).
 
 

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L’interesse della Difesa verso l’esplorazione del potenziale offerto dall'impiego militare della banda P ha permesso, tramite i velivoli messi a disposizione dal Centro Sperimentale Volo dell’Aeronautica Militare, di effettuare la sperimentazione del radar, attraverso due campagne di volo, finalizzata ad investigare lo spettro applicativo di tale banda di frequenze con particolare riguardo all’analisi di aree terrestri.

Nell’ambito dell’esperimento l’IREA ha condotto le elaborazioni dei dati necessarie a fornire al radar in banda P la capacità di discriminare gli oggetti al suolo con dettaglio paragonabile a quello dell’occhio umano. Tali elaborazioni richiedono operazioni complesse di trattamento del segnale che, nel caso specifico di installazione su elicottero, hanno riguardato soprattutto la compensazione accurata degli errori di moto della piattaforma. “La capacità penetrativa dei radar in Banda P, ovvero di vedere in 3D anche attraverso la vegetazione o nel sottosuolo”, affermano Gianfranco Fornaro e Francesco Soldovieri, primi Ricercatori dell’IREA che hanno coordinato le attività dell’elaborazione dei dati sia della componente imager che sounder e la generazione delle immagini tra cui quella riportata in figura, “ha applicazioni rilevanti per la sicurezza, il monitoraggio di foreste, la stima della biomassa e dell’umidità dei suoli, come pure per i ghiacciai, l’archeologia, la geologia e le esplorazioni planetarie.”

 

News ASI

Comunicato stampa CNR

 



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L’ampia diffusione dei fenomeni franosi, causata da cambiamenti climatici, uso incontrollato del suolo, urbanizzazione e deforestazione, è causa di un elevato numero di vittime e di ingenti danni economici. In Italia, in particolare, gli eventi franosi sono tra le principali cause di morte per calamità naturali.

È quindi evidente la necessità di approntare efficaci misure di prevenzione e mitigazione del rischio da frana tramite una conoscenza dettagliata della cinematica dell’evento franoso e in particolar modo della distribuzione lungo la massa in movimento delle velocità di spostamento.

frana di IvancichIn tale contesto, ricercatori dell’IREA (Istituto per il Rilevamento Elettromagnetico dell’Ambiente) e dell’IRPI (Istituto di Ricerca per la Protezione Idrogeologica) hanno condotto uno studio sulla frana di Ivancich, nella città di Assisi, sfruttando dati acquisiti dai sensori SAR montati a bordo dei satelliti ERS ed ENVISAT dell’Agenzia Spaziale Europea (ESA) e COSMO-SkyMed dell’Agenzia Spaziale Italiana (ASI). In particolare, è stata utilizzata un’innovativa tecnica DInSAR sviluppata dall’IREA, denominata SBAS (Small BAseline Subset), che consente di generare mappe di velocità e serie storiche di deformazione in aree molto vaste sfruttando grandi archivi di dati SAR satellitari. I risultati ottenuti, validati con misure inclinometriche, sono stati utilizzati poi dai ricercatori dell’IRPI per analizzare l’evoluzione degli spostamenti del pendio instabile in un intervallo temporale di circa 20 anni.

La disponibilità di un così ampio archivio di dati SAR ha permesso di studiare con grande livello di dettaglio la relazione tra il fenomeno franoso e relativi fattori innescanti, quali le piogge, evidenziando l’assenza di correlazione tra queste ultime e i movimenti del suolo misurati da satellite. Inoltre, le misure di deformazione ottenute dall’analisi SBAS-DInSAR, opportunamente integrate con informazioni geologiche e dati in sito, hanno reso possibile lo sviluppo di un modello bidimensionale della frana, basato su un approccio agli Elementi Finiti, in grado di simulare l’evoluzione cinematica del fenomeno e, quindi, migliorarne la comprensione.

La ricerca è stata condotta nell’ambito del progetto FP7 DORIS e attualmente prosegue nell’ambito del progetto FP7 LAMPRE. I risultati di tale studio, riportati anche sul sito web dell’ESA (https://earth.esa.int/web/guest/pi-community/results), sono stati presentati nell’articolo scientifico "Enhanced landslide investigations through advanced DInSAR techniques: The Ivancich case study, Assisi, Italy", autori: Fabiana Calò, Francesca Ardizzone, Raffaele Castaldo, Piernicola Lollino, Pietro Tizzani, Fausto Guzzetti, Riccardo Lanari, Maceo-Giovanni Angeli, Fabrizio Pontoni, Michele Manunta, pubblicato sulla rivista internazionale Remote Sensing of Environment 142 (2014) 69-82

Nella figura sono presentati i risultati più significativi relativi al fenomeno franoso analizzato. In particolare, in A è mostrata la mappa di velocità di deformazione ottenuta elaborando i dati dei satelliti ERS ed ENVISAT. Tali misure sono state validate con successo, utilizzando un dataset indipendente di misure inclinometriche effettuate lungo il pendio instabile (B). In C, sono riportati alcuni esempi di danni ad edifici e strade urbane rilevati durante campagne in sito. Infine, in D sono presentati i dati di pioggia raccolti nei pluviometri di Bastia Umbria e Cannara, utilizzati per valutare l’impatto delle precipitazioni sui movimenti del pendio.

Inoltre è stato sviluppato un modello bidimensionale agli Elementi Finiti della frana oggetto di studio. Il modello simula l’evoluzione cinematica del fenomeno franoso e quindi, unitamente alle misure di deformazione in superfice, consente di migliorare la comprensione dello stesso.
 

Ivancich

 

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“Space, a driver for competitiveness and growth”

27-28 February 2014 - Bari, Italy

space4you“SPACE4YOU” è l’evento internazionale organizzato a Bari il 27-28 febbraio 2014 da Regione Puglia e NEREUS, the Network of European Regions Using Space Technologies.

Durante i due giorni di conferenze, spazi espositivi e workshop con i rappresentanti di Commissione Europea, Agenzie Spaziali, Università ed Enti di Ricerca e delle Regioni europee coinvolte in NEREUS per dibattere sul tema “Space, a driver for competitiveness and growth”, è stata evidenziata l’importanza delle tecnologie spaziali nella vita di tutti i giorni. I relatori hanno inoltre dimostrato quanto sia cruciale per le regioni europee l’utilizzo delle competenze e le applicazioni nel settore Spazio, al fine di favorire nuove opportunità di business e affrontare gli obiettivi sociali, economici e ambientali con strumenti efficienti e sostenibili.

Il programma includeva sessioni speciali per coinvolgere gli utenti finali, sessioni tematiche, tavole rotonde ed eventi speciali. La conferenza è stata anche l’occasione per stimolare e promuovere una strategia, a partire dal 2014, tesa a rinforzare un utilizzo continuo e sistematico dei dati e delle tecnologie spaziali in Europa.

In particolare, IREA-CNR ha presentato alcune attività di ricerca in due sessioni tematiche. Nella Sessione Space for Environment& Sustainable Energy, Massimo Antoninetti ha presentato le tecnologie di Osservazione della Terra utilizzate nel corso di due progetti di ricerca coordinati da IREA a supporto delle settore agro-alimentare nella Regione Lombardia. Il primo progetto Space4Agri viene finanziato nell’ambito dell’accordo quadro fra Regione Lombardia e CNR, il secondo progetto, ERMES, è invece finanziato dal 7 Programma Quadro della Commissione Europea.

Nella Sessione Space for Transport & Infrastructures, Francesco Soldovieri ha illustrato i risultati e le prospettive del progetto "Integrated System for Transport Infrastructures surveillance and Monitoring by Electromagnetic Sensing” (ISTIMES) finanziato nel 2007 dall’Unione Europea nell’ambito della Joint Call ICT-Security. Il progetto, della durata di tre anni con termine giugno 2012, ha riguardato l’integrazione di tecnologie di Osservazione della Terra e di rilevamento a terra per il monitoraggio e la rapida valutazione dei danni di infrastrutture di trasporto di interesse strategico. Il progetto ha ricevuto da parte della Commissione Europea i flags di: Highlight as a success/case story; High visibility/media attractive project; Substantial R&D breakthrough character .

Una delle attività di ricerca irea

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