Maria Consiglia Rasulo

Maria Consiglia Rasulo

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Geospatial Artificial Intelligence horizontal lightGloria Bordogna e Cristiano Fugazza dell’IREA-CNR annunciano la call dello Special Issue "Artificial Intelligence for Multisource Geospatial Information" dell’International Journal of GeoInformation (IJGI), una rivista internazionale open access peer-reviewed pubblicata da MDPI.

Il numero speciale è dedicato alla raccolta di contributi di ricerca originali incentrati sulla definizione e l'applicazione dei metodi di Intelligenza Artificiale per l'acquisizione, il filtraggio, la gestione, l'analisi, la ricerca e la visualizzazione di informazioni geospaziali da più fonti, ovvero geo big data. Le applicazioni chiave sono l'osservazione della Terra per il monitoraggio territoriale e il rilevamento dei cambiamenti, comprese le dinamiche di uso urbano e del territorio e la rilevazione di anomalie; l'individuazione, la caratterizzazione, il monitoraggio e la previsione delle condizioni e abitudini sociali riguardanti, ad esempio, luoghi di povertà, mobilità dei cittadini, lavoro e attività ricreative; rilevamento e previsione degli eventi per la preparazione e la gestione delle emergenze. Questo campo, chiamato anche intelligenza artificiale geospaziale (o geoAI), applica molte tecniche dell'intelligenza artificiale più generale (AI), come apprendimento automatico e profondo, rappresentazione e analisi semantica, knowledge discovery, data mining e soft computing. Tuttavia, le specificità e l'importanza della dimensione geospaziale, la sua eterogeneità, la necessità di rappresentare una semantica distinta dell'informazione georiferita, nonché di analizzare il ruolo dei cambiamenti temporali pone nuove sfide e opportunità che l'IA deve affrontare.

La scadenza per la sottomissione degli articoli è il 31 marzo 2020.

Per tutte le informazioni vai a questo link.

 


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rsz award

Nell’ambito del Simposio annuale del programma di cooperazione Dragon 4 tra l’Agenzia Spaziale Europea (ESA) ed il Ministry of Science and Technology (MOST) of China, tenutosi a Lubiana (Slovenia) dal 24 al 28 Giugno 2019, l’ing. Pietro Mastro, tirocinante in formazione presso l’IREA-CNR nel campo del Telerilevamento sul tema “Studio e sviluppo di algoritmi per l’elaborazione di segnali radar ad apertura sintetica”, ha ricevuto un premio per la migliore presentazione nella sessione poster nella sessione “Solid Earth and Disaster Risk Reduction Terrain Motion and Urban/Infrastructures Assessment.

Nella presentazione, dal titolo "Exploitation of a Multi-Grid Differential SAR Interferometry (DInSAR) Approach for the Investigation of Large-Scale Earth’s Surface Deformation: Experiments on the Pearl River Delta (PRD) Region” (autori, Pietro Mastro, Francesco Falabella, Qing Zhao, Carmine Serio, Antonio Pepe), l'ing. Mastro ha esposto i risultati delle ricerche e degli studi condotti per lo sviluppo di una tecnica di analisi di dati di Osservazione della Terra operante a diverse scale di risoluzione spaziale.

Lo studio ha avuto l’obiettivo di mostrare come l’uso di “griglie” di punti di misura a diverse scale spaziali di osservazione permetta di migliorare significativamente i tempi di calcolo necessari per generare mappe di deformazione del suolo. L’algoritmo permette di analizzare congiuntamente segnali di deformazione associati a fenomeni eterogenei, dallo studio delle deformazioni di singole strutture in zone urbane sino all’analisi di deformazioni del terreno a scala regionale o continentali. Lo studio preliminare è stato condotto sull’area del Pearl River Delta, China, con particolare riferimento all’area di Hong Kong usando una sequenza di immagini radar ad apertura sintetica acquisite dai sensori Sentinel-1A/B del programma Copernicus dell’Unione Europea.

La Figura 1 mostra una mappa di deformazione “multi-scalare”, ottenuta “integrando” informazioni ottenute a tre diverse scale di risoluzione spaziale (da 30 m x 30 m a circa 200 m x 200 m) della zona di Hong Kong.  

 

Hong Kong

Figura 1. Mappa di velocità di deformazione media dell'isola di Hong Kong.
 
La Figura 2 mostra, invece, il miglioramento in termini di “data reduction” legato all’applicazione dell’algoritmo sviluppato.
 

Grafico

Figura 2. Grafico a barre del miglioramento della riduzione dei dati da elaborare.

 
Pietro Mastro si è laureato con lode il 28 Febbraio 2019 presso la Scuola di Ingegneria dell’Università degli Studi della Basilicata, occupandosi dello studio di tecniche di elaborazione dati SAR per la generazione di mappe di deformazione in aree soggette a grandi deformazioni, con particolare riferimento alla tecnica Multiple Aperture Interferometry (MAI). Ha, inoltre, contribuito allo sviluppo di una tecnica di filtraggio, in maniera adattiva, del rumore in sequenze di interferogrammi SAR differenziali, presentato alle conferenze IGARSS 2017 ed EUSAR 2018.

 


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fig 1 trasimeno

Presentate al salone dell’aerospazio parigino di Le Bourget le prime immagini di varie aree della Terra, realizzate grazie al potente sensore ottico iperspettrale, montato a bordo del satellite PRISMA dell’Agenzia Spaziale Italiana (ASI), lanciato in orbita il 22 marzo scorso.

A contribuire alla elaborazione dati, anche l’Istituto per il Rilevamento Elettromagnetico dell’Ambiente del Consiglio Nazionale delle Ricerche (CNR-IREA). In particolare, il CNR-IREA ha elaborato i dati sul lago Trasimeno (il più esteso dell’Italia centrale, in Umbria), per valutare la torbidità delle acque superficiali. La mappa (fig. 1) mostra un gradiente di torbidità che varia tra 3 e 6.2 NTU, mentre i valori più alti (in grigio) sono nascosti a causa del riflesso solare che in questa elaborazione preliminare non è stato filtrato. La mappa, inoltre, mostra come le acque siano generalmente meno torbide nella baia sudorientale, dove comunità di macrofite aquatiche (vegetali macroscopicamente visibili) hanno un ruolo anche nel limitare la risospensione dei sedimenti del fondale. PRISMA ha rivelato diversi gradienti di torbidità dell'acqua anche nei laghi più piccoli a sud del Trasimeno (ad esempio Chiusi).

Per le saline di Margherita di Savoia (area protetta della Puglia, nella provincia di Barletta-Andria-Trani, (fig. 2), il sensore è stato testato, invece, per valutare le sue potenzialità di estrarre il segnale proveniente da acque con diversi livelli di sale. In un ultimo esempio, relativo alla costa laziale, PRISMA ha rivelato diversi gradienti di profondità della zona costiera nei pressi di San Felice Circeo (fig. 3).

Nei prossimi mesi queste prime elaborazioni verranno ulteriormente affinate mediante algoritmi dedicati e consentire, quindi, studi verso un’ampia gamma di applicazioni mirate non solo al comparto acquatico ma anche agli ecosistemi terresti, sia naturali sia gestiti dall’uomo. A supporto di questa missione, diversi istituti del CNR, insieme ad ASI e ad altri Enti, stanno sviluppando un importante progetto triennale PRISCAV (Attività scientifica di CAL/VAL della missione PRISMA).

fig 2 saline

saline di Margherita di Savoia

fig 3 costa-lazio

Costa laziale


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5099Il Consiglio Nazionale delle Ricerche ha tra i suoi obiettivi quello di promuovere la cultura scientifica nel sistema scolastico attraverso progetti mirati, iniziative divulgative ed esperienziali. Parte delle attività a supporto delle scuole è dedicata allo sviluppo di percorsi di alternanza scuola-lavoro, istituiti nel 2005 dal Ministero dell'Istruzione dell'Università e della Ricerca (MIUR) per incrementare le capacità di orientamento degli studenti, consentendo loro di acquisire strumenti, competenze e conoscenze utili per il loro futuro. E nel futuro delle nuove generazioni la ricerca può essere una concreta opportunità professionale.

In questo ambito, l’Istituto per il Rilevamento Elettromagnetico dell'Ambiente (IREA) ha condotto quest’anno un progetto di Alternanza Scuola Lavoro con l’Istituto Magistrale Statale “Virgilio” di Pozzuoli sul tema “Osservazione di deformazioni del suolo mediante tecniche di telerilevamento satellitare e analisi vulcanologiche in situ”.

Il percorso formativo ha coinvolto gli alunni della classe IV Q del liceo scientifico. Attraverso lezioni teoriche, attività laboratoriali e attività sul campo, i ragazzi hanno prima appreso i principi base del telerilevamento e dei sensori di immagine Radar. Hanno poi potuto direttamente verificare, grazie ad una esperienza in laboratorio, come è possibile ottenere immagini ad alta risoluzione della superficie terrestre e osservare da satellite i fenomeni geologici che avvengono sulla Terra. Gli studenti hanno poi appreso i principi di base della cartografia e completato il loro percorso con il riconoscimento sul campo di strati particolari dovuti all’eruzione del Vesuvio del 79 d. C. recandosi presso Villa Regina a Boscoreale, Villa Oplonti a Torre Annunziata e agli scavi archeologici di Pompei.

Al termine del percorso gli studenti, divisi in gruppi di lavoro, hanno approfondito aspetti specifici delle attività proposte e il 7 giugno scorso, presso l’aula conferenze dell’Istituto Virgilio, hanno presentato le tematiche oggetto del percorso formativo, mostrando di aver ben colto gli elementi essenziali delle attività e dichiarando di essersi sentiti arricchiti dall'esperienza vissuta.

Con questa esperienza i ragazzi hanno “toccato con mano” cosa si fa in un Istituto di ricerca, in particolare nel campo del telerilevamento per lo studio del territorio e dei rischi ambientali. Lavorare a contatto con giovani studenti, incoraggiando e stimolando la loro curiosità, accoglierli nella propria struttura è un’esperienza importante non solo per i giovani, in vista anche delle loro scelte future, ma è molto stimolante ed entusiasmante anche per chi la propone e restituisce un senso ancora più profondo al lavoro del ricercatore: la possibilità di raccontare ai giovani una attività lavorativa bella, interessante e inclusiva, e allo stesso tempo sensibilizzare le giovani generazioni nei confronti della scienza e della ricerca, per far capire l’impatto rilevante che essa ha nella vita di tutti i giorni.

 

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acm symposium 2020Negli ultimi 35 anni l'ACM Symposium on Applied Computing (SAC) è stato uno dei forum internazionali principali per gli informatici, gli ingegneri informatici e gli sviluppatori di applicazioni per raccogliere, interagire e presentare il loro lavoro. L'ACM Special Interest Group on Applied Computing (SIGAPP) è l'unico sponsor di SAC. Gli atti del convegno sono pubblicati da ACM e sono anche disponibili online attraverso la biblioteca digitale di ACM.

L’Information Access and Retrieval riguarda la teoria, l'implementazione e la valutazione delle tecnologie di accesso alle informazioni in nuove aree di applicazione e in nuovi contesti.

Appuntamenti importanti:

  • 15 settembre 2019: presentazione di articoli regolari e abstract di ricerca SRC
  • 10 novembre 2019: notifica di accettazione / rifiuto
  • 25 novembre 2019: copie camera-ready di articoli accettati 

Per ulteriori informazioni, scarica la Call for Papers

Premio GTTINell’ambito del Workshop “Radar and Remote Sensing”, promosso dal Gruppo Telecomunicazioni e Tecnologie dell’Informazione (GTTI) e tenutosi a Roma il 30 e 31 maggio 2019, l’ing. Carmen Esposito, assegnista di ricerca presso l'IREA-CNR di Napoli, ha ricevuto il premio riservato ai giovani ricercatori di età inferiore ai 35 anni per la migliore presentazione nella sessione poster.

Nella presentazione, dal titolo "Imaging capabilities of the AXIS Airborne X-band SAR System" (autori: C. Esposito, A. Natale, P. Berardino, G. Palmese, R. Lanari, S. Perna), l’ing. Esposito ha esposto i risultati delle ricerche e degli studi condotti per valutare le capacità di imaging del nuovissimo sistema civile italiano interferometrico Radar ad Apertura Sintetica (SAR) da aereo, operante in banda X. Il sistema, denominato AXISAXIS airborne, (acronimo di Airborne X-band Interferometric SAR) è stato sviluppato dalla società Elettra Microwave s.r.l. nell’ambito di un accordo di collaborazione siglato con l’IREA-CNR nel 2016 con la finalità di svolgere attività di ricerca congiunte.

I sistemi SAR possono essere montati a bordo di piattaforme aeree e satellitari. I sistemi SAR satellitari, contrariamente a quelli aviotrasportati, sono in grado di mappare vaste aree della superficie terrestre. Tuttavia, tali sistemi sono vincolati a seguire orbite rigide e scarsamente riconfigurabili e pertanto possono essere inadeguati per il monitoraggio di eventi caratterizzati da un’elevata variabilità temporale. Questo limite, può essere superato utilizzando sistemi SAR aviotrasportati, i quali garantiscono un’elevata flessibilità operativa e consentono di raggiungere migliori risoluzioni spaziali. Va evidenziato che, nel caso di sensori aviotrasportati, il processo di elaborazione dati è più complesso rispetto al caso satellitare a causa delle instabilità di volo della piattaforma. Queste instabilità, indotte dalle turbolenze atmosferiche, determinano sul dato radar registrato a bordo effetti indesiderati, detti errori di moto, che richiedono un’opportuna compensazione, sia in fase di focalizzazione sia in fase di elaborazione interferometrica del dato stesso. In tale ambito, gli autori del lavoro, afferenti all' IREA-CNR e all' Università di Napoli "Parthenope", hanno realizzato una catena di elaborazione interferometrica di dati SAR d'aereo che è stata testata con successo su dati acquisiti da differenti sensori aviotrasportati operanti a diverse frequenze, ivi compreso il sensore sviluppato da Elettra Microwave s.r.l.

Carmen Esposito si è laureata con lodenel 2012 in Ingegneria delle Telecomunicazioni presso l'Università degli Studi di Napoli "Parthenope". Nel 2015 è stata Visiting Scientist presso la Bradar Indústria S/A,in Brasile, occupandosi dell’elaborazione di dati interferometrici SAR acquisiti da diversi sistemi aviotrasportati e nel 2016 ha conseguito il dottorato di ricerca in Ingegneria dell'Informazione presso l'Università degli Studi del Sannio, discutendo una tesi dal titolo: “Advanced Airborne SAR Interferometry Techniques” . I suoi principali interessi di ricerca riguardano lo studio e lo sviluppo di tecniche avanzate di elaborazione di dati interferometrici SAR acquisiti da piattaforme aviotrasportate e, più recentemente, di calibrazione di antenne radar in camera anecoica.

 


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Individuate le relazioni causa-effetto che hanno determinato lo sciame simico durante l’eruzione laterale dell’Etna del dicembre 2018, culminato con il forte sisma (ML 4.8) del 26 dicembre, grazie ad un approccio multidisciplinare che ha integrato i dati radar satellitari con i dati sismologici e di terreno. Lo studio, condotto da Cnr e Ingv, in collaborazione con Dpc, è stato pubblicato su Geophysical Research Letters.

1fig1La risalita di magma profondo potrebbe essere la causa dello sciame sismico che ha accompagnato l’eruzione laterale dell’Etna del 24-27 dicembre 2018, culminato con il forte terremoto di magnitudo ML 4.8 che il 26 dicembre ha interessato la faglia di Fiandaca nel fianco sud-orientale del vulcano (Figura 1 al lato). A formulare questa ipotesi è uno studio condotto da un team di ricercatori dell’Istituto per il rilevamento elettromagnetico dell’ambiente del Consiglio nazionale delle ricerche (Cnr-Irea, Napoli) e dell’Istituto nazionale di geofisica e vulcanologia (Ingv, Catania e Roma), in collaborazione con il Dipartimento di protezione civile (Dpc, Roma). I risultati della ricerca, "DInSAR analysis and analytical modelling of Mt. Etna displacements: the December 2018 volcano-tectonic crisis", sono stati pubblicati su Geophysical Research Letters (https://doi.org/10.1029/2019GL082467).

“La disponibilità dei dati radar satellitari della costellazione Sentinel-1, del programma europeo Copernicus, e della costellazione COSMO-SkyMed, dell’Agenzia spaziale italiana (Asi) e del Ministero della Difesa", evidenzia Riccardo Lanari, direttore Cnr-Irea, "ha permesso di rilevare, con precisione centimetrica, i movimenti del suolo che hanno interessato l’apparato vulcanico etneo nel corso dell’eruzione del 24-27 dicembre 2018. L’individuazione sia delle sorgenti magmatiche, sia di quelle sismogenetiche, che hanno causato le deformazioni rilevate dai satelliti, è stata possibile grazie ad un approccio multidisciplinare che ha integrato i dati sismologici e di terreno con i dati radar satellitari elaborati da Cnr-Irea” (Figura 2).       

Grazie all’utilizzo di modelli matematici sono state ricostruite le sorgenti vulcaniche e sismiche che hanno generato le deformazioni, riuscendo a mostrare il nesso causale fra eruzione e terremoti. “La modellazione applicata”, afferma Vincenzo De Novellis, ricercatore Cnr-Irea, “ha consentito di distinguere due differenti sorgenti deformative connesse con l’intrusione di magma: una molto superficiale, che ha causato l’apertura delle fessure osservate al suolo da cui è fuoriuscita la colata lavica, ed un’altra molto più profonda (da 3 a 8.5 km) che ha esercitato una tensione sui fianchi del vulcano, innescando il movimento delle faglie e quindi generando i numerosi terremoti registrati dalla rete di monitoraggio dell’Ingv” (Figura 3). 

Che il forte abbassamento del suolo dell’area a ridosso de La Montagnola (circa 3 km a sud della zona dei crateri sommitali dell’Etna) fosse un effetto secondario dell’intrusione magmatica profonda lo si è capito solo grazie alla modellazione. “Con lo stesso approccio”, aggiunge Simone Atzori, ricercatore Ingv, “abbiamo analizzato e quantificato le interazioni avvenute tra la risalita dei magmi e le faglie circostanti, fra cui le strutture di Fiandaca, della Pernicana e di Ragalna”. La comprensione delle relazioni tra intrusioni magmatiche e terremoti rappresenta da sempre una sfida scientifica di estremo interesse, soprattutto per i risvolti che questi studi hanno sulla valutazione della pericolosità sismica e vulcanica.

“E non è detto che sia finita qui”, conclude Marco Neri, primo ricercatore Ingv. “Confrontando le grandi deformazioni del suolo intervenute negli ultimi mesi e la piccola eruzione di dicembre, c’è da pensare che il vulcano abbia ancora energia da spendere, come dimostra la ripresa dell’attività eruttiva del 30 maggio 2019. Si tratta di valutazioni importanti, soprattutto per un territorio densamente urbanizzato come quello etneo, dove quasi un milione di persone vive a stretto contatto con uno dei vulcani più attivi al mondo”.

Tali risultati costituiranno un punto di riferimento per migliorare le stime del rischio in un’area a così alta densità abitativa. 

 

Figura 1. In alto: vista tridimensionale dell’Etna in cui sono rappresentati le fessure eruttive (linee bianche) da dove è fuoriuscita la colata di lava del 24 dicembre (in rosso), i principali lineamenti strutturali del vulcano (linee nere) e il terremoto del 26 dicembre (stella). I cerchi grigi rappresentano gli epicentri dei terremoti avvenuti dal 24 al 27 dicembre. In basso: fotografia acquisita da elicottero da ovest verso est, nella quale è possibile riconoscere le fessure eruttive (linee bianche a tratteggio) e i principali flussi lavici emersi dalle fessure (frecce rosse). SEC: Cratere di Sud-Est; NSEC: Nuovo Cratere di Sud-Est; NEC: Cratere di Nord-Est.

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Figura 2. Vista tridimensionale della componente orizzontale (in direzione Est-Ovest) degli spostamenti del suolo ricostruiti attraverso l’analisi delle immagini radar dei satelliti Sentinel-1 appartenenti alla costellazione del programma europeo Copernicus. Le due frecce bianche indicano la direzione degli spostamenti i cui valori massimi superano i 30 cm verso Ovest e i 50 cm verso Est sulla sommità del vulcano. Nell’area prossima all’epicentro del terremoto del 26 dicembre (indicato con la stella bianca), il massimo spostamento del suolo verso Est è di 14 cm, mentre il corrispondente spostamento verso Ovest è di 17 cm.      

    

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Figura 3. Vista tridimensionale dell’Etna che sintetizza i risultati del modello relativo agli eventi vulcano-tettonici del dicembre 2018. Nello spaccato sono stati rappresentati i due corpi magmatici (dicchi) modellati: uno più superficiale, che ha causato l’apertura delle fessure da cui è fuoriuscita la colata lavica, ed un secondo più profondo, che ha esercitato la tensione sui fianchi del vulcano. I quadratini che compongono i dicchi modellati indicano la maggiore presenza (in rosso) o minore (in rosa chiaro) del magma. Le linee viola rappresentano i piani di faglia calcolati dal modello, mentre quelle nere rappresentano le strutture tettoniche effettivamente affioranti in superficie. Infine, le frecce verdi schematizzano le pressioni esercitate dalle intrusioni magmatiche, che sembrano avere “innescato” il movimento delle faglie, tra cui la faglia di Fiandaca lungo la quale si è verificato il terremoto del 26 dicembre 2018 (l’epicentro è indicato con la stella bianca).

 

Vedi la presentazione dei risultati a questo link 

 

Rassegna stampa

La repubblica - Scienze: L'Etna cambia forma durante l'eruzione. E il satellite lo fotografa, 31 maggio 2019

Le Scienze: Etna: svelata la causa dello sciame sismico durante l'eruzione laterale dell'Etna del dicembre 201831 maggio 2019

lasiciliaweb: La risalita del magma ha provocato il terremoto del 26 dicembre31 maggio 2019

Sky Tg24: Etna, svelata l’origine del terremoto del 26 dicembre1 giugno 2019

 


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Il progetto Fire_cci ha lo scopo di produrre informazioni sulle aree percorse dal fuoco (Burned Areas – BA) da dati acquisiti dai sensori delle missioni ESA Sentinel (Sentinel-1, 2 and 3) a scala globale e regionale/continentale e da dati MODIS e AVHRR-LTDR. I prodotti BA sono principalmente destinati alla modellistica dell’atmosfera e delle dinamiche della vegetazione nel contesto della ESA Climate Change Initiative (CCI). Il progetto vuole rispondere ai requisiti GCOS per derivare serie accurate e di lungo termine di prodotti di aree bruciate e informazioni relative agli incendi della vegetazione. Si tratta infatti di un’estensione dei precedenti progetti Fire cci al periodo 2017-2019, per i sensori già disponibili, e con l’integrazione di prodotti derivati da dati acquisiti dalle missioni più recenti (Sentinel-3). Il progetto è coordinato dall’Università di Alacalà, Spagna, e coinvolge istituti di ricerca e partner tecnologici. All’interno del progetto, IREA è responsabile del WP 4200 - BA Product Validation and intercomparison per la validazione dei prodotti ed il confronto con prodotti BA esistenti ed operativi a scala globale.

Committente: ESA (European Space Agency)

Prime contractor: Università di Alcala (UAH), Spagna

Periodo di attività: 2019 - 2021

Finanziamento IREA:  

Responsabile IREA: Daniela Stroppiana

Tematica: Rischio da incendi

ENVRI-FAIR è la connessione del Cluster ESFRI di Infrastrutture di Ricerca Ambientale (ENVRI) all'European Open Science Cloud (EOSC). Le infrastrutture di ricerca partecipanti (RI) del settore ambientale coprono i sottodomini Atmosfera, Marina, Terra solida e Biodiversità / Ecosistemi e quindi il sistema Terra nella sua piena complessità. L'obiettivo generale è la creazione, da parte di tutte le RI partecipanti, di una serie di servizi dati FAIR che migliorano l'efficienza e la produttività dei ricercatori, supportano l'innovazione, consentono decisioni basate su dati e conoscenze e collegano il Cluster ENVRI a EOSC. Il ruolo dell’IREA nel progetto attiene al settore della Terra Solida dove partecipa all’interno dell’infrastruttura EPOS. In particolare, le attività dell’IREA riguardano l’integrazione della componente satellitare di EPOS, l’infrastruttura europea sulla Terra Solida, con i servizi di EOSC.

Sito web: http://envri.eu/envri-fair/

Committente: Unione Europea – H2020

Prime contractor: FORSCHUNGSZENTRUM JULICH GMBH (FZJ)

Periodo di attività: 2019 - 2022

Finanziamento IREA:  

Responsabile IREA: Michele Manunta

Tematica: Rischio vulcanico, sismico e idrogeologico


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