Sviluppo ed integrazione di tecniche innovative di Osservazioni della Terra per il monitoraggio di fenomeni di dissesto idrogeologico in un’area test del Bacino della Val D’agri

Il progetto ha l’obiettivo strategico di rendere fruibili ad ENI le potenzialità offerte dall’integrazione di tecniche di interferometria SAR differenziale (DInSAR) da satellite, tecniche di tomografia elettromagnetica 2D e 3D e rilievi geologici e geomorfologici basati sull’analisi multi-temporale di foto aree ed immagini satellitari ad altissima risoluzione nello studio di aree geologicamente complesse interessate da fenomeni di dissesto idrogeologico, che IMAA, IREA ed IRPI hanno sviluppato e stanno sviluppando in ambito di progetti internazionali. Tali metodi saranno applicati su aree di interesse di ENI. L’area test sarà individuata nel bacino della Val d’Agri, compresa nella concessione mineraria ENI, che rappresenta un “Laboratorio naturale” dove sperimentare l’integrazione di tecniche innovative per il monitoraggio di fenomeni di dissesto idrogeologico, innescati sia da eventi meteorologici estremi sia indotti da eventi sismici.

Committente: ENI - Divisione Exploration & Production

Prime contractor: CNR - IMAA

Periodo di attività: 2010-2012

Responsabile IREA:

Francesco Casu

Personale coinvolto:

L’ampia diffusione dei fenomeni franosi è causa di un elevato numero di vittime e d’ingenti danni economici alle proprietà pubbliche e private in Italia e nel resto del mondo. In particolare, se ci concentriamo sul caso italiano, gli eventi franosi costituiscono la principale causa di morte tra tutti i rischi naturali; nonostante ciò, la loro pericolosità è spesso sottostimata e scarsamente considerata dalla collettività. Al verificarsi di un disastro, infatti, i danni prodotti dalle frane sono spesso inclusi in quelli derivanti dai processi di attivazione (ad esempio inondazioni, terremoti, eruzioni vulcaniche), a scapito, quindi, di una dettagliata informazione sul rischio da frana. A tale contesto va aggiunto che la continua evoluzione del sistema Terra (cambiamenti climatici, incontrollato uso del suolo, urbanizzazione, deforestazione) rende ipotizzabile un aumento dei fenomeni franosi su scala globale.

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 delle velocità attraverso la massa in movimento.

A tal proposito, le tecniche d’interferometria differenziale SAR (DInSAR) forniscono dati preziosi che possono integrare efficacemente i metodi tradizionali di analisi della frana, permettendo l’individuazione, la mappatura e il monitoraggio dei movimenti dei versanti. Lo studio delle frane può trarre grandi vantaggi dalle tecniche DInSAR in termini di analisi spaziale e temporale dei fenomeni. L'approccio avanzato DInSAR denominato Small Baseline Subset (SBAS), grazie generazione di mappe di velocità e serie storiche di deformazione, permette analisi a scala sia regionale sia locale, che consentono di rilevare fenomeni franosi attivi su vaste aree e allo stesso tempo di concentrarsi sulla deformazione locale che insiste su singoli elementi a rischio.

Un’altra caratteristica della tecnica SBAS è la capacità di sfruttare al meglio grandi archivi di dati SAR, come nel caso dei sensori europei ERS-1/2 ed ENVISAT, permettendo così di studiare fenomeni deformativi su lunghi intervalli temporali.

La figura mostra i risultati dell’analisi SBAS a piena risoluzione spaziale sull’area di Ivancich (Assisi, Italia) interessata da un lento movimento che sta provocando gravi danni a edifici e infrastrutture. La mappa di velocità e le corrispondenti serie storiche di deformazione generate elaborando immagini ERS-1/2 ed ENVISAT offrono importanti informazioni sul movimento del pendio esaminato e sul suo comportamento nel tempo, fornendo dati precisi che possono essere sfruttati in successive analisi e modellazioni. L’esempio mostra chiaramente l'efficacia dell’applicazione delle tecniche d’interferometria differenziale DInSAR (in particolar modo della tecnica SBAS) nello studio e nel monitoraggio delle frane. Queste analisi possono contribuire al miglioramento e alla gestione del rischio da frana, grazie anche all’attuale disponibilità di nuovi sistemi SAR, come la costellazione italiana Cosmo-SkyMed, caratterizzati da elevata risoluzione spaziale (in alcuni casi inferiore al metro) e breve tempo di rivisitazione (potenzialmente 4 giorni).

La collaborazione riguarda Attività di sviluppo di tecniche EO per l'analisi ed il monitoraggio di fenomeni correlati ai rischi vulcanico e sismico. 

www.ingv.it

Attività: 

Interferometria Differenziale Radar ad Apertura Sintetica 

Il lavoro di tesi ha avuto come obiettivo principale lo sviluppo e la validazione di un algoritmo, basato sull’estensione della tecnica interferometrica nota in letteratura come Small BAseline Subset (SBAS), per l’analisi delle deformazioni superficiali relative ad aree caratterizzate da una notevole estensione spaziale
mediante la generazione di mappe e serie storiche di deformazione a partire da dati interferometrici SAR a bassa risoluzione spaziale.

dottorando: Mariarosaria Manzo

tutor: prof. Vincenzo Cuomo, ing. Riccardo Lanari, dott. Vincenzo Lapenna

Università degli Studi della Basilicata-Dipartimento di Ingegneria e Fisica dell'Ambiente (DIFA)

Settore Scientifico Disciplinare: Ing-Inf/03

Pubblicazioni:

Fernández, J., Tizzani, P., Manzo, M., Borgia, A., González, P.J., Martí, J., Pepe,
A., Camacho, A.G., Casu, F., Berardino, P., Prieto, J.F., Lanari, R. (2009),
Gravity-driven deformation of Tenerife measured by InSAR time series analysis,
Geophys. Res. Lett., vol. 36, L04306, doi:10.1029/2008GL036920.

Pepe, A., Manzo, M., Casu, F., Solaro, G., Tizzani, P., Zeni, G., Pepe, S. (2008),
Surface Deformation of Active Volcanic Areas Retrieved with the SBAS-DInSAR
Technique: an Overview, Annals of Geophysics, vol. 51, N. 1.

Trasatti, E., Casu, F., Giunchi, C., Pepe, S., Solaro, G., Tagliaventi, S.,
Berardino, P., Manzo, M., Pepe, A., Ricciardi, G.P., Sansosti, E., Tizzani, P.,
Zeni, G., Lanari, R. (2008), The 2004–2006 uplift episode at Campi Flegrei
caldera (Italy): Constraints from SBAS-DInSAR ENVISAT data and Bayesian
source inference, Geophysical Research Letters, vol. 35, L073078, doi:10.1029/
2007GL033091.

Casu, F., Manzo, M., Pepe, A., Lanari R. (2008), SBAS-DInSAR Analysis of Very
Extended Areas: First Results on a 60,000 km2 Test Site, IEEE Geoscience and
Remote Sensing Letters, vol. 5, no. 3, doi:10.1109/LGRS.2008.916199.

Tizzani, P., Berardino, P., Casu, F., Euillades, P., Manzo, M., Ricciardi, G. P.,
Zeni, G., Lanari, R. (2008), Ground deformation of Long Valley caldera and
Mono Basin, eastern California, mapped by satellite radar interferometry,
Technical Note, International Journal of Remote Sensing, vol. 29, pp. 439-441,
doi: 10.1080/01431160701264201.

Lanari, R., Casu, F., Manzo, M., Lundgren, P. (2007), Application of the SBAS-
DInSAR technique to fault creep: a case study of the Hayward fault, California,
Remote Sensing of Environment Journal, vol. 109, 1, pp. 20-28, doi: 10.1016/
j.rse.2006.12.003.

Lanari, R., Casu, F., Manzo, M., Zeni, G., Berardino, P., Manunta, M., Pepe,
A. (2007), An Overview of the Small BAseline Subset Algorithm: a DInSAR
Technique for Surface Deformation Analysis, Pure and Applied Geophysics
(PAGEOPH), vol. 164, 4, pp. 637-661, doi: 10.1007/s00024-007-0192-9.

Gourmelen, N., Amelung, F., Casu, F., Manzo, M., Lanari, R. (2007), Mining-
related ground deformation in Crescent Valley, Nevada: Implications for
sparse GPS networks, Geophysical Research Letters, 34, L09309, doi:10.1029/
2007GL029427.

Tizzani, P., Berardino, P., Casu, F., Euillades, P., Manzo, M., Ricciardi, G.
P., Zeni, G., Lanari, R. (2007), Surface deformation of Long Valley caldera
and Mono Basin, California, investigated with the SBAS-InSAR approach,
Remote Sensing of Environment Journal, 108, pp. 277-289, doi: 10.1016/
j.rse.2006.11.015.

Casu, F., Manzo, M., Lanari, R. (2006), A quantitative assessment of the SBAS
algorithm performance for surface deformation retrieval from DInSAR data,
Remote Sensing of Environment Journal, 102, pp. 195-210, doi: 10.1016/
j.rse.2006.01.023.


Manzo, M., Ricciardi, G. P., Casu, F., Ventura, G., Zeni, G., Borgström, S.,
Berardino, P., Del Gaudio, C., Lanari, R. (2006), Surface deformation analysis
in the Ischia island (Italy) based on spaceborne radar interferometry, Journal
of Volcanology and Geothermal Research, 151, pp 399-416, doi: 10.1016/
j.jvolgeores.2005.09.010.

Tirocinante: Simona Verde

argomento/titolo: Deformattazione di dati Envisat

tutor: Gianfranco Fornaro

Università: Università Parthenope

Facoltà: Ingegneria

Corso di Laurea: Telecomunicazioni

Anno accademico: 2011

Tipo di tirocinio:  Laurea II livello

argomento/titolo: realizzazione di un parser xml in ambiente IDL per deformattazione di dati TerraSAR-X

tutor: Gianfranco Fornaro

Università: Università Parthenope

Facoltà: Ingegneria

Corso di Laurea: Telecomunicazioni

Tipo di tirocinio: (es. Laurea liv. II): Laurea I livello

argomento/titolo: deformattazione di dati TerraSAR-X

tutor: Gianfranco Fornaro

Università: Università Parthenope

Facoltà: Ingegneria

Corso di Laurea: Telecomunicazioni

Anno accademico: 2008

Tipo di tirocinio:  Laurea I livello