Analisi danni post-incendio boschivo
Il progetto investiga un incendio di 370 ettari all’interno dei programmi di recupero e valorizzazione post emergenza.
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Analisi danni post-incendio boschivo
Il progetto investiga un incendio di 370 ettari all’interno dei programmi di recupero e valorizzazione post emergenza.
Il progetto consiste nel rilievo di un'area rappresentativa dell'intera area interessata dagli incendi, come mappatura "pilota" da allegare alla Regione Lombardia nell'ambito dei programmi di recupero e dello sviluppo post-emergenza.
In particolare, l'indagine è condotta utilizzando tecniche fotogrammetriche ad alte prestazioni basate su strumentazione aerea (UAV) e terrestri (geodetiche GPS) per dimostrare l'utilità di questo approccio integrato nel ritorno di elaborati in grado di evidenziare tutte le caratteristiche agronomiche (specie arboree, stato di degrado / danno) e geometrico (misura centimetro di distanze, superfici e volumi) adatto a valutare e classificare dal punto di vista qualitativo e quantitativo l'intero fenomeno incendiario e lo stato vegetativo.
Obbiettivo
Il progetto esamina un'area di 50 ettari il cui centro è la riserva naturale della Val Castellera, in particolare l'area è compresa entro i seguenti confini:
OVEST dalle pendici orientali dei monti Chiusarella e Martica
SUD dalla Val Fredda a sud vicino all'Alpe Cuseglio,
EST dalla miniera di Valvassera
NORD dalla sorgente del fiume Margorabbia
Dei 370 ettari totali dell'incendio, l'88% rientra nelle aree di protezione della direttiva Natura 2000 e l'area presa in esame è collocata al centro dell'area in cui l'incendio è stato stazionato più a lungo.
Le tipologie vegetative su cui vogliamo indagare sono le seguenti
Arbusti: Brughiera, Erica
Legni: Roverella, Faggio e Castagna
Rilievo
Il rilievo è composto dalle seguenti fasi:
Indagine preliminare
Durante questa fase il team si è interfacciato con il ranger del parco, in qualità di esperto conoscitore del percorso del Parco e responsabile del gruppo di supervisione, per individuare le migliori soluzioni organizzative.
Il 31 gennaio 2019, il primo sondaggio di 8 ore si è svolto sui sentieri 14, in Val Castellera, Alpe Cuseglio e Minivale Valvassera.
Sopralluoghi logistici e tecnici
Il tecnico PTS ha fatto diverse escursioni ai punti identificati e posiziona diversi bersagli fotogrammetrici sul terreno.
Battitura topografica
Il tecnico PTS ha effettuato due campagne di battitura a punti con la strumentazione GNSS topografica il 14 e il 15 febbraio 2019 nei percorsi escursionistici precedentemente utilizzati per il posizionamento del bersaglio sul terreno.
È connesso tramite rete mobile GPRS alla rete geodetica locale "NETGEO" per l'acquisizione di coordinate geografiche con precisione di posizionamento millimetrica RTK (orizzontale: 5 mm; verticale: 10 mm)
Rilievo con APR
Photogrammetric Training School e il team Tidalis Aero hanno eseguito il 18 febbraio 2019 il rilievo con l'APR, un SenseFly EbeeRTK con fotocamera SenseFly SODA RGB.
Un totale di 472 fotogrammi vengono acquisiti con coordinate geografiche posizionate con precisione decimetrica, con un'adeguata sovrapposizione per garantire la condizione fondamentale che ogni punto della carta finale sia visibile in comune tra almeno 5 fotogrammi.
Elaborazione dei dati
Il tecnico ha eseguito l'elaborazione dei dati raccolti nella workstation con il software leader del settore Pix4Dmapper (www.pix4d.com)
L'elaborazione si compone delle seguenti fasi:
1. Importazione fotogrammi rilevati dal drone
2. Inserimento coordinate target fotogrammetrici ed elaborazione di massima su workstation
3. Processamento cloud e finitura risultati su workstati
Risultati
I prodotti aerofotogrammetrici risultanti dall'elaborazione sono condivisi con l'Ente Parco Regionale Campo dei Fiori mediante software di visualizzazione 3D e GIS.
La qualità dei prodotti di elaborazione digitale viene analizzata ed elencata nell'allegato "report di qualità", che quantifica l'accuratezza dei risultati dei dati inseriti e dei prodotti trattati.
Di seguito è riportato un riepilogo di queste proprietà:
Risoluzione media dei pixel (GSD): 4.90 cm/pixel
Errore quadratico medio (RMS): 0.015m (assi X, Y), 0.057m (asse Z)
Si noti l'importanza dell'accuratezza delle misure accettate dall'ufficio tecnico, che influisce sulla scelta della strumentazione topografica da utilizzare per acquisire punti con coordinate note sul campo usando bersagli fotogrammetrici.
I prodotti digitali esportati durante l'elaborazione sono il risultato dell'elaborazione fotogrammetrica, vale a dire l'identificazione di punti omologhi tra i fotogrammi che ricostruiscono la loro forma, dimensione e posizione nello spazio formando un motivo a punti 3D ad alta densità che viene riproiettato sul prossimo piano in un 2D orthomosaic.
I dati
Nuvola di punti 3D
La nuvola di punti 3D, denominata "nuvola di punti", è formata dall'insieme di punti di corrispondenza in comune tra ciascuna trama aerea e viene generata automaticamente dall'algoritmo di elaborazione fotogrammetrica con una tecnica di "intersezione in avanti stereoscopica".
Sono dotati di coordinate geografiche in cui la precisione di posizionamento è determinata dal tipo di supporto topografico (vedi sopra), per cui il modello è inseribile e impilabile in qualsiasi sistema di visualizzazione digitale 3D dal PC per eseguire analisi spaziali, estrapolare geometrie e sezioni di esportazione / linee di contorno.
In questo progetto sono stati identificati oltre 45 milioni di punti 3D, con una densità di punti per metro cubo di 23,4.
Maglia 3D triangolata (3D Mesh)
La maglia 3D triangolata, chiamata anche "3D Mesh" è un prodotto digitale costituito da una superficie matematica che "triangola" tutti i punti 3D della nuvola di punti descrivendoli come trend.
Essendo un prodotto di tipo "vettoriale", può essere importato e modificato in software CAD e progettazione GIS per successive analisi o semplicemente per divulgare il risultato finale in modo interattivo con piattaforme di realtà virtuale, visualizzatori 3D e stampe 3D scalate e a colori.
La Mesh 3D del progetto è composta da 1,2 milioni di maglie.
Ortomosaico
L'ortomosaico è il prodotto principale nella fotogrammetria ed è formato dal mosaico bidimensionale di tutti i fotogrammi presi in base ai loro punti comuni.
Essendo un formato "raster" si presta a un gran numero di operazioni cartografiche in software GIS per la generazione di mappe in falsi colori, interpolazioni e analisi spaziali legate ad altri dati tabulari / geografici associati a un sondaggio.
L'ortomosaico del progetto ha un'area di 73 ettari, una risoluzione media del pixel al suolo (GSD) di 4,9 cm/pixel e viene restituito in colori RGB reali.
Caratteristiche rilevanti
Nello spettro visibile, gli elementi possono essere distinti da un semplice terreno di fotointerpretazione chiaramente distinguibile a risoluzioni comprese tra 1: 100 e 1: 1000.
Se seguite chiari esempi dello stato della vegetazione con particolare riferimento a:
1. Latifoglie
2. Conifere
3. Arbusti
4. Strisce miste
Lo stato di degrado della vegetazione è visibile in tutti i punti in cui il fogliame non impedisce una chiara visibilità sia al suolo che alla corona stessa, il periodo invernale di sollievo si presta particolarmente a evidenziare queste caratteristiche.
Le aree di vegetazione intatta e di brughiera, le aree del suolo vivente sono anche chiaramente distinguibili e le aree coperte da una fitta macchia poco colpite dal fenomeno incendiario.
Modello digitale della superficie
Come nel caso dell'ortomosaico, il modello digitale delle superfici (DSM) è una rappresentazione bidimensionale di tutti i fotogrammi in base ai loro punti comuni, che evidenzia sulla scala del colore la tendenza delle "superfici" viste dall'alto.
Si differenzia dal modello digitale della terra in quanto rappresenta la tendenza della superficie del terreno e non tiene conto degli elementi sopra di esso (edifici, alberi, automobili, ...).
Per una chiara rappresentazione delle differenze di superficie viene restituito in scale di colori (ad esempio "falsi colori RGB", ...) per consentire di assegnare un colore diverso ad ogni differenza di altezza (ad esempio Blu = punti con altitudine minima, Verde = punti con media altitudine, rosso = punti con altitudine massima).
Il DSM del progetto ha una superficie di 73 ettari, una risoluzione media del pixel a terra (GSD) di 4,9 cm/pixel e viene restituito in scala di falsi colori RGB.
Classificazione dei risultati
A dimostrazione del grande potenziale del sondaggio drone e del software di post-elaborazione geospaziale, è stata prodotta una mappa in cui le aree rilevate secondo una di esse sono state classificate in "falsi colori" secondo la leggenda:
Blu-azzurro: aree del suolo bruciato
Arancio: aree vegetative
Verde acqua: aree ombreggiate in crepacci
La predominanza delle aree bruciate rispetto alle restanti aree è chiaramente visibile La distribuzione tipica dei colori è rappresentata dal modello "blu-arancio", che rappresenta la visibilità aerea di aree con suolo superficiale bruciato e cime degli alberi apparentemente in buona salute.
Combinando le informazioni dall'ortomosaico RGB e quelle fornite dalla mappa così classificata, è possibile generare sul software GIS aree di danno omogenee massimizzando la visibilità sotto il fogliame data dai sondaggi in inverno.
Al contrario, durante la rinascita primaverile sarà possibile evidenziare il reale stato di recupero vegetativo attraverso mappature appropriate combinate con sensore RGB e multispettrale.
Questa informazione può essere integrata in importanti analisi con il sensore LIDAR (laser scanner) come:
• Altezza delle piante
• Densità delle foglie
• Volume di legname presente
Infine, la validità di questo approccio integrato può essere implementata in un approccio di mappatura drone termografica per monitorare la presenza di rischio idrogeologico.