La ricerca Enea per la gestione delle macerie

Tecnologia satellitare, sensori e algoritmi, ecco la ricerca ENEA per la caratterizzazione e la gestione delle macerie prodotte dai terremoti

L’Italia è una penisola ballerina la cui mappa del rischio sismico è in continuo aggiornamento. Solo prendendo in considerazione gli ultimi 120 anni, notiamo che i terremoti hanno sferzato lo stivale in tutta la sua lunghezza: Messina, Friuli, Irpinia, Molise, fino a quelli più recenti dell’Aquila e dell’Emilia Romagna.

Ogni mezzo messo a disposizione dalle attuali risorse in campo scientifico e tecnologico, diviene quindi lecito e fondamentale per la salvaguardia e la ripresa da tali catastrofi naturali, ripresa che passa anche attraverso la buona gestione delle macerie di quanto è stato distrutto.

Enea, al riguardo, presenta una ricerca basata:

sulla tecnologia satellitare;
sui sensori ad alta risoluzione;
su algoritmi e tecniche di machine learning.;

utili per la ricostruzione post-terremoto e per le gestione delle macerie.

La metodologia è descritta in uno studio pubblicato sulla rivista internazionale ISPRS (International Society for Photogrammetry and Remote Sensing) International Journal of Geo-Information ed è stata anche presentata nell’ambito dell’International Conference on Computational Science and its Applications (ICCSA 2020).

Immagine a colori che mostra dalla metodologia Enea per la classificazione delle macerie di un terremoto, la individuazione dei danni e perimetrazione dei cumuli

(a) Amatrice (RI); (b) Immagine satellitare WorldView-3 (Centro urbano di Amatrice all’interno del riquadro rosso); (c) esempio di nuvola di punti LiDAR e modello digitale delle superfici (DSM) derivato; (d) Rendering 3-D post-evento del centro urbano di Amatrice; (e) esempio di delimitazione dei cumuli di macerie nel centro storico di Amatrice.

Metodologia ENEA per caratterizzare e gestire le macerie

La metodologia innovativa consente di caratterizzare le macerie prodotte a seguito di terremoti e di valutarne in tempi rapidi e a costi contenuti:

la tipologia dei materiali e l’eventuale pericolosità;
la localizzazione e la stima di superfici e volumi.

Un team multidisciplinare di ricercatori ENEA ha sviluppato e testato su un campione rappresentativo di macerie del centro storico di Amatrice, questa metodologia che combina tecniche di telerilevamento basate su dati acquisiti da sensori ad alta risoluzione aerei e satellitari, nonché su rilievi in situ per la calibrazione dei dati acquisiti in remoto.

Inoltre, questa metodologia è replicabile e adattabile ad altri contesti e a seguito di altre tipologie di eventi estremi.

Per individuare i cumuli di macerie e determinare l’entità del danno subito dagli edifici, i ricercatori hanno utilizzato i dati satellitari Sentinel-2 del Programma ESA Copernicus per la Gestione delle Emergenze (EMS).

Le analisi geospaziali eseguite in ambiente GIS, coadiuvate da algoritmi di machine learning, hanno consentito di stimare sia i volumi che le principali tipologie di macerie come:

cemento (59%);
mattoni naturali (9%);
altri materiali, tra cui metallo (8%);
tracce di amianto.

Le macerie in questo modo vengono suddivise per materiali fornendo una mappa per disporre di informazioni fondamentali per la gestione ottimale delle attività emergenziali e la risoluzione di problematiche post-evento.

Ai fini della distinzione dei materiali presenti nei cumuli, i migliori risultati sono stati forniti dall’algoritmo C-Support Vector Machine che ha permesso di riconoscere le principali tipologie con un’accuratezza dell’88,8% e dall’algoritmo Random Forest che ha consentito di rilevare la presenza di frammenti di amianto.

Immagine a colori che mostra dalla metodologia Enea per la classificazione delle macerie di un terremoto, la visualizzazione della tipologia dei materiali classificati

Stima delle distribuzioni percentuali dei tipi di materiali identificati all’interno dei cumuli di macerie nel centro della città di Amatrice. Le quattro mappe si riferiscono rispettivamente a: laterizi (a), altri materiali da costruzione (b), detriti di cemento (c) e mattoni naturali (d).

Inoltre, mettendo insieme i risultati dell’applicazione della metodologia alla mappa di microzonazione sismica del territorio, i ricercatori hanno realizzato una vera e propria “fotografia” delle aree più a rischio, utile per la pianificazione territoriale e la ricostruzione in sicurezza delle aree colpite dal sisma.

Immagine a colori che mostra dalla metodologia Enea per la classificazione delle macerie di un terremoto, il grado di danneggiamento degli edifici

Grado di danneggiamento degli edifici (in rosso quelli completamente distrutti; in verde quelli non danneggiati) sovrapposti alla Mappa di Microzonazione Sismica di Terzo Livello (con periodo compreso nell’intervallo 0.1-0.5 s).

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