Pubblicazioni

 

Bozzano F., Caporossi P., Esposito C., Martino S., Mazzanti P., Moretto S., Scarascia Mugnozza G., Rizzo A.M., 2017. Mechanism of the Montescaglioso Landslide (Southern Italy) Inferred by Geological Survey and Remote Sensing Springer International Publishing AG 2017 M. Mikoš et al. (eds.), Advancing Culture of Living with Landslides, DOI 10.1007/978-3-319-53498-5_12

 

Mechanism of the Montescaglioso Landslide Inferred by Geological Survey and Remote Sensing

L'abitato di Montescaglioso si imposta al top di una collina a circa 350 m s.l.m. (Matera - Basilicata). Il presente lavoro analizza l'ultimo evento franoso, che il 3 dicembre 2015 ha interessato il versante sud-occidentale della collina su cui si erge il centro abitato di Motescaglioso. Nell'articolo si presenta la carta geologica dell'area di studio e l'analisi del comportamento deformativo del versante nelle fasi pre-frana, post-frana e durante l'evento franoso. A tal fine, il versante è stato analizzato con tecniche A-DInSAR (Advanced Differential SAR Interferometry)e di DIC (Digital Image Correlation).

The Experimental Landslide Monitoring Site of Poggio Baldi Landslide

Il presente lavoro riguarda la caratterizzazione di un grande fenomeno franoso che il 19 marzo 2010 ha interessato l'abitato di Poggio Baldi (in sinistra idrografica del fiume Bidente, nel comune di Santa Sofia, provincia di Forlì-Cesena). Nell'articolo si presentano le attività di ricerca e sviluppo svolte sul sito a partire dal 2015.

Il monitoraggio dinamico delle strutture e delle infrastrutture con Interferometria Radar Terrestre

Nell’ultimo decennio si è assistito ad un crescente sviluppo di soluzioni tecniche innovative per la caratterizzazione delle proprietà dinamiche di strutture ed infrastrutture e per il monitoraggio periodico dello stato di conservazione delle stesse, noto nella letteratura scientifica come “Structural Health Monitoring” (SHM) (Balageas et al., 2006). In particolare, tra le tecnologie emergenti in tale ambito, i sistemi di telerilevamento (Mazzanti, 2012) hanno avuto un ruolo predominante. Tra le tecniche di telerilevamento più efficaci per lo SHM figura l’Interferometria Radar Terrestre (Brunetti & Mazzanti, 2015; Mazzanti et al., 2015; Mazzanti et al., 2013; Bernardini et al., 2007; Hanssen, 2001), la cui efficacia è oggigiorno pienamente comprovata. Grazie agli evidenti vantaggi offerti da tale tecnica (come la rapidità di installazione della strumentazione e di acquisizione dei dati, l’elevata risoluzione spaziale e temporale di campionamento, ecc.), questa viene sempre più frequentemente impiegata soprattutto per la valutazione speditiva di alcune caratteristiche strutturali (come le frequenze proprie di vibrazione, le forme modali e le ampiezze di oscillazione, i fattori di smorzamento, ecc.) di ponti, viadotti, edifici ed altre tipologie di strutture civili ed industriali, fornendo risultati del tutto paragonabili a quelli ottenuti attraverso altre tecniche convenzionali di monitoraggio “da contatto” come, ad esempio, reti di sensori velocimetrici e/o accelerometrici installati sulle strutture (Pieraccini et al., 2008; Atzeni et al., 2010; Gentile & Bernardini, 2010; Cunha et al., 2001; Mazzanti et al., 2014).

Analisi Geostrutturale 2.0: Caratterizzazione Di Un Ammasso Roccioso Attraverso Nuvole Di Punti

Gli ammassi rocciosi presenti sulla superficie terrestre risultano per la maggior parte discontinui e pertanto largamente condizionati nel loro comportamento meccanico dalle discontinuità. Per prevedere e prevenire fenomeni gravitativi su versanti in roccia è essenziale quindi che sia la struttura dell’ammasso roccioso che la natura delle sue discontinuità siano attentamente descritte. Uno dei primi a comprendere l’importanza delle discontinuità strutturali sul comportamento degli ammassi rocciosi fu Josef Stini, docente di “Technical Geology” alla “Università tecnica di Vienna” a partire dal 1920. A seguito degli eventi catastrofici che hanno interessato la diga di Malpasset, quella del Vajont e la miniera di Coalbrook, furono in molti ad applicarsi nell’ideazione di criteri di classificazione di versanti in roccia. Le procedure proposte da Piteau (1970, 1973), Robertson (1970) e Patton & Deere (1971) furono integrate e rielaborate nel 1978 dall’International Society for Rock Mechanics (I.S.R.M, 1978). Le raccomandazioni “Suggested Methods for the Quantitative Description of Discontinuities in Rock Masses” proposte dall’I.S.R.M., universalmente considerate come linee guida per il rilevamento geomeccanico, consentono ancora oggi di descrivere ed interpretare in modo razionale e quantitativo quello che in natura appare disordinato e casuale permettendo di effettuare ciò che sinteticamente è denominato “rilievo geostrutturale” (Moretta et al, 2012). Tuttavia, le complessità geomorfologiche e la difficile accessibilità dei versanti in roccia rendono, in molti casi, difficile l’acquisizione sistematica dei parametri previsti dalle raccomandazioni dell’I.S.R.M. e quindi la caratterizzazione dell’ammasso roccioso. Negli ultimi anni l’avvento di tecniche di telerilevamento, quali la fotogrammetria o le scansioni laser, hanno aperto nuovi scenari nell’analisi geostrutturale grazie alla loro capacità di ricostruire modelli tridimensionali del versante con elevato dettaglio. È proprio questa la nuova frontiera che denominiamo “analisi geostrutturale 2.0”.

Nuovo Sito Sperimentale di Monitoraggio Geotecnico: la Frana di Poggio Baldi (Santa Sofia, FC)

Il presente lavoro tratta la caratterizzazione di un grande fenomeno franoso che ha interessato l'abitato di Poggio Baldi (in sinistra idrografica del fiume Bidente, nel comune di Santa Sofia, provincia di Forlì-Cesena), il 19 marzo 2010. Si presentano di concerto le attività di ricerca e sviluppo svolte sul sito a partire dal 2015. La frana del marzo 2010 ha causato numerosi danni alle abitazioni private circostanti e alle infrastrutture, provocando inoltre lo sbarramento naturale del Fiume Bidente. Considerato come la riattivazione di un più antico movimento franoso, avvenuto nel marzo 1914, l’evento del 2010 è stato innescato dall’incremento della pressione dell’acqua nel terreno, probabilmente correlata ad un rapido scioglimento della copertura nevosa accumulatasi nel periodo invernale. Dal 2010, subito dopo l’evento, rilievi geologici, geomorfologici e geomeccanici di sito, sono stati effettuati al fine di approfondire la conoscenza della complessa cinematica della frana. Sono state inoltre condotte diverse attività di monitoraggio, impiegando sia tecniche di campo (inclinometri, estensimetri, piezometri), sia da remoto (laser, radar, fotogrammetria e GPS). Grazie al contributo congiunto di NHAZCA S.r.l., spin-off Sapienza - ’Università di Roma, il Dipartimento di Scienze della Terra Sapienza - Università di Roma, il Parco Nazionale delle Foreste Casentinesi, Monte Falterona e Campigna, il comune di Santa Sofia e Romagna Acque – Società delle Fonti S.p.A., è stato possibile instaurare un vero e proprio Sito Sperimentale di Monitoraggio Frana nell’area di Poggio Baldi. Qui, attività di monitoraggio ed avanzate tecniche di telerilevamento si fondono in un vero e proprio laboratorio di campo. Dal 2015, molti ricercatori e aziende leader nella produzione di strumentazione di monitoraggio geotecnico e geomatico, incontrano annualmente la comunità tecnica e scientifica per dimostrazioni dal vivo, sul campo, delle proprie tecnologie.

Assessment of Landslide Pre-Failure Monitoring and Forecasting Using Satellite SAR Interferometry

Lo studio esplora le potenzialità dell'interferometria SAR satellitare avanzata (A-DInSAR) per il monitoraggio del comportamento pre-rottura dei fenomeni franosi e per l’applicazione di metodi previsionali affrontandone i principali limiti, come la bassa frequenza di campionamento e i vincoli legati all’ambiguità di fase. Le serie temporali di spostamento relative a 56 frane e acquisite con diverse metodologie di monitoraggio sono state analizzate con diversi approcci previsionali (Failure Forecasting Methods - FFM). Le potenzialità dell’interferometria satellitare per l’applicazione dei metodi FFM sono state esaminate sulla base delle caratteristiche di diverse missioni satellitari (ERS, Envisat, COSMO-SkyMed, Sentinel-1, etc.), simulando il tempo di rivisita di ciascuna missione ed i vincoli dettati dalle caratteristiche del segnale SAR.

Basin Scale Assessment of Landslides Geomorphological Setting by Advanced InSAR Analysis

Oltre 90 fenomeni franosi che coinvolgono un piccolo bacino fluviale del centro Italia sono stati analizzati mediante la combinazione di rilievi in sito e tecniche di telerilevamento. Il rilevamento geologico e geomorfologico, integrato con l’analisi multitemporale di foto aeree, ha permesso la mappatura e la classificazione dei fenomeni franosi indagati. L’analisi di immagini SAR di archivio (ERS ed Envisat), mediante l’applicazione di tecniche A-DInSAR (Advanced Differential Interferometric Synthetic Aperture Radar), ha invece permesso la ricostruzione della storia deformativa dei versanti e la definizione dello stato di attività dei fenomeni franosi.

VALANCA: A Cellular Automata Model for Simulating Snow Avalanches

La modellazione numerica è una sfida importante nella prevenzione dei rischi legati al verificarsi di fenomeni catastrofici. L’Automa Cellulare è un metodo che è stato sviluppato per la modellazione su larga scala (chilometri) di flussi superficiali pericolosi di varia natura, come colate di lava, flussi piroclastici, colate detritiche, valanghe di roccia, ecc. Questo articolo presenta VALANCA, una prima versione di un modello di automa cellulare, sviluppato per le simulazioni di valanghe di neve densa. VALANCA si basa in gran parte su modelli più avanzati sviluppati per le frane del tipo colata di detrito. Le prime simulazioni di valanghe di neve ben documentate verificatesi nella regione di Davos, in Svizzera (cioè valanghe di neve di Rüchitobel nel 2006 e di Gotschnawang nel 2006), mostrano un buon accordo per quanto riguarda il percorso valanga, la profondità di erosione del manto nevoso, lo spessore del deposito e la distribuzione areale. Inoltre, sono state eseguite le simulazioni preliminari della valanga di neve di Gotschnawang, considerando anche la presenza di strutture di attenuazione.

First insights on the potential of Sentinel-1 for landslidesdetection

L'articolo illustra le potenzialità di Sentinel-1 per il rilevamento, mappatura e la caratterizzazione di frane con l'obiettivo di aggiornare le mappe e di ottimizzare il monitoraggio delle attività franose del territorio. I risultati della nostra ricerca mostrano che Sentinel-1 potrebbe rappresentare un utile strumento per la mappatura ed il monitoraggio delle frane grazie al breve tempo di rivisita (fino a 6 giorni nel prossimo futuro) ed alla lunghezza d'onda utilizzata, che garantiscono una coerenza superiore rispetto ad altri sensori SAR.

Inferring the high velocity of landslides in Valles Marineris on Mars from morphological analysis.

Tre frane presenti sulle Valles Marineris del pineta Marte sono state studiate con analisi morfologiche dettagliate su immagini ad alta risoluzione e con calcoli dinamici basati sul run-up e sulla curvatura dei depositi di frana al fine di individuarne le caratteristiche di scorrimento e la velocità. 

Quarrying - induced subsidence investigated by combining contact and remote monitoring systems.

Un’ area urbana a 20 km ad est di Roma, interessata da fenomeni di subsidenza, è stata oggetto di uno studio multidisciplinare che si è servito di tecniche di indagine dirette ed indirette. L’esteso database a disposizione ha permesso di descrivere la distribuzione spaziale e temporale del fenomeno di subsidenza, indotto dall’abbattimento della falda legato all’attività estrattiva locale.

Monitoring an unstable road embankment for public safety purposes by terrestrial SAR interferometry

Questo lavoro presenta un approccio innovativo ai problemi di instabilità gravitativa su un rilevato stradale, basato sul monitoraggio in continuo eseguito con Interferometria SAR Terrestre. Questa tecnica si è mostrata utile nel supporto alla gestione dell’emergenza, nella progettazione delle opere di stabilizzazione e nel controllo della stabilità del pendio. Il monitoraggio è stato condotto durante e dopo la fine dei lavori di stabilizzazione per testare la loro efficacia.

Understanding the subsidence process of a quaternary plain by combining geological and hydrogeological modelling with satellite InSAR data: The Acque Albule Plain case study

Un'area nei pressi di Roma, colpita da forti fenomeni di subsidenza, è stata indagata grazie alla combinazione di dati ottenuti da un’analisi InSAR avanzata e da modelli geologici e idrogeologici. I risultati ottenuti hanno consentito una caratterizzazione dettagliata dei processi che hanno causato negli ultimi anni gravi danni ad edifici ed infrastrutture.

Rock fall instabilities and safety of visitors in the historic rock cut monastery of Vardzia (Georgia)

Per stimare le condizioni di stabilità di un pendio, sono state utilizzate tecniche a contatto e da remoto, tra cui dei rilevi Laser Scanner Terrestre. Potenziali crolli sono stati simulati numericamente, ottenendo un modello matematico utile nell’individuazione dei settori più critici della rupe e per supportare la progettazione di misure di mitigazione sia nel lungo che nel breve termine.

Terrestrial Laser Scanning survey of the Sugano cliff (Orvieto, Italy) for slope stability analyses.

Questo articolo riporta i risultati derivanti dall’analisi di alcuni rilievi Laser Scanner della rupe di Sugano (TR) effettuati al fine di stimare le caratteristiche geometriche e meccaniche dell’ammasso roccioso. Tali risultati hanno permesso di effettuare un’analisi di sicurezza della rupe e di fare un’analisi di sensibilità alle condizioni esterne.

New data and interpretation of the huge clastic deposit of “La Pineda hill” (Vajont valley, northern Italy)

Questo articolo tratta di un dettagliato studio del corpo di frana nella valle del Vajont, attraverso studio bibliografico, rilevamento diretto e sondaggi stratigrafici. La ricostruzione della geometria e delle caratteristiche sedimentologiche del corpo di frana hanno permesso di ricostruire le relazioni geometriche con il substrato ed il processo evolutivo del fenomeno gravitativo.

Landslide monitoring by Terrestrial SAR Interferometry: critical analysis of different data processing approaches.

Questo articolo presenta un analisi della tecnica TInSAR, fornendo informazioni circa l’affidabilità e l’accuratezza della tecnica nelle diverse condizioni di utilizzo, attraverso due casi di studio esemplificativi, riguardanti il monitoraggio di frane con acquisizione in continuo.

Structural Health Characterization of an Old Riveted Iron Bridge By Remote Sensing Techniques.

Un antico ponte a campata unica, lungo 45 m, costruito nel 1930 in Sud Italia, è ad oggi ancora in esercizio per il traffico veicolare, sebbene non siano mai stati eseguiti interventi di manutenzione ordinaria. Per stimarne il comportamento statico e dinamico attuale, prevedere la sua capacità di carico e stimarne la durata di esercizio residua, è stata effettuata una specifica campagna di indagine con Interferometria Radar Terrestre. In un solo giorno di attività in sito sono stati acquisiti tutti i dati necessari per lo studio, con un impatto minimo sul traffico locale e un considerevole risparmio economico.

Dynamic characterization of tower structures by means of interferometry measurements

NHAZCA S.r.l., in collaborazione con il Centro di Ricerca ENEA, ha recentemente eseguito lo studio delle caratteristiche dinamiche della Colonna Aureliana, a Roma. In un solo giorno di attività in sito, è stato installato un arrey di sensori velocimetrici monoassiali di breve periodo (1 s), in abbinamento a due sensori interferometrici radar terrestri, installati nella piazza circostante.

Structural Health Monitoring of Dams by Advanced Satellite SAR Interferometry: Investigation of Past Processes and Future Monitoring Perspectives.

Questo articolo descrive tre casi di studio in cui sono state applicate con successo tecniche A-DInSAR per il monitoraggio strutturale delle dighe; in particolare, le tre dighe oggetto dello studio sono la "Three Gorges Dam" (Cina), la "Plover Cove Dam" (Hong Kong) e la diga di San Liberato (Italia). In vari contesti geografici, tipi di struttura, tipologie di dati satellitari utilizzati, le tecniche A-DInSAR hanno dimostrato il grande potenziale che possono offrire per il raggiungimento degli scopi specifici di ogni caso di studio.

A New Approach Based on Terrestrial Remote-sensing Techniques for Rock Fall Hazard Assessment.

Le tecniche di telerilevamento rappresentano una grande opportunità per l’analisi e la caratterizzazione delle scarpate in roccia, spesso difficilmente accessibili. In questo articolo viene presentato un innovativo approccio, basato sull’integrazione di dati acquisiti con tecniche di monitoraggio da remoto (Interferometria SAR Terrestre, Laser Scanner Terrestre e Termografia a Infrarosso), per l’assegnazione di aree a maggiore priorità di intervento di stabilizzazione. Il prodotto ottenuto è stato consegnato alle autorità competenti per la progettazione degli interventi.

The Ligosullo (UD, Italy) Landslide, Revisiting of Past Data and Prospects from Monitoring Activities.

La frana di Ligosullo (UD) è stata studiata in dettaglio, negli ultimi anni, attraverso l’acquisizione di dati di sito (assetto geologico, geomorfologico e geomeccanico) e di monitoraggio mediante innovative tecniche di telerilevamento. In particolare, sono stati eseguiti monitoraggi con Interferometria SAR Satellitare e Terrestre, in abbinamento a misure topografiche, per ricostruire il campo deformativo attuale e storico del versante, anche al fine di valutare l’efficacia delle opere recentemente realizzate per la mitigazione del fenomeno franoso.

Terrestrial SAR Interferometry Monitoring of Natural Slopes and Man-Made Structures.

L’Interferometria SAR Terrestre è una delle più innovative tecniche per il monitoraggio degli spostamenti da remoto. Tale tecnica offre considerevoli vantaggi rispetto ad altre tecniche convenzionali di monitoraggio e trova largo impiego nei campi dell’ingegneria geotecnica e strutturale e della geologia per l’analisi e la diagnostica di fenomeni franosi o di instabilità strutturale.

Advanced Characterization of a Landslide-Prone Area by Satellite a-DInSAR.

Al fine di caratterizzare la dinamica evolutiva di un’area in Italia centrale intensamente affetta da fenomeni franosi, è stato condotto uno studio multidisciplinare basato sull’impiego sia di tecniche convenzionali che di innovativi metodi di rilievo e monitoraggio. In particolare, sono state condotte analisi fotogrammetriche e A-DInSAR (Advanced Differential Satellite Interferometry) al fine di valutare le deformazioni superficiali storiche del terreno per una stima quantitativa dello stato di attività dei processi di instabilità gravitativa che interessano l’area.

Analysis of a Subsidence Process by Integrating Geological and Hydrogeological Modelling with Satellite InSAR Data.

Un’area urbana intensamente affetta da fenomeni di subsidenza indotti da attività di estrazione mineraria è stata analizzata attraverso uno studio multidisciplinare finalizzato a valutare il contributo delle attività antropiche sulla dinamica del fenomeno. A tal fine, è stato ricostruito il campo deformativo superficiale del terreno mediante analisi InSAR (Persistent Scatterer Interferometric SAR), successivamente integrato con i dati geologici, geotecnici ed idrogeologici disponibili per l’area in esame.

Integrating Contact and Remote Sensing Techniques For Quick Recognition Of Bridge Dynamic Behaviour.

 

Detection of past slope activity in a desert area using multi-temporal DInSAR with Alos Palsar

Un versante costiero interessato dalla costruzione di una strada nel Sultanato di Oman è stato soggetto, nel periodo 2011-2012, a processi di instabilità. Al fine di investigare l’evoluzione storica del versante sono state condotte delle analisi con Interferometria Satellitare, con immagini acquisite dal sensore Alos Palsar; l’approccio utilizzato si basa sulla classica interferometria differenziale (DInSAR) e sulla tecnica Quasi Persistent Scatterers (QPS). Tali analisi hanno consentito di identificare con precisione l’intervallo temporale di attivazione dei processi deformativi e di identificare l’area in cui si sono manifestati, fornendo una stima quantitativa dei tassi di spostamento.

Integrating geomechanical surveys and remote sensing for sea cliff slope stability analysis: the Mt. Pucci case study (Italy)

Grazie alla combinazione di alcune tra le principali metodologie di telerilevamento proposte da NHAZCA (Laser Scanner, Interferometria Terrestre e Termografia a infrarosso) sono state definite rapidamente, e in condizioni di sicurezza, le caratteristiche geostrutturali di una falesia e il grado d’instabilità dei blocchi. I principali parametri d’ammasso, acquisiti in sito, hanno consentito una completa caratterizzazione geomeccanica che ha permesso di definire i fattori di sicurezza associati a diversi scenari (pressione idrostatica nei giunti, azione sismica e riduzione della resistenza associata all’alterazione delle superfici di discontinuità).

New insights into the temporal prediction of landslides by a terrestrial SAR interferometry monitoring case study

Un versante è stato monitorato in continuo per 4 anni con Interferometria SAR terrestre e metodologie tradizionali (di superficie e in foro) durante la costruzione dell’imbocco di una galleria. Il caso di studio ha rappresentato un esperimento in scala 1:1 per la calibrazione di metodologie di previsione di collasso basate sul metodo semi-empirico di Voight, applicato ai diversi processi d’instabilità osservati. Il monitoraggio in continuo, inoltre, ha consentito di valutare e l’interazione tra le dinamiche evolutive del versante e lavorazioni di cantiere.

A field experiment for calibrating landslide time-of-failure prediction functions

Lo studio dimostra il grande potenziale offerto dall’Interferometria Terrestre nella prevenzione del rischio di frana. Grazie ad un monitoraggio in continuo di oltre 40 mesi e all’elevata frequenza di campionamento dei dati (circa 5 minuti), è stato possibile studiare da remoto l’evoluzione di 10 piccole rock-slides dalla loro fase di innesco fino all’esaurimento del fenomeno. Grazie ai dati di spostamento acquisiti e allo sviluppo del metodo ADF (Average Data Fukuzono), basato sulla teoria del creep, è stata dimostrata la possibilità di prevedere il collasso delle 10 frane con un’accuratezza di circa 2 ore.