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Macroarea di ricercaScienze della Terra Applicate

Referenti: Niccolò Menegoni, Cesare Perotti, Francesco Zucca, Claudia Meisina, Matteo Crozi

Settori ERC: PE10_14 Earth observations from space/remote sensing; PE10_5 Geology, tectonics, volcanology; PE10_13 Physical geography, geomorphology

1. Telerilevamento Satellitare

Il telerilevamento satellitare per applicazioni nelle geoscienze e nell’ambiente, è una realtà ormai consolidata per il Dipartimento. Alle applicazioni a temi classici e tipici del Remote Sensing come la cartografia di LULC e relative dinamiche, della mappatura delle deformazioni del terreno indotte da tettonica, vulcanismo e attività antropica (con relazione con il gruppo di GEO05) e dei processi di flooding, si accompagnano applicazioni e sperimentazioni su temi border-line e innovativi come ad esempio le ecogeomorfologia, l’ecoidrologia e il telerilevamento della Critical Zone, realizzati con approcci moderni di fusione-integrazione tra piattaforme e sensori attivi e passivi eterogenei, multiscala e multitemporali, per identificare e mappare scambi energetici e di masse a diverse risoluzioni spazio-temporali. Il gruppo sta approfondendo la potenzialità d’uso di dati Iperspettrali da satellite (es. PRISMA), aereo e piattaforme prossimali.

2. Telerilevamento ground based

Per quanto riguarda invece la componente ground-based del telerilevamento, il gruppo è impegnato da tempo in attività di rilievo prossimale con piattatforma gbSAR in particolare su tematiche relative a dinamiche di ambiti periglaciali e glaciali, e nella misura e il monitoraggio e con l’uso di sistemi di rilievo prossimale non convenzionali, con la realizzazione di piattaforme e l’integrazione di sensoristica. In questo senso ad esempio la realizzazione di un drone acquatico per il monitoraggio di ambienti fluviali dotato di un sistema di acquisizione di dati ambientali e di infrastrutture in simultanea sia sotto che sopra il pelo dell’acqua. Questo approccio permette di ottenere lo “stato di fatto” di sistemi idraulici (naturali e artificiali) e delle infrastrutture in relazione spaziale in tempi rapidi con la produzione di database spaziali di elementi e caratteristiche altrimenti di difficile rilievo con metodi convenzionali.

3. Telerilevamento tramite Sistemi Aerei a Pilotaggio Remoto (SAPR/UAV)

Il recente sviluppo dei Sistemi Aerei a Pilotaggio Remoto (SAPR) che permette di effettuare analisi del territorio ad una risoluzione molto elevata e da punti di osservazione unici rispetto all'utilizzo delle tradizionali piattaforme terrestri ed aree (es. elicotteri, aerei, satelliti) ha visto e vede il laboratorio impegnato in campa. Inoltre, la capacità dei SAPR di montare differenti sensori permette di utilizzare differenti tecniche d’indagine (fotogrammetriche, telemetriche, termometriche, spettroscopiche, ecc.) e quindi di eseguire un ampio ventaglio di analisi del terreno. Data la mancanza di una chiara e consolidata convergenza su metodologie di processamento nell’applicazione alle geoscienze di questi strumenti innovativi, il laboratorio di Telerilevamento si prefigge di applicare, testare, integrare e sviluppare nuove metodologie per il telerilevamento del territorio, utile ai differenti settori delle scienze della terra.

4. Geologia virtuale 3D

Progressi e sviluppi nelle geoscienze sono sempre più spesso connessi a quelli tecnologici e informatici. Mentre lo sviluppo tecnologico permette di acquisire una sempre più grande varietà e qualità di dati chimici, fisici e spaziali, lo sviluppo informatico consente di immagazzinare, analizzare e condividere una vasta quantità di dati in modo sempre più semplice e veloce. Spesso nelle geoscienze la visualizzazione e l'analisi di questi dati si limita all'utilizzo di semplici grafici, tabelle e mappe 2D e 2.5D, che limitano il pieno potenziale dei dati raccolti. Il gruppo di ricerca si prefigge di sviluppare metodi d'avanguardia per la gestione ed analisi 3D dei dati geologici-ambientali, attraverso lo sviluppo di tecniche per la gestione ed analisi dei dati 3D/4D, focalizzandosi in particolare a tematiche sedimentologiche, stratigrafiche, strutturali, geomorfologiche e ambientali. Inoltre, vengono esplorati e sviluppati ambienti virtuali per il supporto dell’attività didattica.

5. Geoarcheologia

Il laboratorio di telerilevamento collabora attivamente anche a ricerche geoarcheologiche che sono sviluppate in collaborazione con il Dipartimento di Archeologia di UniPv e con altre sedi universitarie e riguardano particolarmente i rapporti tra il paesaggio fisico e il popolamento antico. Integrare i dati geomorfologici, ottenuti anche dalle diverse ricerche del TLR, con le notizie storiche delle aree esaminate consente di arrivare ad una interpretazione complessiva del territorio e della sua evoluzione. Infatti, se da un lato non si può prescindere dall’interferenza dell’uomo sui processi naturali, dall’altro, si può dare giustificazione alle scelte insediative del popolamento antico sulla base delle forme del paesaggio e delle loro modificazioni. L’analisi integrata permette di definire non solo i termini temporali all’interno dei quali si sono verificati alcuni eventi geomorfologici ma anche le modalità di attuazione di tali eventi.

Istituto Regionale per la Protezione Idrogeologica (IRPI); CNR Torino; Istituto nazionale di Geofisica e Vulcanologia (INGV) Roma; Istituto Universitario di Studi Superiori (IUSS) Pavia

1. Telerilevamento Satellitare

Assini S., Filipponi F. & Zucca F. (2015). Land cover changes in abandoned agricultural land in the Northern Apennine (Italy) between 1954 and 2008: spatio-temporal dynamics. DOI:10.1080/11263504.2014.983202. pp.807-817. In PLANT BIOSYSTEMS - ISSN:1724-5575 vol. 149 (5)

Brunori CA, Bignami C, Albano M, Zucca F, Samsonov S, Groppelli G, Norini G, Saroli M, Stramondo S. (2015) Land subsidence, Ground Fissures and Buried Faults: InSAR Monitoring of Ciudad Guzmán (Jalisco, Mexico). Remote Sensing. 2015; 7(7):8610-8630. https://doi.org/10.3390/rs70708610

Vollrath A., Zucca F., Bekaert D., Bonforte A., Guglielmino F., Hooper A. & Stramondo S. (2017). Decomposing DInSAR time-series into 3-D in combination with GPS in the case of Low strain rates: An application to the hyblean plateau, Sicily, Italy. DOI:10.3390/rs9010033. In REMOTE SENSING - ISSN:2072-4292 vol. 9 (1)

Notti, D., Giordan, D., Calo, F., Pepe, A., Zucca, F., Galve, J. P. (2018). Potential and limitations of open satellite data for flood mapping. DOI:10.3390/rs10111673. pp.1673-1702. REMOTE SENSING - ISSN:2072-4292 vol. 10 (11)

Yan X., Yang T., Xu Y., Tosi L., Stouthamer E., Andreas H., Minderhoud P., Ladawadee A., Hanssen R, Erkens G., Teatini P., Lin J., Boni R., Chimpalee J., Huang X., Lio CD., Meisina C. & Zucca F. (2020) Advances and Practices on the Research, Prevention and Control of Land Subsidence in Coastal Cities. Acta Geol Sin 94(1):162–175.

2. Telerilevamento ground based

Dematteis N., Giordan D., Zucca F., Luzi G. & Allasia P. (2018).4D surface kinematics monitoring through terrestrial radar interferometry and image cross-correlation coupling. DOI:https://doi.org/10.1016/j.isprsjprs.2018.05.017. pp.38-50. In ISPRS JOURNAL OF PHOTOGRAMMETRY AND REMOTE SENSING - ISSN:0924-2716 vol. 142

Luzi, G., Dematteis, N., Zucca, F., Monserrat, O., Giordan, D., López-Moreno, J.I. (2018). Terrestrial radar interferometry to monitor glaciers with complex atmospheric screen. International Geoscience and Remote Sensing Symposium (IGARSS), 2018-July, art. no. 8519008, pp. 6243-6246.
ISBN: 978-153867150-4 doi: 10.1109/IGARSS.2018.8519008

3. Telerilevamento tramite Sistemi Aerei a Pilotaggio Remoto (SAPR/UAV)

Menegoni, N., Giordan, D., & Perotti, C. (2020). Reliability and uncertainties of the analysis of an unstable rock slope performed on RPAS digital outcrop models: The case of the Gallivaggio landslide (Western Alps, Italy). Remote Sensing, 12(10), 1635.

Menegoni, N., Giordan, D., Perotti, C., & Tannant, D. D. (2019). Detection and geometric characterization of rock mass discontinuities using a 3D high-resolution digital outcrop model generated from RPAS imagery–Ormea rock slope, Italy. Engineering geology, 252, 145-163.

Menegoni, N., Meisina, C., Perotti, C., & Crozi, M. (2018). Analysis by UAV digital photogrammetry of folds and related fractures in the Monte Antola Flysch Formation (Ponte Organasco, Italy). Geosciences, 8(8), 299.

4. Geologia virtuale 3D

Menegoni, N., Giordan, D., & Perotti, C. (2021). An Open-Source Algorithm for 3D ROck Slope Kinematic Analysis (ROKA). Applied Sciences, 11(4), 1698.

Inama, R., Menegoni, N., & Perotti, C. (2020). Syndepositional fractures and architecture of the lastoni di formin carbonate platform: Insights from virtual outcrop models and field studies. Marine and Petroleum Geology, 121, 104606.

5. Geoarcheologia

P.L. Dall’Aglio, L. Pellegrini, K. Ferrari, G. Marchetti, 2011. Correlazioni tra geografia fisica e urbanistica antica: il caso della pianura padana centrale. Atti Soc. Tosc. Sci. Nat., Mem., SerieA, 116, 85-94. Doi 10.2424/ASTSN.M.2011.08

Dall’Aglio P.L., Giorgi E., Silani M., Aldrovandi M., Franceschelli C., Nesci O., Savelli D., Troiani F., Pellegrini L., Zizioli D., 2012. Ancient landscape changes in the North Marche region: an archaeological and geomorphological appraisal in the Cesano valley. Actes des Rencontres. XXXIIe Rencontres Internationales d’Archéologie et d’Histoire d’Antibes: Variabilités Environnementales, Mutations Sociales. Nature, intensités, échelles et temporalités des changements. 20-22 octobre 2011, Antibes, APDCA, 101-112. ISBN 2-904110-52-6

Dall’Aglio P.L., Franceschelli C., Roversi G., Nesci O., Pellegrini L., Savelli D., 2018. Il sistema fognario della città romana di Ostra (Ostra Vetere, AN). In Buora M., Magnani S., I sistemi di smaltimento delle acque nel mondo antico. Aquileia 6-8 aprile 2017. EDITREG Trieste 2018. ISBN 978-88-3349-004-5

Dall’Aglio P.L., Pellegrini L., 2019. Topografia antica e Geomorfologia: le due facce della medesima medaglia. Agri Centuriati, An International Journal of Landscape Archaeology, 16, 11-16

Maggi S., Pellegrini L., Perotti C., Peverelli B., Radaelli L., Zucca F, 2019. Il popolamento rurale di età romana nella pianura vogherese alla luce dell’evoluzione geomorfologica del paesaggio. Agri Centuriati, An International Journal of Landscape Archaeology, 16, 47-66