Reti di monitoraggio - Rete regionale di monitoraggio della subsidenza

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Rete regionale di monitoraggio della subsidenza

La subsidenza antropica è oggetto di monitoraggio in Emilia-Romagna da oltre 50 anni ad opera di Enti diversi che hanno istituito e misurato, in epoche diverse, reti di livellazione in ambiti locali più o meno limitati. Tali iniziative, osservate in un contesto regionale, rivelano sovrapposizioni, disomogeneità e lacune tali da rendere estremamente difficoltosa la definizione di un quadro organico del fenomeno. Al fine di superare tali difficoltà ARPA, su incarico della Regione e in collaborazione con il DISTART dell´Università di Bologna, ha progettato ed istituito nel 1997-98 una rete regionale di monitoraggio della subsidenza costituita, in particolare, da una rete di livellazione geometrica di alta precisione con oltre 2300 capisaldi e una rete di circa 60 punti GPS (figura 1). Entrambe le reti sono state progettate a partire dal vasto patrimonio di capisaldi esistenti in un´ottica di ottimizzazione e valorizzazione delle precedenti esperienze, selezionate ed integrate in funzione di un progetto a scala regionale. La rete, nel suo complesso, è stata misurata per la prima volta nel 1999. Il rilievo della rete di livellazione ha permesso di attribuire ad ogni caposaldo una quota assoluta sul livello medio del mare riferita, in particolare, al caposaldo 5/162" (verticale), ritenuto stabile, sito nei pressi di Sasso Marconi (Appennino bolognese) e appartenente alla rete di livellazione di alta precisione dell´Istituto Geografico Militare Italiano (I.G.M.I.). Per tale caposaldo è stata adottata la quota determinata nel 1949 dall´Istituto stesso pari a 225.9222 m s.l.m.

Fig. 1 - La Rete Regionale di Monitoraggio della subsidenza.

Nell´ambito dello stesso lavoro sono stati realizzati i primi ottenute nel 1999 e le quote relative ai capisaldi storici presenti nella rete misurate da Enti diversi in periodi precedenti. E´ stato così possibile realizzare la prima carta a isolinee di velocità di abbassamento del suolo relativa al periodo 1970/93-1999, che costituisce il primo tentativo di restituire un quadro complessivo dei movimenti verticali del suolo sull´intera area di pianura della regione, già nella fase di rilievo "zero" della Rete. Tale rappresentazione, tuttavia, risulta inevitabilmente lacunosa, relativamente o parzialmente aggiornata e, comunque, fortemente disomogenea data la diversa copertura spaziale e temporale dei dati storici, non essendo ancora possibile realizzare un confronto a tappeto sull´intera rete, bensì solo su circa il 50% dei capisaldi, distribuiti neppure uniformemente. In particolare, le velocità di movimento indicate sulla carta sono riferite a periodi diversi, a seconda delle linee di livellazione, compresi tra il periodo più lungo 1970-1999 e il periodo più breve 1993-1999 (figura 2).

Fig. 2 - Carta delle velocità di movimento verticale del suolo nel periodo 1970/93-1999

Nel 2002, su incarico della Regione, è stato ripetuto il rilievo della sola rete GPS aggiornando così le conoscenze sui movimenti del suolo nel periodo 1999-2002 relativamente ai punti della rete stessa.

Nel 2005-07 ARPA, su incarico della Regione, ha realizzato l´aggiornamento delle conoscenze geometriche relative al fenomeno della subsidenza, tramite l´interazione di due tecniche:

la livellazione geometrica di alta precisione di un sottoinsieme della rete regionale (circa il 50% delle linee di livellazione);
l´analisi interferometrica di dati radar satellitari con tecnica PSInSARTM estesa all´intero territorio di pianura della regione, circa 11.000 km².

I risultati ottenuti, per la prima volta, forniscono un quadro sinottico di dettaglio del fenomeno della subsidenza a scala regionale. In particolare, sulla base della disponibilità dei dati satellitari, sono state realizzate due diverse cartografie a curve isocinetiche: la prima, relativa al periodo 1992-2000, fa riferimento all´elaborazione dei dati provenienti da due satelliti dell´Agenzia Spaziale Europea (ESA) ERS1 e ERS2 e si basa sulle velocità di movimento relative a circa 160.000 punti (figura 3). La seconda riguarda il periodo più recente 2002-2006, fa riferimento all´elaborazione dei dati provenienti dal satellite ENVISAT (ESA) e RADARSAT (Agenzia Spaziale Canadese) e si basa sulle velocità di movimento relative a circa 140.000 punti (figura 4). L´utilizzo del metodo satellitare ha permesso di acquisire un´informazione molto più diffusa e capillare rispetto al rilievo terrestre: un numero di punti di ben due ordini di grandezza superiore al numero dei capisaldi di livellazione sui quali poteva contare la precedente cartografia.

Fig. 3 - Carta delle velocità di movimento verticale del suolo nel periodo 1992-2000, realizzata sulla base di analisi interferometrica radar effettuata da T.R.E. - Tele-rilevamento Europa mediante la tecnica dei Permanent Scatterers (PSInSARTM) sviluppata e brevettata dal Politecnico di Milano

Fig. 4 - Carta delle velocità di movimento verticale del suolo nel periodo 2002-2006, realizzata sulla base di analisi interferometrica radar effettuata da T.R.E.

Le misure di livellazione realizzate nel 2005 hanno interessato un migliaio di km di linee ed oltre 1000 capisaldi. E´ stato adottato lo stesso caposaldo di riferimento del 1999 mantenendone invariata la quota (figura 5).

Fig. 5 - La rete di livellazione misurata nel 2005 a supporto dell´analisi interferometrica

Le linee di livellazione che non sono state misurate nel 2005 sono state comunque oggetto di ricognizioni (la precedente ricognizione risaliva al 2002) in seguito alle quali sono stati ripristinati i capisaldi scomparsi. Ad ognuno dei capisaldi ripristinati è stata attribuita una quota relativa al 1999 tramite collegamento altimetrico ai capisaldi esistenti più vicini. Infine, ad ogni caposaldo è stata attribuita una velocità di movimento verticale relativa al periodo 2002-2006 - inserita nel campo note della relativa monografia - sulla base dei risultati dell´analisi interferometrica, in modo da permettere, per scopi tecnici, un eventuale aggiornamento della quota 1999. Quest´ ultima operazione non è stata realizzata tanto ai fini della subsidenza, quanto allo scopo di dare continuità a questo servizio on line, attivo dal 2002, servizio che permette a qualunque utente di consultare e scaricare le monografie dei capisaldi della rete.

Referente della rete regionale di monitoraggio della subsidenza:
Flavio Bonsignore

Consulenza Scientifica:
Distart, Alma Mater Studiorum - Università di Bologna
Gabriele Bitelli e Luca Vittuari

Referenti Cartografia Interattiva
Monica Branchi e Monica Carati - Arpa ER Direzione tecnica, Unità Cartografia e Gis
Francesco Filippini - Arpa ER Servizio Sistemi Informativi

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