Progetto DORIS

ASI – Workshop 7th Framework Programme – GMES – Rome – 27 June
2012
Collaborative Project Funded by the European
Commission 7th Framework Programme
Activity area: 9.1.1, SpaceSpace-based applications at the
service of European Society
Topic addressed: Stimulating the development of
downstream GMES services
Buongiorno a tutti.
Voglio iniziare ringraziando ASI per l’invito a venire a
parlare di DORIS. Un invito davvero gradito.
DORIS è un acronimo per “Ground Deformations Risk
Scenarios: an Advanced Assessment Service”.
DORIS è un progetto finanziato della Commissione
Europea nell’ambito del 7° Programma Quadro, e si
occupa dello sviluppo di un downstream service che
potenzia i servizi del Global Monitoring for Environment
and Security, più noto come GMES.
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OUTLINE
Details
Partnership
Ambition
Strategy & Technologies
Test Sites
Results
Future
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Questa è la scaletta della mia presentazione.
Nella presentazione:
- Darò alcuni dettagli sul progetto,
- Descriverò il team,
- Elencherò quali sono i nostri scopi,
- Dirò due parole sulla strategia e le tecnologie utilizzate,
- Presenterò le aree di studio e alcuni risultati, e
- Concluderò con una slide sul futuro.
DETAILS
• Project Started: 1 October 2010
• Project will End: 30 September 2013
• Duration: 36 months
• Total Cost: 4.6 M€
• EC Funding: 3.4 M€
• Total Effort: > 500 Person × Month
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DORIS ha una durata di tre anni, è iniziato nell’ottobre
del 2010 e finirà a settembre del 2013.
Il costo complessivo è di 4.6 M€, con un finanziamento
della commissione europea di 3.4 M€.
A fronte del costo, lo sforzo profuso è consistente e
misurabile in oltre 500 mesi / persona.
PARTNERSHIP
• 13 Partners
• 6 European Countries
CH, DE, ES, HU, IT, PL
• Research organizations,
SMEs, enterprises,
national agencies, and
qualified end users.
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Il team di DORIS è composto da 13 partner in 6 paesi
europei (Italia, Polonia, Spagna, Svizzera, Ungheria e
Germania).
I partner sono enti di ricerca, piccole e media imprese,
grandi imprese, agenzie nazionali – fra cui ASI – e una
serie di utenti qualificati, fra i quali il Dipartimento della
Protezione Civile.
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COORDINATOR
Largest, public research organization in
Italy, with the mission of designing,
executing and promoting research, and of
transferring and disseminating knowledge,
to foster scientific, technological,
economic, and social development, in Italy.
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Il coordinatore di DORIS è il Consiglio Nazionale delle
Ricerche che, come loro sanno, è il più grande ente di
ricerca italiano con la missione di svolgere, promuovere
e valorizzare attività di ricerca nei principali settori di
sviluppo delle conoscenze e delle applicazioni per lo
sviluppo scientifico, tecnologico, economico e sociale del
Paese.
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AMBITION
1 Exploit and integrate Earth observation and
ground based data and technologies to improve
our understanding of ground deformations.
2 Design an advanced downstream service for
ground deformation detection, mapping,
monitoring, and forecasting.
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Quali sono le ambizioni di DORIS. Sostanzialmente 4.
La prima: Integrare dati e tecnologie satellitari e a terra
per migliorare la comprensione dei fenomeni deformativi,
e in particolare di frane e subsidenza.
La seconda: Disegnare un sistema (un downstream
service) per il riconoscimento, la mappatura, il
monitoraggio e la previsione di deformazioni del suolo.
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AMBITION
3
Deliver information and provide products
useful for the pre-event, the event, and the
post-event phases of the risk cycle.
4
Execute research on the application of
remote sensing technology to improve the
understanding of ground deformations.
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La terza: Produrre informazioni e realizzare prodotti utili
nelle tre fasi tipiche del ciclo del rischio: le fasi di preevento, evento e post-evento.
La quarta: per noi non marginale, eseguire ricerca
innovativa sull’applicazione di tecniche di remote sensing
per una migliore comprensione dei fenomeni che
producono deformazioni superficiali.
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STRATEGY
Exploit Earth observation and ground
based technologies to foster our
understanding of the phenomena that
cause ground deformations …
… to improve the preparedness
and response capacity of
civil protection authorities
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La strategia di DORIS è semplice.
Integrare osservazioni e tecnologie da satellite e da terra
per migliorare la nostra comprensione dei fenomeni
deformativi …
… allo scopo di migliorare le capacità dei sistemi e
delle agenzie di protezione civile di prepararsi e di
rispondere a eventi calamitosi.
STRATEGY
Raw data and information
EO
sensor
EO
sensor
EO
Non-EO Non-EO
sensor sensor sensor
System Architecture
Transform “raw data” captured by different
sensors into information accessible and relevant
to the user through the integration of multiple
technologies and expertises.
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In altre parole, intendiamo trasformare “dati grezzi”
ottenuti da diversi sensori – ed in particolare da quelli
satellitari – in informazioni rilevanti per un sistema di
protezione civile, attraverso l’integrazione di tecnologie e
capacità differenti.
Facile a dirsi, un po’ più complicato a farsi.
TECHNOLOGY
Space borne Synthetic Aperture Radar
Ground deformation maps and related time series
Space borne Optical Sensors (VHR, HR, MR)
Inventory, susceptibility, vulnerability and thematic
maps
Ground based Synthetic Aperture Radar
Ground deformation maps and time series
Electrical Resistivity Tomography
Imaging to characterize the subsoil
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In termini di tecnologie, utilizziamo prevalentemente dati
SAR da satellite, e dati ottici a tutte le risoluzioni.
I dati SAR li usiamo per produrre mappe e serie storiche
di deformazioni.
I dati ottici per produrre carte inventario, carte di
suscettibilità da frana, e carte tematiche.
Le tecnologie a terra comprendono radar, SAR e
tomografie geo-elettriche.
Le tecnologie a terra sono utilizzate prevalentemente per
confronto e validazione del dato satellitare.
SATELLITE DATA USED
ESA ERS 1&2 > 600 images (1992 to 2011)
ESA Envisat > 600 images (2002 to 2010)
JAXA ALOS-Palsar > 50 images (2009 to 2010)
DLR TerraSAR-X > 250 images (2009 to 2012)
ASI COSMO-SkyMed > 190 images (2009 to 2012)
ASTER, LANDSAT, WorldView-2, QuickBird,
GeoEye 12 images (2001 to 2011)
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Per quanto riguarda i dati SAR utilizziamo quello che ci
mette a disposizione la Data Warehouse di ESA, ed in
particolare dati ERS e Envisat, ALOS, TerraSAR-X e
COSMO-SkyMed.
I numeri nella diapositiva danno loro una idea del
numero delle immagini processate, che non sono
davvero poche considerando che siamo nell’ambito di un
progetto di ricerca.
Abbiamo processato oltre 1000 immagini SAR.
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TEST SITES
Sa
in
tM
or
Silesian Basin
itz
Budapest
Zermatt
Palma de Mallorca
U
ia
br
m
Sic
ily
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Operiamo in Europa.
Abbiamo 7 aree di studio in cinque paesi europei. Da
ovest verso est, in Spagna, Svizzera, Italia, Ungheria e
Polonia.
Le aree coprono le maggiori, anche se non tutte, le aree
fisiografiche nelle quali si hanno deformazioni del suolo
per frana o subsidenza in Europa.
In questo senso, sono abbastanza rappresentative degli
scenari europei.
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HOW DOES WHAT & WHERE
Test sites: Palma de Mallorca (ES), Hungarian Lowland (HU)
ALTAMIRA: Landslides and subsidence monitoring using DInSAR
Test sites: Zermatt & Saint Moritz (CH)
GAMMA: Alpine slope stability monitoring using DInSAR
Test sites: Messina (IT), Silesian basin (PL)
TRE: Ground deformation monitoring through P.S.
analysis
Test site: Umbria (IT)
E-GEOS & IREA: Ground deformation monitoring using DInSAR
Test sites: All sites
E-GEOS: Ground deformation services based on optical data
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Nella diapositiva ho riassunto chi fa cosa, in quale area
di studio.
Quello che mi interessa dire è che per ogni area di studio
abbiamo una unità di processamento di dati SAR, e
almeno un utente esperto delle informazioni e dei
problemi a terra.
In aggiunta c’è un partner che si occupa del
processamento dei dati ottici.
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MONITORING SUBSIDENCE
Descending
Orbits
E-W
Component
Ascending Orbits
Vertical Component
> 7.5
LOS Velocity [mm/yr]
< - 7.5
BEVAGNA, UMBRIA, IT
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No ho modo di presentare tutti i risultati del progetto, e
mostro solo alcuni dei risultati più recenti.
La mappa mostra le deformazioni al suolo in Umbria
centrale. Il cluster di punti rossi individua (e misura) la
subsidenza indotta da un campo pozzi ad uso potabile
nell’area di Bevagna.
Le serie temporali indicano il trend della
deformazione nel periodo compreso fra il 1992 e il 2001.
separare le E-O e verticale delle
deformazioni.
Fra il 1992 e il 2011 le deformazioni verticali al suolo
hanno superato i 6 cm. Un valore non irrilevante, e che
ha causato danni locali.
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MONITORING LANDSLIDES
ERS 1&2 + Envisat
(1992-2011)
ERS 1&2 + Envisat
(1992-2011)
COSMO-SkyMed
(2010-2012)
> 7.5
LOS Velocity [mm/yr]
< - 7.5
IVANCICH, ASSISI, IT
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Sempre in Umbria, l’immagine mostra le deformazioni in
linea di vista osservate dai satelliti ERS e Envisat di ESA
nel periodo 1992-2011. Le deformazioni individuano e
contornano molto bene un’area in frana nota. Si tratta
della frana di Ivancich, ad Assisi.
E’ interessante il confronto con i dati COSMOSkyMed (nel periodo 2010-2012) che confermano
l’andamento spaziale delle deformazioni, ma con un
numero di scatteratori al suolo decisamente superiore,
facilitando l’interpretazione dell’andamento spaziale delle
deformazioni.
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ENVISAT 2003-10
ALOS Jun-Sep 2009
CSK 2009-11
0
20
0
LOS Velocity [cm/yr]
S. MORITZ, CH
1
LOS Velocity [cm/yr]
CSK 2009-11
MONITORING LANDSLIDES
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Nell’area di S. Moritz, in Svizzera, FOEN e Gamma hanno
confrontato dati SAR ripresi da diversi sensori (a diverse
frequenze, bande X, C e L), e in diversi periodi, per il
monitoraggio di deformazioni superficiali anche non
particolarmente lente. Si tratta prevalentemente di frane.
Qui sono mostrati confronti fra dati COSMO a sinistra e
dati Envisat (in alto) e ALOS (in basso), per periodi diversi.
I risultati sono complessi e interessanti.
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MONITORING LANDSLIDES
GPRI 10-16 Aug 2011
TSX 2008-2011
30
LOS Velocity [cm/yr]
0
ZERMATT, CH
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Nell’area di Zermatt, sempre i colleghi di FOEN e
Gamma confrontano analisi fatte con dati satellitari in
banda X (in questo caso TerraSAR-X) con il
monitoraggio a terra effettuato da un radar proprietario di
Gamma per il monitoraggio di deformazioni veloci.
Si noti che l’immagine a destra si riferisce a soli 7 giorni
di misure nell’agosto del 2011, con deformazioni medie
annue decimetriche, confrontabili con le misure
satellitari.
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MAPPING LANDSLIDES
BORGETTO DI VARA, LIGURIA, IT
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In DORIS ci occupiamo anche di mappatura di frane
d’evento a partire da immagini ottiche.
Questo è un esempio a Borgetto di Vara, in Liguria,
colpito dall’alluvione dell’ottobre del 2011.
Le aree rosse sono le are inondate,
mentre le aree
gialle sono le aree sorgenti di alcune delle molte frane
superficiali innescate dalle piogge particolarmente
intense.
Per noi è di grande interesse l’accuratezza e la
completezza della mappatura che riusciamo ad ottenere.
Una cosa che, così bene, riesce a pochi in questo
momento.
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CONCLUDING REMARKS
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Concludo con una nota generale.
DORIS è, dal mio punto di vista, una storia di successo,
e lo è anche perché non siamo partirti da zero.
DORIS è figlio di MORFEO, un progetto di ASI per
lo sviluppo di un sistema prototipale per il monitoraggio
del rischio da frana con dati e tecnologie EO. Senza
MORFEO, DORIS non sarebbe stato vincente in Europa.
A sua volta DORIS ha permesso a una nuova
proposta, LAMPRE, di essere vincente.
LAMPRE, in via di negoziazione, estenderà le capacità
di cartografare e modellare i fenomeni franosi,
prevalentemente utilizzando dati e tecnologie ottiche.
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[email protected]
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Se vogliono altre informazioni su DORIS e i suoi risultati,
possono visitare il sito web del progetto, scrivere ai
partner, o al sottoscritto.
Grazie per l’attenzione.