Progetti attuali

4onse - analisi di sistemi di monitoraggio aperti

In sintesi

Il monitoraggio ambientale consiste nell’osservare e registrare lo stato di uno o più fenomeni ambientali quali ad esempio le piogge, l’inquinamento o le portate dei fiumi. Lo stato di questi fenomeni viene osservato tramite sensori che misurano e quantificano i parametri d’interesse. Per avere una visione ampia dello stato del fenomeno d’interesse è comune prassi istituire delle reti di sensori che misurano il fenomeno in diversi punti sul territorio e che trasmettono i valori misurati in formato digitale a una centrale operativa che li rende disponibili all’utilizzatore per supportare la presa di decisioni e lo sviluppo di politiche di gestione. Tali sistemi convenzionalmente sono basati su tecnologie costose e non aperte e sono quindi poco diffusi nei paesi terzi. Le tecnologie aperte e i sensori a basso costo costituiscono potenzialmente una soluzione alternativa della quale però si sa ancora poco in termini di affidabilità e qualità.

Soggetto e obiettivo

Il nostro obiettivo principale è contribuire a una migliore comprensione dei sistemi di monitoraggio basati su tecnologie aperte ed a basso costo. Svilupperemo a tal fine un sistema basato su queste tecnologie che integri (i) software libero (gratuito e modificabile liberamente), (ii) hardware aperto (non protetto da copyright), (iii) formati standard aperti (liberamente consultabili) e (iv) dati aperti (liberamente accessibili). Installeremo e testeremo questo sistema in un bacino in Sri Lanka al fine di derivare informazioni sulla qualità dei dati rilevati, sull’affidabilità del sistema, sulla sostenibilità della soluzione e sull’applicabilità delle informazioni in casi reali.

Contesto socio-scientifico

Il nostro lavoro consentirà di capire le potenzialità e le limitazioni di un sistema completamente aperto che potrebbe garantire una soluzione a basso costo, replicabile e sostenibile per il monitoraggio ambientale. Siccome da queste informazioni possono però dipendere decisioni critiche (come ad esempio la gestione delle emergenze da eventi naturali disastrosi) è importante comprendere fino a che punto questo sistema sia valido ed eventualmente individuare quali aspetti necessitino di ulteriore ricerca e sviluppo per offrire un sistema che contribuisca a migliorare la vita della popolazione.

FREEWAT

FREEWAT è un progetto europeo HORIZON 2020 nell’ambito del bando «innovazioni e acqua: aumentare la sua importanza per l’Europa». FREEWAT mira a promuovere la gestione delle risorse idriche, semplificando l'applicazione della direttiva quadro sulle acque mediante strumenti e modelli numerici open source integrati nei GIS (la piattaforma di FREEWAT) in un contesto partecipativo. Il consorzio di FREEWAT è costituito da università, enti di ricerca, PMI, autorità governative, ONG e organizzazioni internazionali. Il coinvolgimento di numerosi attori interessati garantirà una larga diffusione e sfruttamento dei risultati.

FREEWAT è una piattaforma per la modellazione numerica della risorsa idrica principalmente basata sui famosi modelli idrogeologici e di trasporto dell’USGS. La piattaforma permette inoltre di: simulare il trasporto delle sostanze disciolte nel non saturo, eseguire analisi di serie temporali di osservazioni, condurre analisi di sensitività e calibrazione, gestire la risorsa idrica in agricoltura, risolvere problematiche legate alla qualità dell’acqua, gestire, analizzare e visualizzare dati geochimici. FREEWAT sarà applicata in 10 casi di studio europei e in un grande bacino transnazionale in Africa, ciascuno tratterà una diversa problematica di gestione della risorsa idrica in relazione alle vigenti normative nazionali ed europee.

L’IST-SUPSI è uno dei partner principali di progetto ed è attivo in tutte le sue principali attività, quali: lo sviluppo informatico, la formazione degli specialisti e, in collaborazione con l’UPAAI, la creazione di un caso di studio sul territorio ticinese. In relazione a quest’ultima attività, nei prossimi mesi si creerà un modello numerico capace di simulare le interazioni tra le falde ed il lago di Lugano al fine di comprendere meglio le dinamiche e di supportare, quindi, la gestione della qualità delle acque. Con l’obiettivo di sviluppare un modello che possa essere di pratico supporto al territorio e che risponda a concreti bisogni si utilizzerà un approccio partecipato che coinvolge il maggior numero possibile di portatori d’interesse locali.

 

Progetto ENORASIS

ENORASIS è un progetto finanziato dalla comunità europea nell'ambito del settimo programma quadro (FP7) che si propone di realizzare un sistema di supporto alle decisioni (ENORASIS Service Platform and Components) per la gestione dell'irrigazione ad uso di aziende agricole e/o enti di gestione delle risorse idriche. Questo sistema, che si avvale di competenze su modelli meteorologici di previsione, sistemi di analisi di dati climatologici e satellitari, sensori intelligenti e tecnologie GIS messe a disposizione dai partner, consentirà da un lato di minimizzare gli sprechi e conservare al meglio la risorsa "acqua" e dall'altro di ottimizzare i raccolti ed i guadagni. Questo tema dell'ottimizzazione dell'uso della risorsa idrica è di grante attualità, infatti in futuro con l'attuazione della nuova direttiva europea sull'acqua questa risorsa dovrà avere un prezzo, fattore che influenzerà notevolmente il mercato dell'agricoltura che è attualmente il più largo consumatore d'acqua al mondo.
 

Progetto HELIDEM (adesso ONLINE)

Image Progetto HELIDEM (adesso ONLINE)

Il progetto HELIDEM (Helvetia-Italy Digital Elevation Model) intende creare un modello digitale delle altezze unificato e correttamente georeferenziato, prodotto validando e integrando in un unico modello tutte le sorgenti di informazioni disponibili. L'area di intervento di HELIDEM è la fascia alpina e subalpina tra Italia, nelle regioni Piemonte e Lombardia, e Svizzera, nei Cantoni Ticino e Grigioni. Il progetto è finanziato dal programma INTERREG Italia - Svizzera 2007-2013 e cofinanziato dall'Unione Europea.


HELIDEM concentra la sua attenzione sui temi dell'altimetria e dei modelli digitali del terreno. I sistemi per la gestione dell'informazione geografica sono sistemi informativi per la raccolta, archiviazione, manipolazione e condivisione di dati ambientali e territoriali, legati alle coordinate spaziali e temporali dei punti a cui tali dati si riferiscono. Questi punti sono situati sulla superficie terrestre, genericamente definito "terreno", o nelle sue immediate vicinanze, in questo caso si parla genericamente di superficie.

Ne consegue che la localizzazione di un punto può essere identificata con due coordinate planimetriche, quando si sappia che il punto sta sul terreno e quando una qualche coordinata d'altezza del terreno stesso sia nota. E' questo lo standard dei GIS (Geographic Information System), con il loro contenuto di cartografie di base, cioè i Digital Terrain Models (DTM), o Digital Elevation Model (DEM), nel caso si abbiano informazioni aggiuntive vettoriali che descrivano la morfologia del terreno, quali ad esempio linee di rottura o linee caratteristiche del terreno. La ricostruzione della superficie con i particolari naturali e artificiali a esso sovrapposti viene definita invece Digital Surface Model (DSM). Ai modelli digitali tradizionali si sono aggiunti negli ultimi anni i modelli digitali densi (DDTM, DDSM), ad alta e altissima risoluzione. I dati di elevazione sono dunque parte integrante e di base nei Sistemi Informativi Geografici (GIS) e uno dei dati territoriali fondamentali previsti dalla Direttiva Europea INSPIRE (INfrastructure for SPatial InfoRmation in Europe).

L'integrazione dei dati "tridimensionali-transnazionali-multirisoluzione" richiede la disponibilità di appropriati metodi e parametri di trasformazione di datum, almeno conformi alle accuratezze dei modelli digitali del terreno originari. Se l'accuratezza del dato è elevata (dell'ordine delle decine di centimetri), l'accuratezza richiesta per la trasformazione planimetrica è a sua volta elevata. Il tipo di trasformazione ottimale da adottare sarà l'obiettivo di HELIDEM. La precisione ottenibile mediante la trasformazione sarà dell'ordine di grandezza della precisione locale delle reti di inquadramento. Il progetto permetterà di creare un DTM (per la coordinata di altezza si considereranno le quote ortometriche) integrato, unificato e multi risoluzione, che rappresenta il dato fondamentale per le molteplici applicazioni ambientali e territoriali.

Per provarlo clicca qui.

Contatti
st.wwwsupsi@supsi.ch