Convegno di Medio Termine dell’Associazione Italiana di Ingegneria Agraria (AIIA) Belgirate, 22-24 settembre 2011 Authors: C.R. Fichera, G. Modica, M. Pollino Abstract: L’utilizzo delle tecniche di Telerilevamento, unitamente con GIS e metriche del paesaggio, è di fondamentale supporto per la mappatura della copertura del suolo e l’analisi multitemporale dei cambiamenti occorsi. In questo contesto, viene descritto il caso di studio relativo all’area della Conca di Avellino. Per studiare i cambiamenti nell’uso del suolo verificatisi nell’arco di un cinquantennio (1954÷2004), è stato processato un dataset multitemporale di foto aree (1954) e immagini Landsat (MSS 1975, TM 1985 e 1993, ETM+ 2004). I risultati hanno permesso di analizzare le dinamiche di matrice naturale e antropica intervenute nel territorio, molte delle quali legate agli strumenti urbanistici varati dopo il terremoto dell’Irpinia dell’80.

1. Convegno Nazionale di medio termine dell'Associazione Italiana di Ingegneria Agraria Gestione e controllo dei sistemi agrari e forestali Hotel Villa Carlotta - Belgirate (VB) 22-24 settembre 2011 Elaborazione di immagini telerilevatemulti-temporali per l’analisi dei cambiamenti nell’uso del suolo: un approccio integrato mediante tecniche GIS e metriche del paesaggio Carmelo Riccardo Fichera1, Giuseppe Modica1, Maurizio Pollino1,2 1Università degli Studi ‘Mediterranea’ di Reggio Calabria Dipartimento di Scienze e Tecnologie Agro-Forestali ed Ambientali 2ENEA - Agenzia nazionale per le nuove tecnologie, l’energia e lo sviluppo economico sostenibileLaboratorio Analisi e Osservazioni sul Sistema Terra (UTMEA-TER)

3. Caso di studio: area della Conca di Avellino.

4. Per studiare i cambiamenti nel LULC verificatisi nell’arco di un cinquantennio (1954÷2004), è stato processato un dataset multi-temporale di foto aeree ed immagini satellitari, così costituito:

5. Foto aeree (1954, 1974 e 1990), Immagini satellitari;

6. Landsat (MSS 1975, TM 1985, TM 1993, ETM+ 2004);

7. Ortofoto digitaliaeree (1994 e 2006).

9. Dataset multi-temporale: foto aeree 4 Nella Tabella sottostante sono elencate le foto aeree (1954, 1974 e 1990, rilievi dell’Istituto Geografico Militare Italiano (I.G.M.I.) e le ortofoto digitali (1994 e 2006) utilizzate.

10. Dataset multi-temporale: immagini Landsat 1975-07-15 Landsat MSS (WRS-1, Path 203, Row 032) Risoluzione 57 m 1985-06-14 Landsat TM (WRS-2, Path 189, Row 032) Risoluzione 30 m 1993-08-23 Landsat TM (WRS-2, Path 189, Row 032) Risoluzione 30 m 2004-06-10 Landsat ETM+ (WRS-2, Path 189, Row 032) Risoluzione 28.5-14.5 m 5 Fonte: Global Land Cover Facility (GLCF) http://glcf.umiacs.umd.edu

11. Mappe LULC 6 Dalla foto-interpretazione delle foto aeree e dalla classificazione delle immagini Landsat sono state prodotte 5 differenti mappe di LULC.

12. Andamento LULC 7 +75.5% -29,8%

13. Analisideicambiamenti (Change detection) 8 Utilizzando tecniche GIS, le informazioni spaziali di base (area, perimetro, localizzazione, ecc.) di ciascuna classe di LULC sono state integrate con quelle riguardanti la quantità, l’estensione e la dinamica del cambiamento. Dinamiche dei cambiamenti del LULC durante l’intero periodo di analisi

14. Analisideicambiamenti (Change detection) 9

15. Cambiamentinel LULC (1954÷2004) 10 Matrice di transizione per ciascuna classe di LULC negli intervalli scelti I valori (in ettari) riportati lungo la diagonale rappresentano le aree in cui non si è registrato alcun cambiamento. Le altre celle contengono la stima delle superfici che hanno subito una trasformazione.

17. Relazioni tra elementi territoriali (uso del suolo, morfologia, reti di trasporto) e demografia (dati censuari).

19. Metriche del paesaggio (Landscape Metrics) Scelti tre anni di riferimento (1954, 1985 e 2004), le analisi sono state condotte lungo due transetti (uno in direzione Ovest-Est ed l’altro in direzione SudOvest-NordEst) e centrati sull’insediamento principale di Avellino: ogni transetto è costituito da una strisciata suddivisa in undici blocchi di 2 km x 2 km. 13 1954 2004 1985

21. Patch Density index (PD)

22. LPI (Largest Patch Index)

23. NP (Number of Patches)14

25. Patch Density index (PD)

26. LPI (Largest Patch Index)

27. NP (Number of Patches)15

28. L’espansioneurbana 16 Un notevole incremento delle aree urbanizzate si è verificato nel periodo successivo al 1985, in concomitanza con il processo di ricostruzione avviato dopo il terremoto dell’Irpinia del1980. Si è verificata una significativa diffusione dell’urbanizzato verso le aree periferiche, per effetto della realizzazione di nuove aree residenziali e della nuova zona industriale a NE della città.

29. StrumentiUrbanistici Le leggi varate dopo il sisma dell’80 hanno rappresentato la cornice normativa all’interno della quale sono stati prodotti gli strumenti urbanistici del P.I.C.A. e del P.U.C.. Questi hanno fornito le indicazioni sulle nuove aree da destinare ad uso residenziale, artigianale o industriale. 17 ZonaIndustriale di Avellino AreeResidenziali

30. Transformazionedelleareerurali(1954÷2004) 18 Il fenomeno di urbansprawlha prodotto ulteriore “attrito” tra le aree urbanizzate in espansione e le residue zone agricole intorno alla città, con un ulteriore consumo di suolo a discapito delle aree rurali. Questa dinamica si è manifestata maggiormente nelle aree di frangia urbano-rurale (analisi condotta mediante l’applicativo ULAT1). 1Urban Landscape Analysis Tool (http://clear.uconn.edu/tools/ugat/index.htm)

34. Elaborazione immagini satellitari ad alta risoluzione geometrica e spettrale:

35. QuickBird (ris. 0,60-2,80 m, 4 bande, Maggio 2005)

37. Coastal (400 - 450 nm)

38. Yellow (585 - 625 nm)

39. Red Edge (705 - 745 nm)

41. I risultati qui ottenuti confermano la capacità delle tecniche di Telerilevamento di fornire strumenti utili ed efficaci per comprendere le dinamiche del cambiamento nell’uso del suolo, mediante dettagliate analisi spazio-temporali.

42. Il ricorso alle metriche del paesaggio ha consentito di mettere in evidenza determinati processi di trasformazione del territorio.

43. L’utilizzo congiunto di Telerilvamento, GIS e Metriche del paesaggio è di fondamentale importanza nel fornire supporto alle politiche di pianificazione, gestione e monitoraggio del territorio, specie quando si voglia tener conto di uno sviluppo sostenibile dello stesso.

44. Infine, la tecnologia GIS ha permesso di gestire in modo integrato le informazioni spaziali dell’area di interesse, costituendo altresì la base per strumenti di verifica dell’efficacia delle politiche di pianificazione nonché per la previsione dei trend futuri di trasformazione.22

45. Grazie per l’attenzione! Convegno Nazionale di medio termine dell'Associazione Italiana di Ingegneria Agraria Gestione e controllo dei sistemi agrari e forestali Hotel Villa Carlotta - Belgirate (VB) 22-24 settembre 2011 Elaborazione di immagini telerilevatemulti-temporali per l’analisi dei cambiamenti nell’uso del suolo: un approccio integrato mediante tecniche GIS e metriche del paesaggio Carmelo Riccardo Fichera1, Giuseppe Modica1, Maurizio Pollino1,2 1Università degli Studi ‘Mediterranea’ di Reggio Calabria Dipartimento di Scienze e Tecnologie Agro-Forestali ed Ambientali 2ENEA - Agenzia nazionale per le nuove tecnologie, l’energia e lo sviluppo economico sostenibileLaboratorio Analisi e Osservazioni sul Sistema Terra (UTMEA-TER)