1. Documento di approfondimento della soluzione:
TRAFAIR – Analisi dei flussi di traffico per migliorare la qualità dell’aria urbana
INDICE (da seguire come traccia guida)
1. Descrizione della soluzione
Trafair è un progetto approvato e co-finanziato dalla comunità europea, che ha
avuto inizio in data 01/11/2018 ed ha una durata di 2 anni.
Il progetto “Trafair-Understanding traffic Flow to Improve Air Quality” è motivato
dall’osservazione che l’inquinamento atmosferico causa 400.000 morti l'anno,
rendendolo la prima causa ambientale di morte prematura in Europa e
considerando che tra le principali fonti di inquinamento atmosferico in Europa
abbiamo il traffico stradale, insieme al riscaldamento domestico e la
combustione industriale.
Il progetto mira ad aumentare la consapevolezza nei cittadini e nelle pubbliche
amministrazioni della qualità dell’aria urbana e dell’inquinamento causato dal
traffico.
TRAFAIR fornisce un servizio per monitorare in real time il traffico e la qualità
dell’aria in diverse zone urbane e costruire una previsione dell’inquinamento
nei 2 giorni successivi. L’ambiente urbano viene arricchito di sensori in grado
di fornire informazioni sulla qualità dell’aria e dei flussi di traffico.
TRAFAIR è una soluzione per una città intelligente e sostenibile. Il progetto si
avvale di una forte collaborazione tra enti locali (comuni e regioni), università,
centri di supercalcolo ed anche del supporto di diverse associazioni e
organizzazioni sensibili al tema ambientale.
Il progetto intende produrre applicazioni web e mobile a disposizione di tutti i
cittadini per sensibilizzare sul tema dell’inquinamento ambientale e applicazioni
di monitoraggio a disposizione degli enti locali per valutare la qualità dell’aria in
relazione al traffico e per simulare e valutare l’impatto che eventuali modifiche
alla viabilità e al traffico possa implicare sulla qualità dell’aria.
2. 2. Descrizione del team e delle proprie risorse e competenze
Il team che lavora al progetto Trafair include ingegneri informatici, ingegneri
ambientali, esperti di High Performance Computing e dirigenti di
amministrazioni pubbliche. Si compone di 9 partner tra cui:
- 4 università:
o Università degli Studi di Modena e Reggio Emilia
o Università degli Studi di Firenze
o Università di Saragozza
o Università di Santiago di Compostela
- 3 amministrazioni locali:
o Comune di Modena
o Regione Toscana
o Consiglio di Santiago
- Un centro di supercalcolo: CESGA (Centro de Supercomputaciòn da
Galizia)
- Una azienda regionale: Lepida S.c.p.A.
Tali partner sono forti di strette collaborazioni a livello locale con pubbliche
amministrazioni, aziende meteorologiche, organizzazioni e associazioni
sensibili ai temi di sostenibilità ambientale.
Il progetto si avvale di una forte collaborazione tra enti a livello locale per
implementare il progetto stesso, ma anche per disseminare i risultati ottenuti e
sensibilizzare i cittadini sul tema di qualità dell’aria.
La figura sottostante mostra come a livello di aree siano presenti oltre ai
partner altri enti che collaborano e supportano il progetto.
3. 3. Descrizione dei bisogni che si intende soddisfare
L’Italia e la Spagna sono due dei cinque paesi più volte richiamati dall’Unione
Europea per via dei ripetuti sforamenti dei limiti di inquinamento dell’aria
soprattutto per quanto riguarda il biossido di azoto (NO2) causato,
principalmente, dal traffico stradale.
Rispetto all’Agenda 2030 per lo sviluppo sostenibile, TRAFAIR è fortemente
legato a diversi Obiettivi di sviluppo sostenibile (SDG):
- SDG 3: Garantire una vita sana e promuovere il benessere per tutti a tutte
le età" (in particolare al target 3.9 che prevede entro il 2030, ridurre
sostanzialmente il numero di decessi e malattie da sostanze chimiche
pericolose e aria, acqua e inquinamento del suolo e contaminazione)
- SDG 11: Rendere le città e gli insediamenti umani inclusivi, sicuri, resilienti
e sostenibili (in particolare all'obiettivo 11.6 che prevede entro il 2030,
ridurre l'impatto ambientale pro capite negativo delle città, anche prestando
particolare attenzione alla qualità dell'aria e alla gestione dei rifiuti urbani e
di altro tipo).
Trafair ha identificato alcuni bisogni per diverse categorie di utenti che non sono
attualmente soddisfatti:
- Per i cittadini:
o i dati di qualità dell’aria pubblicati delle stazioni legali di qualità
dell’aria, spesso non sono disponibili in real time, ma solo come dati
4. validati del giorno precedente – mancano dati attuali, che permettano
ai cittadini di avere un’idea della situazione attuale nella loro città;
o i dati di qualità dell’aria pubblicati delle stazioni legali di qualità
dell’aria sono dati puntuali, le stazioni spesso non sono più di 2-3 in
medie città fino a 6-7 in città più grandi – questa stazioni non bastano
per fornire informazioni sulla qualità dell’aria in ogni area urbana, per
fornire ai cittadini informazione sulla qualità dell’aria nelle zone
frequentate: dove vivono, dove lavorano, dove si recano per svago.
- Per dirigenti e amministratori della PA:
o la mancanza di strumenti completi, flessibili, e applicabili a un
qualsiasi contesto urbano per monitorare costantemente la qualità
dell’aria nelle diverse zone della città da quelle più sensibili, come
ospedali, scuole, a quelle più frequentate come zone commerciali o
industriali, luoghi di lavoro o di svago, o zone di residenza.
o la necessità di poter giocare in anticipo e non in seguito al verificarsi
di sforamenti dei limiti di legge degli inquinanti – per questo servono
strumenti predittivi per prevedere l’inquinamento di domani e dopo-
domani in base ai flussi di traffico stimati e alle previsioni meteo
o uno strumento per fare analisi di nuovi ipotetici scenari, ovvero
valutare l’impatto che la modifica della circolazione veicolare, della
viabilità o della flotta veicolare può avere sulla qualità dell’aria, al fine
di permettere alle amministrazioni locali di adottare le soluzioni
ottimali, in termini di riduzione dell’inquinamento atmosferico, per la
propria area di competenza
Il progetto mira a soddisfare tutti questi bisogni implementando e fornendo un
framework flessibile, applicabile a qualsiasi contesto urbano, che permetta ad
amministratori e dirigenti della PA di monitorare costantemente la qualità
dell’aria nelle diverse zone della città.
Un framework che produca dati e mappe dell’inquinamento urbano in semi real-
time, consultabili da cittadini o da qualsiasi soggetto interessato.
Inoltre i dati, saranno forniti come Open Data e andranno ad arricchire lo
European Data Portal con set di dati indicativi sulla qualità dell’aria sulle 6 città
implementate nel progetto.
5. TRAFAIR fornirà anche mappe di qualità dell’aria urbana delle città europee
insieme ad una metodologia attraverso la quale i vari paesi membri possano
gestire, creare e pubblicare queste tipo di mappa in maniera standard ed
interoperabile.
4. Descrizione dei destinatari della misura
Il progetto verrà implementato su 6 città europee in Italia e Spagna a diversa
grandezza (da capoluoghi di regione a città con meno di 100.000 abitanti):
Saragozza, Modena, Firenze, Pisa, Livorno, Santiago de Compostela. Per un
totale di 1.512.000 di cittadini.
Saranno in prima istanza destinatari dei risultati prodotti i cittadini di tali 6 citta,
e le pubbliche amministrazioni.
I dati e le mappe di qualità dell'aria delle città saranno disponibili come Open
Data, pertanto anche aziende, associazioni, organizzazioni ambientali,
ricercatori potranno accedere e utilizzare tali dati.
I risultati del progetto TRAFAIR saranno pubblicati e arricchiranno il portale
europeo dei dati (European Data Portal) aggiungendo un nuovo tipo di set di
dati sulla qualità dell'aria, invece di fornire dati puntuali (come le misure fornite
dalle stazioni di qualità dell'aria) produrranno mappe della qualità dell'aria
urbana delle città europee.
La pubblicazione di Open Data e la creazione di un sito web che mostri le
mappe della qualità dell'aria urbana all'interno del contesto urbano
aumenteranno la consapevolezza nei cittadini e negli amministratori e
faciliteranno risposte adeguate per proteggere la salute pubblica dagli impatti
negativi dell'inquinamento atmosferico.
Dal momento che per i cittadini la conoscenza dei livelli di qualità dell'aria nelle
aree che frequentano, in cui vivono, lavorano o vanno nel tempo libero è più
efficace che la conoscenza di singoli punti all'interno della città, si stima che i
risultati di TRAFAIR avranno un forte impatto.
Inoltre, per le Pubbliche Amministrazioni sarà a disposizione uno strumento
efficace per conoscere la situazione attuale e predittiva degli inquinanti su scala
urbana e per studiare simulazioni di nuovi scenari di flusso di traffico (es.
6. cambio parco autoveicolare, cambio circolazione auto) per migliorare la qualità
dell'aria e il trasporto urbano.
Sfruttando i risultati di TRAFAIR, le PA locali avranno visione delle emissioni di
inquinanti nel contesto urbano. Da questi risultati, in base agli obiettivi che ogni
città si è prefissata per ridurre le emissioni e migliorare la qualità dell'aria, sarà
possibile adottare una serie importante di misure come:
- Supporto per lo sviluppo di misure di trasporto sostenibili
- Supporto per l'adozione di veicoli a basse e zero emissioni
- Riduzione delle emissioni di merci
- Pianificazione per il trasporto sostenibile
5. Descrizione della tecnologia adottata
Le tecnologia adottata nel progetto si basa su standard riconosciuti, software
open/senza costi di licenza. Inoltre, il progetto è fortemente basato sull’utilizzo
di risorse HPC per l’esecuzione dei modelli che richiedono una grossa potenza
di calcolo.
I principali modelli utilizzati sono senza costi di licenza:
- SUMO: strumento utilizzato per simulare il traffico
- VEIN: strumento utilizzato per calcolare le emissioni dei veicoli a partire dai
dati di flusso di traffico
- GRAL: strumento utilizzato per simulare la dispersione di inquinanti
nell’atmosfera
TRAFAIR fornirà una metodologia per tutti gli Stati membri dell'UE per gestire,
creare e pubblicare mappe della qualità dell'aria urbana in modo interoperabile
e standardizzato.
l set di dati e i metadati corrispondenti saranno sviluppati seguendo le migliori
pratiche per il riutilizzo, la comprensione, la reperibilità e la processabilità dei
dati basati sulla revisione 2013/37/UE sul riutilizzo delle informazioni del settore
pubblico ( Direttiva PSI), promossa dalla rete Share-PSI dell'innovazione nelle
informazioni del settore pubblico europeo1.
1 https://www.w3.org/2013/share-psi/
7. Il progetto seguirà le raccomandazioni fornite dal Quadro europeo di
interoperabilità (European Interoperability Framework EIF5) intrapreso nel
contesto della priorità della Commissione per creare un mercato unico digitale
in Europa e sarà allineato alla direttiva INSPIRE specifica per settore per la
creazione di un'infrastruttura per le informazioni spaziali nella Comunità
europea. Particolarmente notevoli sono le seguenti considerazioni. Il progetto
segue un approccio sussidiario al problema, in quanto è implementato a livello
locale o regionale, cioè il più vicino possibile al cittadino. Vengono inoltre
considerati i principi fondamentali di interoperabilità definiti nel EIF5. Pertanto,
sia i dati aperti che i software aperti sono considerati la prima opzione. Varie
infrastrutture esistenti di dati aperti saranno riutilizzate (compresi dati
meteorologici, di qualità dell'aria e del traffico) e verranno generati più dati
aperti. Inoltre, verrà prodotto un nuovo software aperto che richiederà
l'infrastruttura HPC per la sua esecuzione, inclusa un'implementazione
parallela di un modello di dispersione della qualità dell'aria open source e vari
strumenti per l'acquisizione, la gestione, la pubblicazione e l'utilizzo dei dati.
La neutralità tecnologica e la portabilità dei dati guideranno la costruzione del
software e la generazione dei dati. Riusabilità e trasparenza saranno raggiunte
dall'implementazione di formati e interfacce standard ben noti, definiti da entità
ben note come il World Wide Web Consortium (W3C) e l'Open Geospatial
Consortium (OGC), e allineati ogni qualvolta possibile con la tecnica INSPIRE
documenti di orientamento. In particolare, standard OGC specifici per dominio
come Geography Markup Language (GML), Osservazioni e misure (O & M),
Web Feature Service (WFS), Web Coverage Service (WCS) e Sensor
Observation Service (SOS) saranno combinati con W3C per scopi generali
standard come XML e RDF per la rappresentazione dei dati e le
implementazioni dei servizi.
6. Indicazione dei valori economici in gioco (costi, risparmi ipotizzati, investimenti
necessari)
Il progetto ha un budget complessivo stimato di 2.197.530 euro ed è
cofinanziato nella quota massima del 75% dall’unione europea attraverso INEA
(Innovation and Networks Executive Agency).
8. Si stima che, complessivamente, verranno integrati nel contesto urbano delle 6
città circa 40 dispositivi IoT per un totale di 160 sensori, con un costo medio
per città di circa 35.000 euro.
In molte città tali sensori utilizzeranno un protocollo di scambio dati LORA,
pertanto anche una rete LORA sarà installata, con costi, se realizzata ex-novo
di circa 10.000 euro per i gateway e 10.000 euro per l’installazione e
manutenzione.
Anche i sensori per il traffico sono necessari al fine di basare la costruzione del
modello di traffico su misure real-time.
Molte città sono già dotate di sensori e si è verificato che non li sfruttano
completamente, ovvero molti sensori di traffico (spire induttive) sono usati per
la gestione della semaforica e i dati misurati non vengono analizzati.
L’aggiornamento o integrazione della sensistica con telecamere conta traffico
potrebbe comportare circa 10.000 euro per città.
D’altra parte, si ha un aumento dello sfruttamento della sensoristica
preesistente.
7. Tempi di progetto
Il progetto, iniziato in data 1 Novembre 2018 ed attualmente in corso, ha una
durata complessiva di 2 anni.
Nel primo anno si prevede
- di implementate le reti di sensori di qualità dell’aria nelle 6 città e verranno
costruiti i modelli di simulazione del traffico urbano ed il modello predittivo
(nelle 48 ore) della dispersione di inquinanti nell’area urbana;
- la creazione di una base di dati unica contenente tutti gli input necessari ai
modelli e gli output da loro prodotti: dati sulla rete stradale estratti da
OpenStreetMap, dati forniti dai sensori di traffico, informazioni sulla flotta
veicolare, misurazioni di qualità dell’aria, previsioni meteo etc..
Nel secondo anno si prevede:
- un raffinamento dei modelli di calcolo;
- la visualizzazione di dati di traffico in semi-real time;
- la pubblicazione di uno o più dataset contenente/i i dati raccolti dai
sensori;
9. - creazione di interfacce web e/o mobile per il monitoraggio delle condizioni
di qualità dell’aria a livello urbano;
- creazione di applicazioni web e/o mobile per la comunità che sfruttino i
risultati ottenuti dai modelli di traffico (ad esempio un’applicazione che
mostri quali sono i percorsi ed i luoghi meno inquinati per svolgere attività
fisica).
