Mappare i ghiacci con i droni: gli obiettivi del progetto Dream | Ingegneri.info

Mappare i ghiacci con i droni: gli obiettivi del progetto Dream

Un progetto ambizioso dell’Alta Scuola dei Politecnici di Milano e di Torino: dai ghiacciai la risposta idrica per il futuro

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Una valida alternativa, meno onerosa, quella portata avanti dal Politecnico di Milano e di Torino: utilizzare i droni quale risorsa strumentale per la mappatura dei ghiacciai. Un’attività che unisce la formazione dei futuri professionisti al monitoraggio territoriale dei ghiacciai, quale risorsa naturale e riserva idrica che si sta inesorabilmente consumando a causa di cambiamenti climatici.

La variazione volumetrica del ghiacciaio Belvedere dal 1957 al 1991 è corrisposta ad un incremento di 22 milioni di metri cubi, la medesima quantità si è persa dal 2009 al 2016, ovvero l’accumulo che si è osservato in 34 anni si è perso in un arco di tempo notevolmente inferiore, solo 7 anni”, afferma il professore Carlo De Michele del Politecnico di Milano nonché coordinatore del progetto DRone tEchnology for wAter resources Monitoring (DREAM). L’attività svolta in DREAM ha ricevuto il premio come miglior poster al 62° Convegno Nazionale SIFET 2017 e i risultati del progetto sono under review da parte della rivista internazionale ISI “The Cryosphere”.

L’obiettivo del progetto dell’Alta Scuola Politecnica dei Politecnici di Milano e Torino (ASP) corrisponde all’utilizzo dei droni per mappare i ghiacciai e monitorare le risorse idriche, proponendosi di misurare la variazione volumetrica del ghiacciaio nell’arco temporale di un anno, più precisamente da Ottobre ad Ottobre.

Il motivo di iniziare l’attività ai primi di Ottobre consente di valutare la variazione volumetrica prima che riparta la stagione invernale, per poi ripeterla ad Aprile, ovvero al termine della stagione di accumulo. La variazione prevista per l’anno 2016-2017 potrebbe corrispondere a una diminuzione ≥ 3 milioni di metri cubi. Il progetto DREAM si propone di generare il modello digitale delle quote di un ghiacciaio da confrontare con quelli precedenti per un’analisi multi temporale della dinamica glaciale, utile a comprendere lo stato di salute del ghiacciaio stesso e a valutare gli accumuli e le perdite a scala annuale”.
Il ghiacciaio per sua definizione unitamente a nevai, fiumi, laghi e falde sotterranee, rappresenta una riserva idrica importante: basti pensare, ad esempio alla diga di Ceppo Morelli, messa alle spalle della centrale idroelettrica”.

L’utilizzo del drone rappresenta una valida alternativa ai metodi classici con velivolo. “L’uso dei droni, grazie a tecniche fotogrammetriche, permette di ricostruire la morfologia del ghiacciaio e collocare la sua dislocazione geografica in un sistema geodetico di riferimento tramite dei punti considerati fissi, e comunque misurati poiché facilmente accessibili. Inoltre è possibile effettuare il volo ad altezze dell’ordine dei 100 m, pertanto con un maggiore dettaglio di rilievo, con una risoluzione spaziale di 15 cm, rispetto ai 60 cm ottenuti con il velivolo”.

DREAM ha considerato come test site il ghiacciaio del Belvedere (Piemonte, Macugnaga), scenario suggestivo alle pendici del monte Rosa. Il ghiacciaio ha una estensione di circa 3.2 km2, con variazioni di dislivello di circa 400 m ed è racchiuso dall’imponente parete est del monte Rosa, che ha circa 2000 m di dislivello.
Il Team di DREAM ha sviluppato un proprio sistema UAV (Unmanned Aerial Vehicle) di tipo multi-rotore, e ha svolto varie campagne di misura con una cadenza regolare di circa 4 mesi, al fine di assicurare un campionamento costante delle variabili rilevate. L’alternanza stagionale ha inoltre permesso di effettuare misure sia in presenza che in assenza del manto nevoso. “Il ghiacciaio Belvedere si presta particolarmente, in quanto tra le sue peculiarità vi è la sua copertura detritica, la restituzione dei dati derivanti dal volo del drone consente di rilevare variazione dello spessore, misura ovviamente relativa in quanto confrontata con gli anni precedenti di rilievo”.
Il ghiacciaio per sua definizione è un ammasso glaciale con un comportamento plastico che muta forma e spessore. Una volta lo spessore del ghiacciaio era valutato conficcando una palina nella lingua del ghiacciaio, ritenuta questa una misura rappresentativa della situazione generale. In realtà si tratta di un dato non molto attendibile, la mappatura dell’intero ghiacciaio consente una valutazione più accurata”.

Altro aspetto molto incentivante del progetto DREAM consiste nella costruzione del drone da parte degli studenti: “Nella prima fase, DREAM 1, si trattava di un semplice drone commerciale. Nella seconda fase si è passati al progetto esecutivo del drone con la diretta costruzione. Adesso, sulla scorta del progetto, l’ambizione è quella di creare uno sciame di droni operanti contemporaneamente per continuare il monitoraggio delle risorse idrico-nivali e glaciali e, allo stesso tempo, per permettere di validare le metodologie sviluppate per l’elaborazione automatica dei dati raccolti”.

Il drone, un quadrimotore con payload di circa 300g e un’autonomia di volo di 40 minuti, è stato realizzato con un budget limitato. L’economicità del drone stesso, associato al basso prezzo della sensoristica utilizzata, due camere operanti rispettivamente sullo spettro visibile e sul vicino infrarosso, realizzate partendo da delle comuni “action-cam” opportunamente modificate, rende possibile la realizzazione di più esemplari mantenendo bassi i costi.

Il coinvolgimento di studenti, di Laurea Magistrale, ha un carattere formativo rilevante della durata di un anno, solitamente da settembre a settembre, “oltre all’attività scientifica, tra cui analisi fotogrammetriche idrologiche, e prospezioni geofisiche, non viene tralasciata la sicurezza dell’attività in montagna curata dal professor Alberto Bianchi”.

Soggetto intervistato

Prof. Carlo De Michele E’ professore associato di Costruzioni Idrauliche Marittime ed Idrologia presso il Politecnico di Milano dal 2006.
è autore di pubblicazioni nazionali ed internazionali, ha scritto più di 100 lavori, tra cui 85 articoli ISI ed un libro edito dalla Springer. Fa parte del comitato editoriale delle riviste scientifiche Hydrology and Earth System Sciences; Advances in Water Resources; Journal of Hydrologic Engineering – ASCEE.
Website: http://ecohys.blogspot.it/

Il progetto DREAM (DRone tEchnology for wAter resources Monitoring) è coordinato dal Professor Carlo De Michele (PoliMi) e co-adiuvato dai Proff. Livio Pinto(PoliMi), Marco Piras (PoliTo), Riccardo Barzagli (PoliMi), Alberto Cina (PoliTo), Alberto Bianchi (PoliMi), Ing. Paolo Maschio (PoliTo), e Ing. Luca Comolli (RESTART).

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