Corso di Laurea Magistrale in Scienze e tecnologie dei sistemi e territori forestali - STEF

Benchè nessuna propedeuticità sia prevista in modo formale, è auspicabile che lo studente affronti il modulo avendo conoscenza dei fondamenti di Analisi Matematica (studio di funzione, derivate totali e parziali, integrali), di Fisica (elettromagnetismo e ottica), di Statistica (trattamento delle osservazioni), di geomatica (Sistemi di coordinate, GIS, fotogrammetria).

L'insegnamento non costituisce propedeuticità per altri insegnamenti. Tuttavia può risultare di supporto a:
- Protezione dagli incendi boschivi
- Pianificazione pastorale
- Pianificazione faunistica

L'insegnamento integrato intende fornire le basi teoriche e operative per la produzione di carte tematiche di copertura e uso del suolo e per la derivazione e la lettura degli indici spettrali di maggiore interesse (NDVI, EVI, NDSI etc.)  da utilizzarsi come indicatori ambientali in ambito montano all'interno di modelli alpini e forestali.  In particolare l'attenzione verrà posta sui dati satellitari gratuiti a media risoluzione spaziale utili per indagini alla scala territoriale e di paesaggio. 

L'insegnamento intende inoltre fornire conoscenze relative alle caratteristiche e alle modalità d'innesco dei fenomeni erosivi e delle frane superficiali, con particolare riferimento alla presentazione delle corrette strategie di gestione del suolo per ridurne la vulnerabilità all'erosione. Inoltre l'insegnamento ha come obiettivo la presentazione di strumenti per la comprensione dei fattori predisponenti il distacco delle valanghe e delle tecniche utilizzabili per ridurre l'esposizione a tale pericolo naturale (es. Carta di localizzazione probabile delle valanghe, tecniche di distacco artificiale).

 

Conoscenza e capacità di comprensione

Al termine dell'insegnamento integrato si saranno apprese:

• le tipologie di missioni, sensori e dati telerilevati esistenti;
• le tecniche di processamento e interpretazione dei dati
• le tecniche inferenziali in grado di spazializzare il dato puntuale su area vasta integrando dati di campo con osservazioni remote.

Al termine dell'insegnamento integrato si sarà in grado di:

• Descrivere i meccanismi alla base dell'innesco dei crolli di roccia, dei fenomeni erosivi, delle frane superficiali e delle valanghe.
• Identificare le principali tecniche di prevenzione e mitigazione di tali fenomeni.

Conoscenza e capacità di comprensione applicate

Al termine dell'insegnamento integrato si sarà in grado di:

• selezionare la tipologia di dato satellitare utile ai fini di una specifica applicazione sula base delle sue caratteristiche geometriche, spettrali, radiometriche e temporali
• leggere con competenza tutti i dati di accuratezza (metrica e semantica) che riguardano una carta tematica derivata da satellite
• interpretare i principali indici spettrali derivabili da dati telerilevati
• generare carte tematiche e valutarne la qualità attraverso l'adozione di classificatori assistiti e automatici
• interpretare e analizzare i meccanismi alla base dell'innesco dei crolli di roccia, dei fenomeni erosivi, delle frane superficiali e delle valanghe.
• utilizzare le principali tecniche di prevenzione e mitigazione di tali fenomeni.

Autonomia di giudizio

Alla fine dell'insegnamento integrato si sarà in grado di impostare, in piena autonomia una valutazione del pericolo di innesco di fenomeni erosivi e valanghivi e l’individuazione di misure atte a contenerne gli effetti. Saranno inoltre in grado di descrivere le condizioni ambientali al contorno attraverso l’utilizzo del telerilevamento satellitare e condurre processi di generalizzazione delle deduzioni locali.

Abilità comunicative

Alla fine dell'insegnamento integrato si sarà in grado di sostenere con chiarezza espositiva le scelte adottate ed utilizzare un appropriato vocabolario tecnico e scientifico.

Capacità di apprendere

Le nozioni apprese consentiranno di applicare in autonomia le conoscenze per condurre in modo appropriato valutazioni sulla propensione all’innesco di fenomeni erosivi e valanghivi, e la scelta di misure attive e passive per ridurne gli effetti. La capacità di interpretare le informazioni telerilevate consentirà loro di introdurre nei processi di lettura dei fenomeni la componente conoscitiva relativa alla distribuzione spaziale di proprietà dei suoli/neve e della vegetazione.

 

L'insegnamento integrato si sviluppa per l'intera durata attraverso l'erogazione di lezioni frontali, nel corso delle quali i docenti procedono anche all'esemplificazione pratica dei concetti espressi ed in particolare al processamento dei dati. In questa fase gli studenti e studentesse vengono addestrati/e all'utilizzo di software freeware (SNAP, SAGA GIS e QGIS) per l'esecuzione dell'intero flusso di lavoro che permette di estrarre informazioni territoriali dai dati satellitari utilizzati come esempio. Sulla base delle competenze acquisite gli studenti e le studentesse, organizzati/e in gruppi di lavoro, procedono, al di fuori dell'orario di lezione, al processamento di dati campione e redigono un report tecnico che illustra una applicazione territoriale attinente la difesa del suolo e concordata con il docente del modulo di "Prevenzione dell'erosione del suolo, delle frane e delle valanghe ", in cui il telerilevamento costituisca la metodologia di indagine.  Per le lezioni frontali i docenti si avvalgono di presentazioni multimediali che sono a disposizione degli studenti e delle studentesse tramite piattaforma CAMPUSNET e MOODLE. Il corso prevede un’uscita in campo volta alla presentazione di opere per la difesa dalle valanghe e dai fenomeni franosi.

 

L'efficacia delle lezioni viene verificata procedendo, all'inizio di ciascuna lezione (10 minuti), ad un limitato dibattito riguardante i contenuti della lezione precedente, nel corso del quale gli studenti e le studentesse sono invitati/e a rispondere a domande e sollecitati a proporne. Tale azione non contribuisce alla valutazione finale, ma costituisce un utile strumento per lo studente/la studentessa di autovalutare il proprio grado di apprendimento. L'appello d'esame è subordinato alla redazione di un report tecnico scritto, realizzato per gruppi, relativo ad un caso studio attinente i contenuti del corso e sviluppato con l'utilizzo di dati telerilevati forniti dal docente e con software di settore ottenibili gratuitamente dagli studenti e dalle studentesse. Il docente, a cui il documento verrà consegnato almeno 3 giorni prima dell'appello, procede alla sua valutazione che contribuirà per un terzo a quella finale del modulo. Il report costituisce anche il punto di partenza del colloquio orale che intende verificare le competenze scientifiche e le basi teoriche acquisite. L'esame sarà condotto congiuntamente con il docente del modulo di "Prevenzione dell'erosione del suolo, delle frane e delle valanghe" per verificare come le nozioni trasmesse siano state recepite e trasferite nell'ambito specifico di intervento territoriale (erosione suolo, frane e valanghe).  Il superamento dell'esame avviene soltanto se si raggiunge la sufficienza in entrambi i moduli. Vengono poste almeno tre domande per ciascun modulo. Il voto finale è la media dei voti dei due moduli.

 

Non sono previste attività di supporto

L'insegnamento integrato fa parte dell'area di apprendimento in Prevenzione e mitigazione dei rischi naturali.

Telerilevamento:

• Introduzione al Telerilevamento: definizioni e leggi fisiche fondamentali.
• Interazione tra energia elettromagnetica e superfici: riflettanza, trasmittanza, assorbanza, emittanza.  Rugosità delle superfici e geometria dell'illuminazione.   
• Firme spettrali; interazione tra atmosfera e radiazione elettromagnetica: finestre atmosferiche e diffusione
• Tipologie di satelliti per l'Osservazione della Terra: geostazionari ed elio-sincroni; principali missioni; schema di sensore; immagine digitale: definizione numerica e caratteristiche operative (risoluzioni)          
• Processamento dell'immagine: istogramma di frequenza, contrasto, scatterogrammi, filtri digitali e operatori matriciali; indici spettrali.                        
• Fotointerpretazione del colore: cenni di colorimetria; il flusso di lavoro del telerilevamento.                                                                      
• Pre-processamento radiometrico delle immagini: radianza e riflettanza, correzione atmosferica, correzione topografica,
• La georeferenziazione delle immagini.
• La classificazione delle immagini: assistita e automatica; principali algoritmi
• Verifica dell'accuratezza della classificazione: matrice d'errore e parametri di prestazione 
• Cenni di elaborazione dei dati satellitari in ambiente montano con esempi applicativi.

Erosione e frane

• Classificazione delle frane
• Valutazione dei fattori predisponenti il distacco di frane superficiali
• Metodi per la valutazione della vulnerabilità del suolo all'erosione
• Modelli di stima dell'erosione

Valanghe:

• Classificazione delle valanghe
• Il Bollettino Valanghe 
• Tecniche di riduzione dell'esposizione al pericolo valanghe 

 

 

Sono fondamentali le dispense e gli appunti forniti dai docenti e ulteriori testi di approfondimento sono:

- Principi e Metodi di Telerilevamento (Brivio, Lechi, Zilioli, 2006), Città Studi Edizioni

- Valerio Noti - GIS Open Source per geologia e ambiente - Analisi e gestione dei dati territoriali e ambientali con QGIS -; Dario Flaccovio ed.

- M.A. Gomarasca -; Elementi di Geomatica -; AIT -; www.mondogis.it

- Cristiano Pesaresi -; Applicazioni GIS -; UTET

- Niccolò Dainelli -; Telerilevamento -; Dario Flaccovio

- McClung D., Schaerer P. Manuale delle Valanghe, Ed. Zanichelli

- Telerilevamento: Informazione Territoriale mediante immagini da satellite,  A. Dermanis, L.Biagi, Casa Editrice Ambrosiana

- An Introduction to Soil Mechanics Springer Nature

 

Additional textbooks:

Le modalità di svolgimento dell'attività didattica potranno subire variazioni in base alle limitazioni imposte dalla crisi sanitaria in corso.