Telerilevamento

Telerilevamento

In tutti i settori della ricerca e delle applicazioni, lo sviluppo di discipline investigative è fortemente influenzato dal progredire, da un lato, delle tecnologie per l'acquisizione e l'elaborazione di dati utili all'indagine, dall'altro, degli algoritmi per l'elaborazione dei dati stessi e, al contempo, la loro analisi, l'estrazione dell'informazione desiderata e la sua presentazione ai destinatari finali. Quest'ultimo aspetto ha assunto un'importanza sempre maggiore, spesso essenziale, nel progresso e nella diffusione delle applicazioni e soprattutto nell'utilizzazione sempre più efficace del grande potenziale multidisciplinare del t. (chiamato spesso osservazione della Terra quando i sensori sono a bordo di satelliti). Numerosi siti web descrivono questa disciplina su Internet e ne illustrano le più varie applicazioni attraverso immagini rilevate da aereo e da satellite. Tuttavia, per comprendere i processi e le operazioni che permettono di ottenere in ultimo il risultato richiesto e per conoscere quali sono stati gli sviluppi più interessanti di questa disciplina, è utile esaminare i diversi aspetti del ciclo dell'informazione telerilevata partendo dall'oggetto osservato, o osservabile. Naturalmente, il rilevamento dei dati avviene senza che si venga a contatto con l'oggetto in studio: conoscere, studiare, misurare senza toccare è proprio la funzione del telerilevamento. Ci si rende allora conto che l'evoluzione naturale ha saputo fare molto bene anche in questo campo, giacché gli esseri viventi utilizzano il t. nella realtà quotidiana attraverso i loro sensi sin dal momento stesso in cui nascono e in modo del tutto istintivo.

Sorgente dell'informazione

A causa di uno o più fenomeni fisici o chimici, una certa quantità di energia è irradiata dall'oggetto osservato verso l'esterno sotto forma di onde elettromagnetiche; questa è la fonte primaria del t., perché trasporta l'informazione che riguarda lstesso, a volte chiamato bersaglio del telerilevamento, e il fenomeno al quale esso è sottoposto nell'istante dell'osservazione. A una certa distanza, i sensori degli strumenti di t. intercettano una parte dell'energia irradiata e generano un segnale elettrico proporzionale a essa: tale segnale costituisce la misura telerilevata, che deve poi essere trasmessa per la successiva elaborazione. Dal punto di vista del fenomeno fisico, un oggetto illuminato da una sorgente, per es. dal Sole o da un radar, interagisce con l'energia incidente e la diffonde tutta o in parte verso l'esterno, in funzione delle proprie caratteristiche. Naturalmente, se il materiale di cui è costituito l'oggetto assorbe tutta la luce incidente, l'oggetto stesso si presenta come opaco a quell'energia e non diffonde nulla: l'energia incidente si trasforma in un altro tipo di energia, normalmente in calore o in energia vitale attraverso la fotosintesi nel caso delle piante. Si parla di riflessione quando la superficie dell'oggetto illuminato non assorbente appare 'liscia' alla lunghezza d'onda λ della luce incidente, cioè quando le dimensioni delle asperità o dei componenti della superficie stessa hanno dimensioni molto più piccole di λ. Si ha la diffusione, invece, quando la superficie dell'oggetto si presenta 'rugosa' (per es., un vetro smerigliato nel caso della luce visibile, oppure una superficie d'acqua increspata dal vento nel caso delle microonde per un radar): l'energia è allora diffusa in tutte le direzioni, spesso senza che una di esse sia realmente prevalente. In tal caso, nella direzione del sensore si propaga soltanto una parte dell'energia diffusa, a volte molto piccola oppure addirittura nulla. In ogni caso, nel propagarsi dall'oggetto a un sensore di t., l'energia irradiata attraversa di norma un mezzo fisico, quale l'aria o l'acqua. Quindi, un secondo elemento da considerare è l'interazione che avviene tra l'energia radiante e il mezzo attraversato: l'energia può subire fenomeni di attenuazione, o assorbimento, parziale e a volte totale, e il mezzo stesso può contribuire con una emissione propria o con la riflessione o diffusione verso il sensore di energia proveniente da altre fonti. Dal lato della misura di t., un sensore che si trova lungo il percorso lineare dei raggi riflessi o diffusi riceve la parte di energia irradiata che incide nel suo campo di vista. Tuttavia, il sensore riceve, e quindi misura, anche qualunque altra energia riflessa o diffusa, incidente nel suo campo di vista anche da altre angolazioni (per fare un esempio, la luce che viene diffusa dagli aerosol sospesi nell'atmosfera). Da qui si comprende che uno dei temi chiave nel t. è l'importanza del riconoscimento delle informazioni estranee all'oggetto o al fenomeno in studio e allo stesso tempo la difficoltà della loro separazione.

Questa prima parte del ciclo di generazione dell'informazione telerilevata viene influenzata da fenomeni prevalentemente fisici, in particolare dallo stato dell'oggetto osservato (per es., temperatura, umidità), dall'interazione tra l'oggetto e l'energia elettromagnetica che lo illumina (per es., luce solare, impulsi radar ecc.); dall'interazione tra l'energia che dall'oggetto s'irradia e il mezzo in cui essa si propaga in forma ondulatoria, e infine dall'interazione di questa energia con il sensore di telerilevamento. Questi fenomeni sono di natura diversa nei differenti settori dello spettro elettromagnetico, vale a dire nelle diverse bande spettrali, oppure semplicemente bande, nelle quali viene comunemente suddiviso lo spettro stesso. Vale la pena di ricordare che le bande maggiormente usate nel t. sono le bande ottiche, suddivise rispettivamente in ultravioletto, visibile e infrarosso per lunghezze d'onda λ crescenti da submicrometriche a micrometriche, e le microonde per λ da millimetriche a metriche. A loro volta, il visibile è suddiviso nei colori dell'iride (violetto, blu o indaco, azzurro, verde, giallo, arancio e rosso) e l'infrarosso in vicino, medio, termico e lontano. Alcuni dei gas che compongono l'atmosfera terrestre risultano particolarmente assorbenti nelle bande dell'ultravioletto e dell'infrarosso lontano e sono per questo opachi alla radiazione elettromagnetica proveniente dalla superficie terrestre: per questa ragione, il t. in queste bande spettrali si usa soprattutto per lo studio dell'atmosfera stessa e dei suoi costituenti. L'osservazione del territorio utilizza invece le bande del visibile, dell'infrarosso vicino, medio e termico, e pure delle microonde. L'atmosfera è tuttavia quasi o del tutto trasparente soltanto nel visibile e nelle microonde; nell'infrarosso vicino, medio e soprattutto termico occorre eseguire delle correzioni cosiddette atmosferiche per ripristinare quella parte di energia irradiata che è stata sottratta dal parziale assorbimento dei gas atmosferici prima che raggiungesse il sensore, per evitare un grossolano errore di misura (per es., la superficie marina apparirebbe nell'infrarosso termico più fredda di quanto in realtà non sia). La banda spettrale nella quale opera un sensore assume quindi un'importanza fondamentale nel t. e la scelta del suo utilizzo dipende fortemente dal tipo di applicazione. Molti strumenti di t. operano in più bande spettrali, utilizzando vari sensori, uno per ogni banda d'interesse, oppure un sensore solo, ma con vari filtri che lasciano passare ciascuno soltanto determinate lunghezze d'onda. La distanza tra due bande contigue ma separate, quindi indipendenti, definisce la risoluzione spettrale dello strumento: minore è la distanza, migliore è la risoluzione spettrale. Inoltre, minore è la larghezza di ciascuna banda, maggiore è la possibilità di distinguere oggetti diversi e quindi di riconoscerli e poi classificarli. Ciascun oggetto si comporta in modo caratteristico alle diverse lunghezze d'onda nelle bande ottiche del visibile e dell'infrarosso vicino e medio (il cosiddetto ottico riflesso, perché si avvale della luce solare riflessa in quelle bande) e quindi presenta una propria firma spettrale, che in genere lo contraddistingue, anche se non sempre in modo univoco. L'osservazione multispettrale utilizza misure simultanee in più bande e permette di determinare la firma spettrale degli oggetti telerilevati, che di conseguenza si possono classificare dal confronto con le firme spettrali di oggetti conosciuti. Il t. nella banda dell'infrarosso termico si basa invece sulla misura dell'energia emessa dagli oggetti in funzione della loro temperatura superficiale e sulle leggi della termodinamica. Mentre il t. nelle bande ottiche riflesse richiede una sorgente esterna agli oggetti osservati (il Sole e il radar per le microonde), il t. in banda termica si avvantaggia della continuità dell'irraggiamento termico dei corpi e quindi dell'informazione continua giornaliera senza interruzione notturna, condizione indispensabile in discipline operative come la meteorologia. I prodotti più comuni sono mappe termiche della superficie marina e profili verticali di temperatura nell'atmosfera, che sono dati preziosissimi per i modelli numerici di analisi e di previsione in meteorologia e oceanografia, e mappe di inerzia termica per applicazioni geologiche. A parità di tutte le altre condizioni, nelle bande ottiche la quantità di energia che è rilevata dal sensore risulta proporzionale alla dimensione dell'elemento della zona di territorio osservata istantaneamente dallo stesso, denominata pixel (picture element, unità dell'immagine). Esso, rappresentato di norma in forma quadrata, è l'area minima osservabile dalla quale si può estrarre un'informazione con il t. e determina la risoluzione spaziale o geometrica del sensore. All'interno del pixel oggetti diversi non si possono distinguere come separati e quindi l'energia irradiata è una media dell'energia irradiata da ciascuno degli oggetti presenti nel pixel. Qualora, per es., si osservi il territorio nella banda dell'infrarosso termico, in caso d'incendio boschivo, si nota che il pixel relativo a quel tratto di bosco presenta una temperatura simile a quella di un fuoco, confermando la presenza di un incendio, e non si ha alcuna indicazione sulla posizione del fuoco all'interno del pixel: per localizzarlo nell'immagine occorrerebbe che le dimensioni del pixel fossero più piccole di quelle dell'incendio. La scelta di un sistema di t. deve essere fatta innanzi tutto in funzione della sua risoluzione geometrica, perché il pixel deve avere dimensioni inferiori a quelle degli oggetti che interessano. Occorre inoltre considerare che la larghezza della banda spettrale utilizzata dal sensore determina la porzione di energia irradiata che il sensore stesso può misurare e di conseguenza, a parità di distanza oggetto-sensore, anche le dimensioni del pixel. Infatti, i sensori pancromatici, che lavorano nell'intervallo spettrale del visibile ed eventualmente in parte dell'infrarosso vicino, permettono di ottenere una risoluzione geometrica superiore a quella rilevata dai sensori multispettrali (per i quali ciascuna banda è certamente più stretta di quella pancromatica) e quindi di avere pixel di dimensioni più piccole, vale a dire una migliore capacità risolutiva nella localizzazione di oggetti. I progressi tecnologici nei materiali, nell'elettronica e soprattutto la declassificazione delle tecnologie militari anche per uso civile con disponibilità di dati acquisiti da satelliti ad altissima risoluzione hanno permesso importanti miglioramenti in questo settore del t.: alcuni satelliti civili arrivano a risoluzioni geometriche dell'ordine di 60 cm e molti strumenti iperspettrali con un grande numero di bande sono disponibili per il t. operativo. Dal punto di vista pratico, con i sensori pancromatici degli odierni satelliti commerciali si rileva la presenza di persone anche soltanto dalla loro ombra. La prima parte del ciclo dell'informazione nel t. si conclude con una misura di radianza spettrale effettuata dal sensore ed è determinata dalla natura e dalle caratteristiche dell'energia che incide sul sensore e dalle caratteristiche di quest'ultimo.

Il numero digitale

La tappa immediatamente successiva del cammino dell'informazione riguarda la codifica operata dallo strumento di t. della misura di radianza spettrale e la successiva trasmissione del segnale telerilevato. Il segnale elettrico generato da un sensore di t. durante le operazioni di osservazione dello strumento è in genere analogico e continuo. Al fine di assicurarne l'integrità e di preservarne il contenuto informativo durante le successive tappe di trasmissione ed elaborazione, il segnale è campionato con frequenza più o meno alta e trasformato in un numero, chiamato spesso numero digitale (DN, Digital Number), che ne rappresenta il valore in una scala di livelli, definita in funzione del tipo di misura e della precisione che si vuole raggiungere. Il segnale digitale in uscita dallo strumento risulta quindi costituito di norma da una sequenza di numeri, che sono poi trasmessi via cavo, via etere o supporto magnetico al centro di archiviazione ed elaborazione. La frequenza di campionamento e la precisione della misura (numero di livelli definibili tra minimo e massimo) determinano la risoluzione radiometrica dello strumento e hanno un impatto diretto su tutta la catena del t., poiché il volume dei dati da trasmettere per unità di tempo aumenta proporzionalmente e determina la necessità di adeguamento sia delle reti di comunicazione sia delle apparecchiature per l'acquisizione e la gestione dei dati. Per l'invio di grandi volumi di dati ad altissima velocità nelle missioni spaziali è ormai pratica frequente la connessione via luce laser tra un satellite di t. e un satellite geostazionario per le telecomunicazioni, in modo che quest'ultimo agisca da ponte di trasmissione dati quando il primo è sotto l'orizzonte e quindi non visibile da una struttura a terra. La stazione di acquisizione dell'infrastruttura terrestre di un sistema di t. satellitare è il punto di raccolta dei dati telerilevati, che sono subito archiviati per la loro preservazione a lungo termine, come minimo dieci anni. Questa operazione è di fondamentale importanza perché garantisce la disponibilità dei dati rilevati nel passato, vale a dire di serie temporali molto utili per studiare l'evoluzione precedente e confrontarla con lo stato attuale di un oggetto oppure di un fenomeno, opportunità particolarmente preziosa in situazioni di emergenza. Il tempo che trascorre tra due rilevamenti successivi nelle stesse condizioni geometriche d'osservazione (angoli e distanze) definisce la risoluzione temporale del sistema di t.: sistemi ad alta risoluzione temporale, cioè ad alta frequenza di rilevamenti, sono necessari per sorvegliare fenomeni a rapida evoluzione, per es., i temporali.

Gestione ed elaborazione dei dati

Le operazioni eseguite a terra per risalire dai dati telerilevati al parametro fisico che si deve misurare (per es., la temperatura superficiale del mare), alle caratteristiche dell'oggetto che si deve osservare (per es., un edificio) oppure al fenomeno che si vuole studiare (per es., un'alluvione ecc.) sono attività inverse, nel senso che dal valore dei numeri digitali si cerca di ricostruire l'informazione originale, in sequenza inversa al cammino iniziale dei dati. Questo percorso inverso si sviluppa in varie tappe, che servono per effettuare sul dato acquisito a terra tutte le correzioni necessarie a eliminare le modifiche che il segnale originario ha subito lungo il suo cammino fino alla codifica digitale. La prima operazione delicata è la calibrazione, che, tenendo conto delle caratteristiche del sensore e del suo inevitabile deterioramento temporale, permette di risalire dal numero digitale all'energia elettromagnetica misurata dal sensore e compensata per eventuali instabilità o invecchiamento di quest'ultimo. Seguono alcune correzioni fondamentali per ricostruire il segnale originario nel suo percorso che va dall'oggetto al sensore. Le correzioni geometriche servono a riposizionare i dati rilevati come se la posizione del sensore e la sua geometria fossero quelle nominali, per compensare le piccole deviazioni dell'orbita e dell'assetto effettivi rispetto a quelli ideali. Le correzioni atmosferiche tengono conto dell'interazione tra l'energia irradiata e l'atmosfera, insieme con i fenomeni di assorbimento, di emissione e di diffusione da parte dei gas che la costituiscono e del pulviscolo e gli aerosoli in essa sospesi. Senza queste correzioni, la posizione dei dati non sarebbe corretta e non ne permetterebbe il confronto con altri, mentre l'energia che è misurata dal sensore non corrisponderebbe a quella che è stata irradiata dall'oggetto osservato. La tappa successiva è la verifica geofisica sul dato corretto: si usano perciò modelli matematici o empirici per simulare il fenomeno osservato e convalidare la correttezza della misura stessa. A questo punto del cammino inverso il cerchio si chiude perché si è ottenuto il valore originale del parametro oppure della grandezza osservati. Il risultato dell'elaborazione descritta dipende molto dalle qualità e accuratezza degli algoritmi utilizzati e del modello del fenomeno geofisico in studio. Anche in questo settore ci sono stati notevoli progressi, soprattutto negli algoritmi di regressione e nei metodi di assimilazione dei dati, la cui complessità è in continuo aumento, giacché il numero di parametri oppure di variabili d'interesse, i tipi e il volume dei dati da analizzare e la precisione finale richiesta sono sempre più elevati. Per fortuna, ancora più veloce è il progresso parallelo della tecnologia informatica e della potenza di calcolo, cosicché le tecniche di assimilazione dei dati (DA, Data Assimilation), che si pongono come obiettivo la ricostruzione dello stato di un fenomeno (analisi) attraverso tutte le informazioni disponibili, godono di una fase d'importante sviluppo. L'assimilazione dei dati è una procedura complessa che comporta la conoscenza profonda sia del processo di misura e degli errori in esso insiti sia dell'accuratezza nella gestione dei dati e soprattutto nella formulazione matematica di descrizione del fenomeno stesso, che molto spesso è una modellizzazione numerica ottimizzata (in senso statistico): tutti gli inevitabili errori (imperfezioni delle misure, troncamento nelle operazioni informatiche, approssimazioni nei modelli numerici) portano inesorabilmente a inaccuratezze del risultato. Il settore più avanzato è quello dei modelli di previsione numerica del tempo, dove i veri osservabili del t., vale a dire i dati di radianza, sono efficacemente assimilati in modo diretto e non più attraverso meno accurati algoritmi di regressione.

Applicazioni del telerilevamento

L'uso dei dati telerilevati da aereo e soprattutto da satellite ha conosciuto una grande diffusione con l'aumentare della capacità risolutiva al suolo di nuovi sistemi spaziali, anche commerciali; con i progressi delle metodologie di gestione, elaborazione e assimilazione dei dati; con la disponibilità di dati spaziali di posizionamento sempre più accurato, come il sistema europeo Galileo che l'Agenzia spaziale europea (ESA, European Space Agency) sta realizzando per conto dell'Unione Europea; e con lo sviluppo di sistemi informatici rapidi e potenti che permettono l'integrazione e l'elaborazione di grandi volumi di dati di diversa origine. È importante sottolineare che l'attività di ricerca induce lo sviluppo delle applicazioni del t., alcune delle quali si dimostrano più solide e promettenti e danno luogo a potenziali servizi operativi, come quelli di sorveglianza ambientale e di assistenza alla protezione civile. Alcuni di questi servizi fanno parte dell'elemento operativo del programma europeo GMES (Global Monitoring for Environment and Security), richiamato oltre. La maggior parte delle applicazioni (per es., lo studio delle frane in un'area specifica) sfrutta il fatto che i dati telerilevati sono molto utili sia nella serie storica d'archivio per studiare il passato (per es., il numero e le caratteristiche di precedenti eventi franosi) e identificare eventuali tendenze in atto, sia nella sorveglianza durante l'evento (per es., l'impatto della frana sul territorio) e nell'analisi a posteriori (per es., la quantificazione completa dell'impatto ambientale dell'ultima frana avvenuta) con aggiornamento delle statistiche, revisione delle procedure di protezione civile e delle opere di prevenzione. Tra le applicazioni più avanzate, quasi ai limiti della tecnologia attuale, è utile considerare l'uso delle caratteristiche dei dati telerilevati nella banda spettrale delle microonde in interferometria e polarimetria. L'interferometria si basa sull'uso del valore di fase del segnale radar retrodiffuso misurato da uno strumento SAR (Synthetic Aperture Radar). Mentre il valore di ampiezza del segnale è usato per generare un'immagine radar, per es. da visualizzare sullo schermo, il valore di fase è elaborato per ricostruire la distanza dal satellite dell'oggetto illuminato: poiché il segnale si propaga in modo ondulatorio, la distanza totale oggetto-satellite è calcolata come la somma del numero di cicli interi (ogni ciclo è pari a una lunghezza d'onda del segnale) e della fase, vale a dire della parte dell'ultimo ciclo misurata dall'antenna del SAR. L'elaborazione è molto complessa, ma si possono raggiungere precisioni elevatissime, anche centimetriche o millimetriche, da distanze di molte centinaia di chilometri (per es., 780 km nel caso di Envisat). Confrontando i valori di fase in due passaggi successivi del satellite, questa procedura permette di generare modelli di elevazione del terreno (DEM, Digital Elevation Model) di grande precisione e su molte zone vaste e remote. Essi sono tanto più precisi quanto più il terreno è secco e privo di vegetazione. L'uso dell'interferometria differenziale (InSAR) permette poi di valutare le eventuali variazioni nel tempo del DEM e quindi di poter calcolare spostamenti verticali dell'oggetto illuminato nonché del terreno. Un'applicazione relativamente recente di queste metodologie è la tecnica dei diffusori permanenti (permanent scatterers): si considera lo stesso oggetto in una serie temporale di rilevamenti radar e se ne elaborano i dati per identificare movimenti verticali, anche molto piccoli (subcentimetrici), per es. per valutare la stabilità di un edificio. La polarimetria studia l'uso delle diverse polarizzazioni alle quali possono essere irradiate oppure ricevute le onde elettromagnetiche da un'antenna SAR. Per es., le diverse polarizzazioni del segnale radar permettono di utilizzare le microonde come ulteriore elemento discriminante per la classificazione degli oggetti presenti nell'immagine.

Geomatica

Questa moderna disciplina è una delle novità più interessanti della fine del 20° sec. nel settore dello studio del territorio. Le attività di t. hanno avuto, infatti, una rapida espansione e settori economici sempre più ampi accedono all'utilizzo di dati rilevati con procedure di posizionamento satellitare, fotogrammetria tradizionale e digitale, scansione laser e t. multi- e iper-spettrale da aereo e da satellite con immagini ottiche e radar a diverse risoluzioni geometriche, spettrali, radiometriche, temporali. I dati e le informazioni che da essi derivano vengono rappresentati in cartografie digitali e numeriche e sono gestibili in sistemi informativi territoriali e sistemi di supporto alle decisioni spesso basati sullo sviluppo di sistemi esperti. Si tratta perciò di grandi quantità di dati che devono essere necessariamente organizzati, elaborati, gestiti e utilizzati spesso in tempi brevi per una corretta rappresentazione e conoscenza della situazione territoriale. Questi elementi devono poter essere trattati in modo interdisciplinare e interoperabile e la geomatica è in grado di soddisfare queste esigenze. Il termine geomatica è nato nell'Università di Laval in Canada nei primi anni Ottanta, a seguito della precisa cognizione che le crescenti potenzialità offerte dal calcolo elettronico stavano rivoluzionando le scienze del rilevamento e della rappresentazione e che l'utilizzo del disegno computerizzato (video-grafica) risultava compatibile con il trattamento di enormi quantità di dati. La rivoluzionaria intuizione di quel periodo fu imperniata sulla georeferenziazione, vale a dire la localizzazione in coordinate geografiche, di tutto ciò che è posizionato sul nostro pianeta. La geomatica è definita quindi come un approccio sistemico integrato multidisciplinare per selezionare gli strumenti e le tecniche appropriate per acquisire (in modo metrico e tematico), integrare, trattare, analizzare, archiviare e distribuire dati spaziali georiferiti con continuità in formato digitale. La Commissione europea considera di strategica importanza le discipline e le tecniche della geomatica per regolamentare l'uso dell'informazione geo-spaziale (SI, Spatial Information) e per utilizzare adeguatamente i dati di t. per la conoscenza e la gestione dei rischi ambientali. Con la presentazione della proposta di direttiva del Parlamento europeo e del Consiglio europeo che istituisce una Infrastructure for spatial information in the community (INSPIRE) si è introdotta ufficialmente l'espressione informazione spaziale o geo-spaziale, intesa come informazione relativa al globo terrestre nello spazio tridimensionale. In generale, è molto utilizzata anche la definizione comune di geographic information (GI) per indicare tutto ciò che concerne il posizionamento tridimensionale e la georeferenziazione di oggetti posti sul nostro pianeta. In Italia si usano spesso come sinonimi le espressioni informazione territoriale e informazione geografica. Le discipline e le tecniche che costituiscono la geomatica sono: informatica, geodesia, topografia, cartografia, fotogrammetria, t., sistemi satellitari di posizionamento e localizzazione, sistemi di scansione laser, sistemi informativi territoriali o geografici, sistemi di supporto alle decisioni, sistemi esperti, e naturalmente ontologia. Alcune di esse hanno evidenziato progressi particolarmente significativi.

Nel campo delle reti di satelliti usati per il posizionamento e per la localizzazione, che consentono il posizionamento tridimensionale di oggetti anche in movimento nello spazio e nel tempo su tutto il globo terrestre con qualsiasi condizione meteorologica e in modo continuo, alla fine del 20° sec. l'Europa ha fatto una scelta strategica fondamentale: ossia la creazione del sistema Galileo, un'iniziativa comune tra la Commissione europea e l'ESA. Il lancio del primo satellite, GIOVE-A, il 28 dicembre 2005 ha sancito la conferma delle frequenze di trasmissione riservate al sistema europeo. Il sistema Galileo è stato disegnato allo scopo di essere compatibile con i due sistemi preesistenti, il GPS (Global Positioning System) statunitense e il GLONASS (Global'naya Navigatsionnaya Sputnikovaya Sistema) gestito dalla Russia, ma con alcune differenze fondamentali rispetto a questi: è un sistema sia civile sia commerciale per fornire maggiore accuratezza nei dati; è un servizio garantito con la certificazione e la responsabilità del consorzio operatore, la tracciabilità del passato, la trasparenza delle operazioni, la maggiore disponibilità dei segnali in ambienti difficili nonché un canale di comunicazione, soprattutto per emergenze. Il settore dei SIT (Sistemi Informativi Territoriali), spesso conosciuti con l'acronimo inglese GIS (Geographic Information Systems), ha avuto uno sviluppo quasi esponenziale dalla fine del 20° sec., in concomitanza con il crescere, da un lato, della disponibilità e della qualità di immagini del territorio rilevate da sistemi satellitari e, dall'altro, dello sviluppo sia di algoritmi di elaborazione dei dati sia di applicazioni, soprattutto tematiche. Infatti, i GIS nella seconda metà degli anni Ottanta sono stati definiti da P.A. Burrough e S. Aronoff dei "potenti insiemi di strumenti in grado di accogliere, memorizzare, richiamare, elaborare, trasformare e rappresentare dati spazialmente riferiti" (Gomarasca 2004, pp. 9, 427). Il progresso è andato oltre: alle funzionalità suddette si aggiungono anche le capacità di "trasformare e rappresentare in scenari opportuni dati georeferiti per fornire ai decisori elementi oggettivi di valutazione su problemi di carattere ambientale" (pp. 10, 464), anche con l'aiuto di sistemi esperti; si è costruito un sistema di supporto alle decisioni (DSS, Decision Support System), vale a dire un sistema concepito come un modello del mondo reale. Un tale sistema, opportunamente realizzato e specializzato, è uno strumento chiave per la previsione di una serie di fenomeni legati al territorio e l'esplorazione dei possibili scenari associati, permettendo operazioni di simulazione per la pianificazione e la prevenzione rispetto alle diverse ipotesi che si possono verificare. A differenza di un GIS che rappresenti un determinato territorio (situazione attuale e passata), un DSS fornisce elementi atti a prevedere quando si verificherà un evento di rischio o estremo (per es., un'eruzione vulcanica o un'alluvione), che intensità avrà o quale area ne sarà interessata, e può aiutare nella definizione di un piano di evacuazione della popolazione delle zone potenzialmente interessate. Naturalmente, lo stesso schema può valere per infinite altre applicazioni non legate all'emergenza, quali, per es., lo studio di nuovi itinerari turistici per valorizzare le risorse di un territorio. La geomatica si è sviluppata rapidamente perché è basata per sua natura sul concetto d'integrazione delle sorgenti d'informazione e ha come obiettivo la generazione di un'informazione ultima specializzata, con finalità decisionali nella forma, nella sostanza e nella tempistica.

Programmi europei

Oltre all'iniziativa europea INSPIRE per la realizzazione di un'infrastruttura di dati spaziali, l'UE ha dato vita al programma GMES per studiare soluzioni alla gestione globale del rischio e della sicurezza a livello europeo tramite un sistema articolato ma centralmente coordinato. L'ESA, responsabile a livello istituzionale dello sviluppo del programma GMES, ha già realizzato la prima fase del cosiddetto GSE (GMES Service Element), vale a dire un primo insieme di progetti che hanno dimostrato la possibilità reale di offrire alla comunità e alle istituzioni servizi operativi in dieci settori chiave: sorveglianza delle foreste, dell'atmosfera, fornitura di informazioni relative al suolo, alle zone polari, ai mari e alle coste, al rischio d'inondazione e d'incendio, al rischio geologico (movimenti del terreno), alla sicurezza alimentare, alla sicurezza in mare, agli aiuti umanitari. Allo sviluppo del GSE, la cui seconda fase è già in atto, partecipano organizzazioni internazionali, istituzioni nazionali, regionali e locali, industrie e privati, coinvolgendo entità di 35 Paesi. Queste considerazioni spiegano sia l'importanza sempre maggiore del t. come sorgente di informazione sia il grande sviluppo della geomatica nelle attività di gestione e valorizzazione del territorio.

bibliografia

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