Applicazione dei laser scanner terrestri in campo agro-forestale e ambientale

Le tecniche di laser scanning terrestre suscitano un interesse sempre più crescente sia in campo ambientale sia in campo agro-forestale in quanto consentono un’acquisizione rapida e affidabile di nuvole di punti 3D in grado di rappresentare tridimensionalmente gli oggetti rilevati. In un lasso di tempo relativamente breve, tali tecniche hanno aperto la strada ad un ampio spettro di applicazioni in pieno campo. Al di là della misura interattiva di nuvole georeferenziate di punti, le tecniche per il rilevamento automatizzato di oggetti, la determinazione delle loro caratteristiche geometriche e l’analisi della risposta del segnale laser rappresentano temi di ricerca prioritari. L’elevata qualità delle nuvole di punti 3D generate dai sistemi di laser scanning insieme alla possibilità di automatizzare le successive post-elaborazioni dei dati hanno esteso il potenziale applicativo dei laser scanner terrestri anche ai settori ambientali e agro-forestali. Questo contributo illustra innanzitutto lo stato dell’arte dei sistemi laser scanner terrestri dal punto di vista tecnologico e discute le diverse soluzioni tecnologiche e i diversi parametri di sistema in relazione alle possibili applicazioni in campo ambientale e forestale. Nella seconda parte saranno invece presentati alcuni casi di studio esplicativi delle potenzialità e delle limitazioni operative della tecnica di laser scanning terrestre in campo ambientale e agro-forestale. Terrestrial laser scanning techniques find rapidly growing interest in both environmental and agro-forestry fields as efficient tools for fast and reliable 3D point data acquisition and 3D representation of the object viewed by the scanners. They have opened a wide range of application fields within a rather short period of time. Beyond interactive measurement in 3D point clouds, techniques for the automatic detection of objects, the determination of geometric parameters, and the analysis of the reflectance signal form high priority research issues. The high quality of 3D point clouds generated by laser scanners and the data process automation potential make terrestrial laser scanning also an interesting tool for environmental and agro-forestry applications. The paper will first review current laser scanner systems from a technological point of view and discuss different scanner technologies and system parameters regarding their suitability for environmental and agro-forestry applications. In the second part of the paper, results of case studies on potentials and limitations of terrestrial laser scanners in environmental and agro-forestry fields will be presented

Ricostruzione dei flussi di CO₂ di un ecosistema a macchia mediterranea mediante reti neurali

Nell’ultimo decennio sono state realizzate numerose reti di monitoraggio dei flussi di massa ed energia a scala regionale, che utilizzano come standard di misura la tecnica dell’Eddy Covariance. La continuità del monitoraggio dei flussi è una condizione difficilmente realizzabile a causa sia della complessità degli apparati di misura sia di alcune limitazioni di carattere modellistico: in generale dopo i controlli di congruità fisica e biologica, non più del 65% dei dati risulta utilizzabile per la costruzione dei bilanci annuali. Negli ultimi anni sono state sviluppate metodologie per la ricostruzione dei dati mancanti dei flussi di energia e materia negli ecosistemi terrestri; tuttavia, attualmente non esiste una metodologia di ricostruzione standardizzata. In questo lavoro vengono realizzati modelli basati sulle reti neurali per la ricostruzione dei flussi di CO2 in un ecosistema a macchia mediterranea; le prestazioni fornite da tali modelli vengono confrontate con quelle di altre tecniche recentemente proposte dalla comunità internazionale. I dati sono stati raccolti nel corso del biennio 1998-99 in un sito sperimentale del progetto europeo MEDEFLU situato nella Sardegna nord-occidentale. I modelli basati sulle reti neurali hanno fornito in genere prestazioni superiori rispetto agli altri metodi, con valori dell’errore quadratico medio compresi tra 0.9 e 2.9 μmol m-2 s- 1 di CO2. Questi risultati confermano le possibilità applicative delle reti neurali nella ricostruzione dei flussi provenienti da reti di monitoraggio

Potential impact of climate change on length of ignition danger season in Mediterranean shrubland of North Sardinia

The main aim of this work is to identify useful tools to forecast impacts of expected climate change on live fuel moisture content (Live FMC) in Mediterranean shrublands

WILDFIRE PREVENTION IN NATURALISTIC AREAS: THE ROLE OF GEOGRAPHIC INFORMATION SYSTEMS

Negli ultimi dieci anni le regioni europee del bacino mediterraneo (Italia, Spagna, Portogallo, Francia e Grecia) hanno registrano una perdita media annua di circa 500000 ettari di territorio a causa degli incendi boschivi. Anche per le aree boscate della Sardegna il fenomeno degli incendi boschivi rappresenta una seria minaccia con importanti conseguenze non solo da un punto di vista ecologico, ma soprattutto per gli effetti sul sistema socioeconomico. Un elevato numero di ignizioni si verifica nelle aree a vegetazione erbacea che ricopre il cinquanta percento della superficie dell’isola. Fra queste, i pascoli e pascoli arborati, spesso adiacenti ad aree a macchia e ad aree a boschi di latifoglie, costituiscono una combinazione di biomasse combustibili vegetali le cui quantità possono avere degli effetti sul comportamento degli incendi, in particolare sulla propagazione verso le aree boscate adiacenti, caratterizzate spesso da rilevante interesse naturalistico. La protezione delle aree boschive rappresenta per la Regione Sardegna una delle priorità, anche al fine di una loro valorizzazione, funzionale all’ampliamento dell’offerta turistica sia attraverso l’allungamento della stagione turistica, sia attraverso l’ampliamento delle opportunità di fruizione dei beni naturali localizzati sia nelle aree costiere, sia soprattutto nelle aree interne. Gli obbiettivi principali del presente lavoro sono quelli di dimostrare come le moderne tecnologie basate sui sistemi informativi geografici siano un valido strumento per i) lo studio ed elaborazione di piani di prevenzione dagli incendi, finalizzati alla protezione di un’area a forte valenza naturalistica ubicata nel centro Sardegna, e ii) la valutazione dell’efficacia di pratiche silvo-pastorali nella riduzione del rischio di incendio e nella contemporanea promozione di uno sviluppo sostenibile del settore silvo-pastorale. Lo studio è stato condotto presso la foresta demaniale di Monte Pisanu, una delle principali aree boscate del centro Sardegna; all’interno di quest’area è presente la foresta di Sos Nibberos, recentemente dichiarata “monumento naturale” con un decreto della Regione Sardegna. Quest’area ha una estensione di 7 ettari ed è popolata da tassi millenari con fusto alto fino a 15 metri e diametro di 1 metro. Ampie aree forestali caratterizzate da coperture arboree non elevate sono destinate al pascolamento ovino e bovino controllato

Incendi ed ecosistemi mediterranei: valutazione degli impatti in regime di cambiamento climatico

In Europa, in particolare nella parte meridionale, ogni anno si registrano mediamente 60.000 incendi, con una superficie complessiva percorsa dal fuoco di circa 600.000 ettari. Negli ultimi anni si è sviluppato un interessante dibattito sui fattori che guidano il regime degli incendi in queste aree. Le ricerche più recenti, supportate dalla statistica, confermano il ruolo guida del clima e della meteorologia, strettamente condizionato dall’uso del suolo e con diverse caratteristiche a seconda della regione. In condizioni di cambiamenti climatici e socioeconomici, quali quelle attuali, è logico pensare che anche il regime degli incendi subisca importanti influenze, a seguito delle modifiche del clima e dell’uso del suolo

Assessing cross-boundary wildfire hazard, transmission, and exposure to communities in the Italy-France Maritime cooperation area

The growing threats posed by wildfires in Southern Europe are calling for the development of comprehensive and sound management and risk assessment strategies. In this work, we present the application of wildfire simulation modeling based on the minimum travel time (MTT) algorithm to assess fine-scale (100-m resolution) wildfire hazard, transmission, and exposure to communities in the Italy-France Maritime cooperation area (Sardinia, Corsica, Tuscany, Liguria and Provence-Alpes-Côte d’Azur), which cover about 72,000 km2 of land. We simulated thousands of wildfires considering the current landscape and characterized and measured fine-scale wildfire risk factors and profiles by taking into account historical fire regimes, fuels, winds and fuel moisture conditions associated with the occurrence of the largest wildfires (>100 ha) that affected the study area in the last 20 years. Individual fires were simulated at 100-m resolution, consistent with the input files. Modeled annual burn probability and ignition probability revealed that Sardinia was the Region most affected by wildfires. The wildfire simulation outputs were then combined with main land uses and building footprint locations to characterize wildfire transmission and exposure to communities, and were summarized for main vegetation types and Regions. This study presents a cross-boundary and standardized approach based on wildfire spread modeling to analyze and quantify wildfire risk profiles in Southern Europe. The stochastic wildfire modeling systems we implemented used harmonized sets of data for a vast, fire-prone Mediterranean area, where previous similar studies were conducted at coarser resolutions and covered lower extent of lands. The approach presented in this work can be used as a reference pillar for the development and implementation of a common wildfire risk monitoring, management, and governance plan in the study area. The methods and findings of this study can be replicated in neighboring Mediterranean and other regions threatened by wildfires

Application of simulation modeling for wildfire exposure and transmission assessment in Sardinia, Italy

Abstract The development of comprehensive fire management and risk assessment strategies is of prominent concern in Southern Europe, due to the expanding scale of wildfire risk. In this work, we applied simulation modeling to analyze fine-scale (100-m resolution) wildfire exposure and risk transmission in the 24,000 km2 island of Sardinia (Italy). Sardinia contains a variety of ecological, cultural, anthropic and touristic resources that each summer are threatened by wildfires, and represents well the Mediterranean Basin environments and conditions. Wildfire simulations based on the minimum travel time algorithm were used to characterize wildfire exposure and risk transmission in terms of annual burn probability, flame length, structures exposed and type and amount of transmission. We focused on the historical conditions associated with large (>50 ha) and very large (>200 ha) wildfires that occurred in Sardinia in the period 1998–2016, and combined outputs from wildfire simulation modeling with land uses, building footprint locations, weather, and historical ignition data. The outputs were summarized for weather zones, main wind scenarios and land uses. Our study characterized spatial variations in wildfire spread, exposure and risk transmission among and within weather zones and the main winds associated with large events. This work provides a novel quantitative approach to inform wildfire risk management and planning in Mediterranean areas. The proposed methodology can serve as reference for wildfire risk assessment and can be replicated elsewhere. Findings can be used to better understand the spatial dynamics and patterns of wildfire risk and evaluate expected wildfire behavior or transmission potential in Sardinia and neighboring regions

Recent dynamics of forest fires in <i>Quercus suber</i> stands in Sardinia, Corsica and Catalonia

In this study, we analyzed the recent dynamics of forest fires in Quercus suber stands in Sardinia (Italy), Corsica (France), and Catalonia (Spain) for the period 2003-2015