The demographic dimension of climate change vulnerability. Exploring the relation between population growth and urban sprawl in Dar es Salaam

According to vulnerability literature, the expansion of built-up areas is among the non-climate factors that will combine with climate change in threatening natural ecosystems and reducing water availability. This has even worse effects on rural-urban livelihood vulnerability in sub-Saharan African cities when the vicious circle linking environmental degradation to urban sprawl through population growth and ineffective land use planning is considered. This study delves into the relationship between urban sprawl and demographic growth in Dar es Salaam, Tanzania. Based on land cover classification, urban sprawl over a decade is assessed and its trend compared with population census data. A methodology for population estimation is proposed that combines land cover and household density as derived through primary surveys

Consumo di suolo nelle aree protette

Studio consumo di suolo nelle aree protette tra la nuova cartografia sul consumo di suolo e quella dell’Elenco Ufficiale delle Aree Protette Italiane (EUAP)

Consumo di suolo lungo i corpi idrici

Stime aggiornate del consumo di suolo utilizzando i dati Copernicus ad alta risoluzione.Confronta i dati 2015 con quelli 2012, nel complesso, significativo aumento del suolo consumato

Copernicus high-resolution layers for land cover classification in Italy

The high-resolution layers (HRLs) are land cover maps produced for the entire Italian territory (approximately 30 million hectares) in 2012 by the European Environment Agency, aimed at monitoring soil imperviousness and natural cover, such as forest, grassland, wetland, and water surface, with a high spatial resolution of 20 m. This study presents the methodologies developed for the production, verification, and enhancement of the HRLs in Italy. The innovative approach is mainly based on (a) the use of available reference data for the enhancement process, (b) the reduction of the manual work of operators by using a semi-automatic approach, and (c) the overall increase in the cost-efficiency in relation to the production and updating of land cover maps. The results show the reliability of these methodologies in assessing and enhancing the quality of the HRLs. Finally, an integration of the individual layers, represented by the HRLs, was performed in order to produce a National High-Resolution Land Cover ma

Una nuova applicazione open source per il monitoraggio del consumo di suolo da telerilevamento

Il consumo di suolo è un fenomeno antropico con notevoli conseguenze sull’ambiente e sul paesaggio, come ad esempio lo sprawl urbano, l’impatto sui servizi ecosistemici, l’influenza sul cambiamento climatico. In Italia il fenomeno del consumo di suolo si è sviluppato notevolmente fin dagli anni ’60, e continua tutt’oggi con ritmi considerevoli, motivo per cui in ambito scientifico è emersa la necessità del monitoraggio del consumo di suolo. Il telerilevamento permette di acquisire informazioni (in particolare immagini satellitari multispettrali) indispensabili per il monitoraggio delle caratteristiche fisiche del paesaggio tra cui la copertura del suolo, definita come il materiale fisico che ricopre il suolo. In particolare, il telerilevamento e i GIS (Sistemi Informativi Geografici) sono strumenti fondamentali per la gestione del paesaggio e l’analisi della dinamicità tra spazi urbani, peri-urbani, rurali e naturali. Obiettivo di questa tesi è lo sviluppo di una metodologia innovativa per aumentare la frequenza e diminuire i costi del monitoraggio del consumo di suolo (e di altre caratteristiche fisiche del paesaggio) tramite classificazioni semi-automatiche di immagini satellitari. Questo genere di classificazioni utilizza le firme spettrali ottenute dalle immagini per identificare i materiali, consentendo una rapida classificazione di territori anche molto vasti. L'approccio di questa ricerca si colloca nella Land System Science (Scienza del Sistema Suolo), che è emersa negli ultimi anni come piattaforma di integrazione delle differenti dimensioni del cambiamento ambientale globale, e cerca di monitorare l'interazione tra sistema sociale ed il paesaggio. Assunto di questa tesi è che l’analisi del paesaggio necessiti di un approccio multidisciplinare e aperto, e pertanto si promuove un processo scientifico di analisi che sia accessibile alle varie professionalità che studiano il paesaggio, anche non esperte di telerilevamento. In questa ricerca è stata sviluppata una metodologia innovativa di classificazione della copertura del suolo che utilizza immagini satellitari gratuite e software open source per l’elaborazione dei dati, al fine di rendere il monitoraggio economico ed efficiente. In particolare, la metodologia è stata implementata in un programma aperto per il software QGIS (tramite il linguaggio di programmazione Python), in modo da rendere la ricerca sostenibile e replicabile anche in altri contesti di monitoraggio del paesaggio. L’applicazione al caso di studio si è concentrato sulla Regione Lazio, al fine di classificare la copertura del suolo con l’utilizzo di immagini gratuite Sentinel-2. Tale lavoro ha permesso la valutazione dell’evoluzione nel tempo della copertura del suolo, ed in particolare la stima del consumo di suolo avvenuto tra il 2016 e 2017 per effetto all’impermeabilizzazione delle superfici agricole e naturali. Tra i risultati della ricerca, oltre allo sviluppo di una metodologia di classificazione e la mappatura del consumo di suolo nella Regione Lazio, vi è quindi il programma, reso disponibile apertamente e gratuitamente, che permette l’elaborazione dei dati satellitari e la classificazione della copertura del suolo. Tale programma è già stato utilizzato da vari ricercatori in ambito internazionale che lo hanno applicato al proprio caso di studio e in vari settori (urbano, agricolo, forestale, ecc.). Ciò è quindi in accordo con l’obiettivo di apertura e multidisciplinarità del monitoraggio ambientale, e in particolare con l’intento di questa tesi di promuovere l’avanzamento della conoscenza sulla dinamicità del paesaggio nei suoi vari ambiti tramite il telerilevamento

Urban imperviousness effects on summer surface temperatures nearby residential buildings in different urban zones of Parma

Rapid and unplanned urban growth is responsible for the continuous conversion of green or generally natural spaces into artificial surfaces. The high degree of imperviousness modifies the urban microclimate and no studies have quantified its influence on the surface temperature (ST) nearby residential building. This topic represents the aim of this study carried out during summer in different urban zones (densely urbanized or park/rural areas) of Parma (Northern Italy). Daytime and nighttime ASTER images, the local urban cartography and the Italian imperviousness databases were used. A reproducible/replicable framework was implemented named "Building Thermal Functional Area" (BTFA) useful to lead building-proxy thermal analyses by using remote sensing data. For each residential building (n = 8898), the BTFA was assessed and the correspondent ASTER-LST value (ST_BTFA) and the imperviousness density were calculated. Both daytime and nighttime ST_BTFA significantly (p < 0.001) increased when high levels of imperviousness density surrounded the residential buildings. These relationships were mostly consistent during daytime and in densely urbanized areas. ST_BTFA differences between urban and park/rural areas were higher during nighttime (above 1 °C) than daytime (about 0.5 °C). These results could help to identify "urban thermal Hot-Spots" that would benefit most from mitigation actions

Forme di urbanizzazione e tipologia insediativa

La conoscenza delle diverse forme di urbanizzazione e della tipologia insediativa è un elemento fondamentale della sostenibilità e della resilienza urbana. I processi di diffusione, dispersione urbana e di frammentazione continuano a produrre un effetto di “città diffusa” con conseguente perdita di limiti tra territorio urbano e rurale (Indovina, 1990, 2009; Simon, 2008). Il consumo di risorse e la sottrazione di qualità al territorio si presenta attraverso la creazione di centri urbani di dimensione medio-piccola all’esterno dei principali poli metropolitani, la crescita di zone di margine con insediamenti dispersi intorno ai centri, la saldatura di zone di insediamento a bassa densità in un continuum che annulla i limiti tra territorio urbano e rurale, la frammentazione del paesaggio e la mancanza di identità dei nuclei urbanizzati sparsi e senza coesione. Gli effetti ambientali e sociali dei fenomeni di espansione delle città a bassa densità e dello sprawl urbano sono rilevanti in termini di qualità ambientale, di integrità del paesaggio e di consumo di risorse naturali. L’entità di tali effetti dipende fortemente dalla modalità con la quale si realizza la trasformazione. In Europa e in Italia, l’espansione delle superfici impermeabilizzate, si manifesta nella frangia urbana e peri-urbana di molte importanti città come commistione di tipologie di uso del suolo diversificate e come aumento più marcato del consumo di suolo proprio nelle aree di margine e nei paesaggi suburbani (EEA, 2006; ISPRA, 2015). A questi fenomeni di espansione diffusa si associano, inoltre, costi pubblici e privati associati alla mobilità e alla fornitura e alla gestione delle opere di urbanizzazione primaria e secondaria. La frammentazione produce, infine, una forte riduzione della qualità della biodiversità complessiva nelle aree interessate, sia in termini di capacità residua di connessione degli ecosistemi sia di disponibilità dei servizi ecosistemici nelle unità territoriali.The knowledge of the different forms of urbanization and type of settlements are key element of sustainability and urban resilience. The processes of diffusion, urban sprawl and fragmentation continue to produce a consequent loss of boundaries between urban and rural land (Guess, 1990, 2009; Simon, 2008). Consumption of natural resources and threatening of land quality take place through the creation of small-medium sized urban centers outside of the major metropolitan, through the growth of dispersed settlements in marginal areas around the centers, through low-density settlement in a continuum that cancels the boundaries between urban and rural land, through landscape fragmentation and the lack of identity of the settlements scattered and without cohesion. The environmental and social effects of those phenomena are relevant in terms of environmental quality, integrity of the landscape and the consumption of natural resources. The magnitude of these effects depends strongly on how transformation is realized. In Europe and in Italy, the majority of expansion of the sealed areas is in urban and peri-urban fringe of many major cities, as a mixture of different types of land use, driving to the greater increase in the land take in this fringe areas and suburban landscapes (EEA, 2006; ISPRA, 2015). Is known that dispersed and fragmented urbanization is associated with widespread expansion of public and private costs associated with mobility and costs of primary and secondary urbanization. Fragmentation produces, finally, a strong reduction in the quality of the overall biodiversity, in terms of residual capacity of connection of ecosystems and the availability of ecosystem services in the territorial units

Land Consumption Monitoring with SAR Data and Multispectral Indices

Land consumption is the increase in artificial land cover, which is a major issue for environmental sustainability. In Italy, the Italian Institute for Environmental Protection and Research (ISPRA) and National System for Environmental Protection (SNPA) have the institutional duty to monitor land consumption yearly, through the photointerpretation of high-resolution images. This study intends to develop a methodology in order to produce maps of land consumption, by the use of the semi-automatic classification of multitemporal images, to reduce the effort of photointerpretation in detecting real changes. The developed methodology uses vegetation indices calculated over time series of images and decision rules. Three variants of the methodology were applied to detect the changes that occurred in Italy between the years 2018 and 2019, and the results were validated using ISPRA official data. The results show that the produced maps include large commission errors, but thanks to the developed methodology, the area to be photointerpreted was reduced to 7300 km2 (2.4% of Italian surface). The third variant of the methodology provided the highest detection of changes: 70.4% of the changes larger than 100 m2 (the pixel size) and over 84.0% of changes above 500 m2. Omissions are mainly related to single pixel changes, while larger changes are detected by at least one pixel in most of the cases. In conclusion, the developed methodology can improve the detection of land consumption, focusing photointerpretation work over selected areas detected automatically

Land consumption in Italy

This paper illustrates a land consumption map for Italy (year 2017) at a scale 1:1,300,000, and the assessment of its changes (2012–2017). We define land consumption as the replacement of a non-artificial land cover to an artificial land cover, both permanent and no-permanent. The maps are a 10 m spatial resolution raster, produced by photointerpretation of very high resolution images and semiautomatic classification of high resolution remote sensing images. An overall accuracy of 97.7% for the map of 2012 and of 99.66% for the map of 2017 was obtained. The results suggest that the method proposed is appropriate to detect land consumption, both for the urban densification and for the sprawling phenomena, from national to local level. Furthermore, because of the high spatial resolution and the classification scheme adopted, it is suitable for an effective monitoring system, compared to other existing classification systems or monitoring programs

Il consumo di suolo in Italia - Edizione 2015

Nel nostro Paese si continua a consumare suolo e la seconda edizione del Rapporto ISPRA fornisce un quadro completo sull’avanzata della copertura artificiale del nostro territorio. Il Rapporto sul consumo di suolo in Italia 2015 integra nuove informazioni, aggiorna le precedenti stime sulla base di dati a maggiore risoluzione e completa il quadro nazionale con specifici indicatori per regioni, province e comuni. Sono, inoltre, approfonditi alcuni aspetti che caratterizzano le dinamiche di espansione urbana e di trasformazione del paesaggio a scala nazionale e locale con riferimento alla fascia costiera, alle aree montane, ai corpi idrici, alle aree protette, alle aree a pericolosità idraulica, all’uso del suolo, alle forme e alle densità di urbanizzazione, ai fenomeni dello sprawl urbano, della frammentazione, della dispersione e della diffusione insediativa