IL RILIEVO DI UNA FRANA

Foto area da drone della spiaggia di Punta Corvo

In questo articolo ti racconto come ho fatto il rilievo di una frana con il drone e le tecniche aerofotogammetriche in una spiaggia incantevole del Parco Naturale di Montemarcello.

LA SPIAGGIA DI PUNTA CORVO

 

Fotografia aerea della spiaggia di Punta Corvo

La spiaggia di Punta Corvo è un pezzetto di Paradiso tra due borghi inseriti tra i più belli d’Italia, Montemarcello e Tellaro
Sta nel Comune di Ameglia, vicino a Sarzana ed alla Lunigiana, alla Versilia, a La Spezia ed al Golfo dei Poeti.
Alla spiaggia di Punta Corvo ci puoi arrivare soltanto a piedi, dopo una picchiata di oltre settecento gradini naturali che inizia a Monte Marcello (250 m s.l.m.) oppure  via mare, con i “barconi“, come li chiamiamo qui, battelli che trasportano una trentina di persone e che salpano dalle località alla foce del Fiume Magra.
La spiaggia di Punta Corvo è una fetta di terra lunga centocinquanta metri e larga, mediamente, venti all’interno del Parco Naturale di Montemarcello.

I DISSESTI IDROGEOLOGICI E LE FRANE

Il bagno in mare si fa ai piedi di un versante piuttosto pendente, in parte boscato (nel bosco scende – o sale, a seconda del punto di vista – il sentiero di accesso) ed in parte segnato da crolli, frane e movimenti di massi proprio verso la spiaggia.
E’ sempre stato così, me lo ricordo sin da bambino quando i miei genitori mi ci portavano a fare i primi bagni di stagione, ad Aprile, o gli ultimi primi dell’inverno, ad Ottobre.

Tuttavia negli ultimi anni la situazione dei dissesti è peggiorata.
I nuovi regimi di pioggia, sempre più tropicali, hanno causato crolli di massi dai fronti rocciosi.
Grossi massi “galleggiano” su di un letto di detriti e rocce fratturate, scivolando lentamente verso valle.
Alcune pareti rocciose, proprio a monte della spiaggia, si sono in parte sgretolate ed altri grandi massi sono caduti in spiaggia.

Il Comune di Ameglia ha emesso tante ordinanze di chiusura alla fruizione pubblica di parte della spiaggia, quella direttamente esposta alla caduta massi.
In alcuni settori del versante si sono installate reti di placcaggio e barriere paramassi.
Ma la spiaggia è piccola e le persone a volte davvero tante, specialmente in piena estate.
In molti casi i cartelli di divieto sono ignorati ed il pericolo reale è sottovalutato…

Fotografia dal mare della spiaggia di Punta Corvo

LO STUDIO DEI DISSESTI E DELLA CADUTA MASSI

Il Comune di Ameglia ha incaricato il mio amico Geologo Paolo Petri di condurre un’analisi dello stato delle frane sul versante sopra la spiaggia di Punta Corvo, per valutare pericolosità ed il rischio derivante dalla caduta massi.

Paolo è un geologo con grande esperienza nel campo dello studio dei dissesti idrogeologici, della meccanica delle rocce e dei Sistemi Informativi Territoriali (GIS).
Mi ha chiamato per fare un rilievo generale a supporto di alcune simulazioni e modelli numerici di caduta massi ed un approfondimento più dettagliato per analisi geomeccaniche di un settore critico e vicino alla spiaggia.

Abbiamo lavorato insieme sin dall’inizio e ti racconto più o meno che cosa abbiamo fatto.

IL RILIEVO DI UNA FRANA CON IL DRONE

Abbiamo scelto di rilevare le aree utilizzando il drone e le tecniche aerofotogrammetriche.
Ho scritto in questo post un racconto di un  rilievo con il drone alle Cinque Terre.
Ci puoi trovare un po’ di informazioni generali e più specifiche su questo tipo di rilievo.

fotografia dell'attrezzatura impiegata nel rilievo durante il trasporto in barcaI dati topografici necessari per le simulazioni di caduta massi sarebbero dovuti arrivare fino ad una quota di circa 50 m s.l.m., a monte di alcuni grandi blocchi sopra la spiaggia.

Ad eccezione della spiaggia, tutte le aree da rilevare erano inaccessibili a piedi.

Abbiamo imbarcato tutta l’attrezzatura (impensabile trasportarla a piedi!) e siamo partiti all’alba di una mattina di Giugno, parecchio prima dell’arrivo dei primi turisti.

Avevamo: drone, ricevitore GPS e palina, target da posizionare a terra, mire da posizionare in parete, stazione totale e treppiede, scarponi, casco e tanta acqua.

POSIZIONAMENTO DEI TARGET E DELLE MIRE

Come prima cosa abbiamo posizionato i target e le mire che sarebbero serviti come riferimento per l’orientamento, la scalatura e la georeferenziazione del modello tridimensionale che sarebbe nato dalle fotografie.

target ad alta visibilità per il rilievo aerofotogrammetrico posizionati in spiaggia

Io ho posizionato target ad alta visibilità (pannelli quadrati 60×60 cm) uniformemente lungo la spiaggia mentre Paolo si è arrampicato sulle rocce, per quanto le condizioni di sicurezza glielo consentissero, attaccando alle pareti diverse mire che si era costruito appositamente.

SORVOLI

Immagine del drone utilizzato nei rilievi aerofotogrammetrici, il DJI Phantom 4 Appena possibile abbiamo volato per scattare le fotografie da drone.
Era importante finire i voli prima dell’arrivo dei primi bagnanti. Inoltre, nel giro di poco tempo, il sole sarebbe spuntato dalla sommità del versante, illuminandolo e creando condizioni di luce non ottimali, ombre dure e contrasto, che non aiutano l’elaborazione del modello tridimensionale.
Siamo riusciti a fare tutte le foto in condizioni di luce diffusa (pendio in ombra), morbida e non contrastata, le condizioni migliori per lavori di questo tipo.
Sono condizioni del tutto simili a quelle che ci sono in una giornata di cielo nuvoloso.

Abbiamo utilizzato il fidato DJI Phantom 4.

  • Per il rilievo generale delle aree abbiamo volato in modalità automatica secondo missioni di volo precaricate, ad una distanza di circa 40 metri dal suolo, da cui ne è risultato un Ground Sampling Distance (G.S.D.) di 1.25 cm/pixel (in questo articolo ho scritto alcune cose su questo parametro).
  • Per il rilievo di dettaglio della parete rocciosa, più critica e vicina alla spiaggia, abbiamo scelto di volare in modalità manuale tenendo il drone a circa 7/10 metri dalla parete per un G.S.D. di 0.3 cm/pixel.

MISURE TOPOGRAFICHE

Terminati i voli siamo passati alle misure topografiche.

Viste le caratteristiche dell’area da rilevare e la sua parziale inaccessibilità abbiamo unito misure GPS e misure celerimetriche da stazione totale.

Con il GPS (in modalità RTK) abbiamo rilevato le coordinate di tutti i target ad alta visibilità a terra, sulla spiaggia o su grandi massi accessibili.
In tutto abbiamo battuto le coordinate di 10 punti.

Dopo abbiamo usato la stazione totale e, facendo stazione su alcuni (tre) target a terra, rilevati dal GPS, abbiamo battuto tutte le mire posizionate in parete.
In questo modo, note le coordinate del punto di stazione, abbiamo ricavato le coordinate dei punti in parete che non avremmo potuto battere con il GPS.
Le mire battute sono state 15.

OPERAZIONI CONCLUSE

Finite le operazioni di rilievo a terra la spiaggia era ormai piuttosto popolata.
Paolo Petri ha completato le sue analisi di prossimità sulla parete rocciosa fratturata, misurando le inclinazioni dei piani di giacitura e le dimensioni delle fratture a cui è riuscito ad accedere in sicurezza.


Nell’attesa del barcone che ci riportasse indietro abbiamo approfittato del tempo a disposizione per un bagno nelle acque limpidissime di Punta Corvo!

Ci abbiamo messo in tutto quattro ore.

ELABORAZIONE DEI DATI

L’elaborazione dei dati rilevati (fotografie, dati GPS, dati celerimetrici) ha seguito la solita strada del lavoro di cui ti ho già parlato all’inizio di questo articolo e relativo al rilievo alla Cinque Terre.
Qui l’estensione dell’area era molto più ridotta ma gli step sono stati gli stessi:

  • Importazione delle fotografie scattate da drone dentro Agisoft Photoscan;
  • Allineamento delle immagini e generazione della nuvola di punti sparsa;
  • Elaborazione delle misure GPS e celerimetriche ed inserimento delle coordinate dei target;
  • Allineamento, scalatura e georeferenziazione della nuvola di punti;
  • Generazione della nuvola di punti densa;
  • Costruzione della mesh triangolare tridimensioale;
  • Generazione della texture ad alta definizione;
  • Generazione del modello tridimensionale texturizzato;
  • Creazione di D.S.M. (Digital Surface Model), ortofoto ed estrazione delle curve di livello.

In questo caso abbiamo scelto di lavorare su due modelli distinti: uno generale relativo a tutta l’area ed uno di maggior dettaglio, specifico per la falesia di roccia fratturata.

I risultati del modello generale, ortofoto, modello digitale delle superfici e curve di livello, li ho passati a Paolo Petri per le sue analisi in ambito GIS e la preparazione dei modelli tridimensionali di caduta massi.
Il modello tridimensionale texturizzato e dettagliato della falesia rocciosa, derivante da volo e fotografie di prossimità, l’abbiamo usato per valutare le giaciture dei piani di discontinuità, le dimensioni delle fratture e per stimare i volumi dei blocchi che avrebbero potuto potenzialmente distaccarsi e cadere.

Tutte queste informazioni sono servite a Paolo per uno studio di fattibilità tecnica ed economica di interventi di mitigazione del rischio di caduta massi e miglioramento delle condizioni di sicurezza per la spiaggia.

Ti metto qui sotto i due modelli 3D:

OSSERVAZIONI E CONCLUSIONI

Ti elenco brevemente alcune considerazioni, osservazioni e miei pensieri finali:

  • utilizzare un drone e le tecniche aerofotogrammetriche permette di risparmiare davvero tanto tempo rispetto ad un rilievo fatto con tecniche tradizionali (stazione totale o GPS) e la densità di informazioni topografiche è decisamente maggiore (misurata in punti battuti a metro quadrato di superficie);
  • il drone può volare sopra zone inacessibili o accessibili con difficoltà e/o costi elevati (la falesia rocciosa);
  • il drone può volare sopra zone pericolose (la frana);
  • nel rilevare una parete rocciosa è meglio volare in manuale;
  • le tecniche di ricostruzione degli algoritmi structure from motion (quelli che usano i software specifici) ricostruiscono modelli tridimensionali estremamente realistici perchè ricreano una texture ad alta risoluzione dalle fotografie scattate;
  • il modello tridimensionale può essere condiviso con altre persone che esplorandolo è un po’ come se facessero un sopralluogo virtuale ma approfondito;
  • il modello tridimensionale è misurabile e può essere utilizzato per la progettazione di interventi di difesa e mitigazione del rischio ed una stima più precisa delle quantità delle opere da installare (metri quadrati di rete di placcaggio, altezza e lunghezza di barriere paramassi, …)
  • un rilievo aerofotogrammetrico necessita di misure topografiche a terra per l’orientamento, la scalatura e la georeferenziazione del modello;
  • se il versante e le falesia fossero state vegetate (alberi e cespugli) l’aerofotogrammetriche avrebbe faticato a ricavare il dato topografico del terreno e sarebbe stato meglio affidarsi ad un laser scanner aereo, affidabile ma più costoso;
  • la velocità di esecuzione di un rilievo aerofotogrammetrico lo rende replicabile nel breve, medio e lungo periodo per studiare l’evoluzione di un dissesto.

Ortofoto della Spiaggia di Punta Corvo

DSM della Spiaggia di Punta Corvo

Spero che questo articolo sul rilievo di una frana ti abbia interessato e ti abbia fornito informazioni utili sulle tecniche aerofotogrammetriche con l’utilizzo dei droni per mappare il territorio.

Se vuoi continuare l’elenco puntato qui sopra con tue osservazioni ed esperienze sentiti libero di farlo qui nei commenti.
Così come per ogni domanda o dubbio che ti viene in mente.

A presto!

Paolo Corradeghini

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