Si è svolto a Roma il 28 febbraio 2018, presso le strutture della Presidenza del Consiglio dei Ministri, il Forum Nazionale degli utenti Copernicus sul tema dei "servizi di monitoraggio satellitare per la tutela e la valorizzazione delle risorse forestali". Al workshop hanno partecipato attori sia della ricerca che istituzionali e commerciali, con l'obiettivo di indirizzare la creazione di specifici servizi, nell'ambito dell'implementazione della Space Economy nazionale, a vantaggio della utenza forestale .
Il settore forestale già dai primi anni '70 si avvale dell'utilizzo del telerilevamento per il monitoraggio ad ampia scala delle risorse forestali. Da allora, numerose sono le applicazioni che sono state sviluppate e testate per il telerilevamento forestale (Corona e Chirici, 2006). Tra di essi si annoverano: la mappatura dei tipi forestali, le analisi dei cambiamenti di copertura del suolo, lo studio dei processi ecologici e biogeochimici negli ecosistemi forestali; la stima del volume legnoso e della biomassa, l'analisi e il monitoraggio della struttura dei soprassuoli forestali, il monitoraggio dei danni da patogeni e da eventi climatici estremi, il monitoraggio degli incendi boschivi, la rilevazione dei tagli boschivi, il monitoraggio degli alberi fuori foresta e delle foreste urbane e periurbane.
Copernicus, precedentemente noto come GMES (Global Monitoring for Environment and Security), è il programma europeo per l'osservazione terrestre mediante satelliti nello spazio, predisposto per fornire servizi a partire dai dati telerilevati, secondo una politica di accesso aperta, pubblica e fruibile per tutti.
Tra le varie fonti informative offerte dal programma, il servizio di Land Monitoring è quello potenzialmente utile al settore forestale. È organizzato con approccio multiscalare, dal livello global - per il quale saranno a breve disponibili numerosi strati informativi a risoluzione moderata ma con alta frequenza temporale - si passa ai prodotti pan-European, come ad esempio la cartografia multitemporale Corine Land Cover (CLC) oppure le mappe 2012 (risoluzione geometrica 20 metri) della densità della copertura arborea e quella dei tipi forestali (conifere/latifoglie), che utilizzano la definizione di bosco adottata dalla FAO. Un livello di prodotti più dettagliato (local) è costituito da numerosi strati informativi che, pur avendo in genere copertura europea, sono realizzati ad elevata risoluzione (spesso tra 2,5 e 4 metri). Ne è un esempio l'Urban Atlas, uno strato informativo ad alta risoluzione relativo alla copertura e uso del suolo e delle relative dinamiche temporali per le principali aree urbane europee. Infine, il livello di maggior dettaglio (reference data) sono al momento costituiti dai dati LUCAS (Land Use and Cover Area frame Survey) raccolti in campagna su una griglia sistematica di 2 km x 2 km. Interessante anche lo sforzo del programma Copernicus di svolgere un ruolo di cerniera tra agenzie europee che spesso hanno svolto ruoli parzialmente sovrapposti, se non talvolta in competizione: Agenzia Europea per l'Ambiente, Centro Comune di Ricerca di Ispra, EUROSTAT, ESA e i vari Direttorati Generali.
Copernicus include anche il segmento spaziale destinato all'acquisizione, tramite la European Space Agency (ESA), delle informazioni telerilevate. Denominato Copernicus Space Component Data Access system (CSCDA), in questo segmento ESA ha sviluppato una flotta di satelliti specificatamente progettata per fornire le informazioni necessarie alla realizzazione dei prodotti Copernicus. Si tratta dei satelliti della serie Sentinel: Sentinel 1 basato su tecnologia radar, Sentinel 2 per l'osservazione terrestre ottica ad alta risoluzione, Sentinel 3 per l'osservazione marina, e gli altri Sentinel 4, 5 e 5P per lo studio dell'atmosfera.
in alto sullo sfondo in verde lo HR layer forest type della copertura forestale (2012). Le aree urbane sono coperte dall'uso del suolo ad alta risoluzione dello Urban Atlas. I punti sono il monitoraggio dell'uso del suolo LUCAS. In basso l'uso del suolo ad alta risoluzione per le aree ripariali e per alcuni siti NATURA2000.
Se da un lato l'utilizzo di sistemi satellitari per il telerilevamento ottico o passivo (basato sul rilevamento della radiazione elettromagnetica solare riflessa) delle risorse forestali è prassi consolidata, i più recenti sviluppi tecnologici hanno aperto nuove frontiere mediante l'utilizzo dell'informazione tridimensionale fornita dai sistemi di telerilevamento attivo (radiazione elettromagnetica emessa dal sensore) che utilizzano tecniche LiDAR (radiazione emessa nel campo visibile - infrarosso) o radar (radiazione emessa nell'intervallo spettrale delle onde radio) da satellite. Nuovi ambiti applicativi del telerilevamento sono inoltre rappresentati dai sistemi aerei a pilotaggio remoto (SAPR), i quali sono in grado di fornire informazioni a scale di dettaglio e con maggiore flessibilità rispetto agli altri strumenti da telerilevamento remoto (Corona et al., 2017).
Appare evidente che la quantità di informazioni geografiche prodotte dai diversi servizi Copernicus è molto elevata: sia in termini di immagini prodotte dai diversi tipi di satelliti per l'osservazione terrestre sviluppati da ESA, sia in termini di prodotti geografici tematici digitali realizzati da EEA, JRC ed EUROSTAT. Complessivamente, a seguito di questa aumentata disponibilità di informazioni geografiche, appare però particolarmente urgente una razionalizzazione delle diverse informazioni e, ove possibile, una loro ristrutturazione per una fruizione multi-scala.
Facciamo l'esempio del più semplice e pur più importante strato informativo: quello di uso/copertura del suolo. Ad oggi accanto all'ormai ben noto Corine Land Cover si sono aggiunti strati informativi a maggiore risoluzione: prodotti vettoriali per aree urbane (Urban Atlas), zone ripariali (riparian zones) e alcuni siti Natura2000 e immagini con risoluzione di 20 m per tutta Europa per le cinque categorie degli High Resolution Layers. A questi si aggiungono le osservazioni a terra di LUCAS e dei diversi Inventari Forestali Nazionali. Tali prodotti sono realizzati in modo indipendente e non necessariamente coerente, nel senso che non sono creati in modo da mantenere una relazione biunivoca tra le diverse scale. Eppure la materia è ben nota e trattata negli standard geografici europei della direttiva INSPIRE. Nonostante la mole di informazioni disponibili, dunque, alla domanda per uno specifico ambito territoriale: "Qual è la superficie forestale?" non siamo in grado di dare una risposta univoca.
A livello nazionale appaiono evidenti alcune carenze informative. In primis, non è ancora disponibile una carta forestale nazionale. Se da un lato il CLC è stato approfondito fino a livello di macro-categorie forestali, dall'altro in molte regioni sono state realizzate cartografie forestali su base tipologica in scala 1:10.000. In tal senso è necessario completare la copertura per le rimanenti Regioni. La risoluzione delle immagini telerilevate permette anche di includere in queste cartografie tutti i tipi di cosiddetti "alberi fuori foresta".
Attraverso i satelliti Sentinel è possibile un monitoraggio ad alta risoluzione e in tempo quasi reale di varie forme di disturbo alle superfici forestali, siano esse da agenti patogeni, da incendi, da tagliate o da altre cause (schianti da vento, per esempio). Al momento il nostro Paese è comunque sprovvisto di un catasto delle tagliate boschive e delle strade forestali, informazioni essenziali per il supporto alla gestione sostenibile delle nostre foreste.
L'integrazione tra immagini telerilevate e dati dell'inventario forestale nazionale potranno in futuro permettere la derivazione di cartografie tematiche delle principali variabili inventariali, quali volume e incremento annuo della massa legnosa e biomassa.
A queste lacune tematiche preme sottolineare quella che forse può definirsi la più urgente: la necessità di avvalersi di una copertura LiDAR nazionale continua (wall-to-wall) e la predisposizione di un progetto di aggiornamento costante e continuativo nel tempo. In questa prospettiva, anche il progetto di inventario forestale nazionale INFC dovrebbe trasformarsi in futuro in un progetto permanente che impiega in maniera diretta dati telerilevati da sistemi sia ottici che Lidar e una continuativa osservazione di una frazione delle unità di campionamento a terra su base annuale.
Riferimenti bibliografici
Chirici G., Corona P., 2006.Utilizzo di immagini satellitari ad alta risoluzione nel rilevamento dellerisorse forestali. Aracne Editrice, Roma.
Corona P., Chianucci F.,Quatrini V., Civitarese V., Clementel F., Costa C., Floris A., Menesatti P.,Puletti N., Sperandio G., Verani S., Turco R., Bernardini V., Plutino M., ScrinziG., 2017. Precision forestry: riferimenti concettuali, strumenti e prospettivedi diffusione in Italia. Forest@ 14: 1-21.
Per una stessa area a sud est di Milano una immagine Sentinel2 a 10 m di risoluzione acquisita il 15/05/2017 (in alto in coloribnaturali, al centro l'indice di attività fotosintetica NDVI) e l'uso del suolo dallo Urban Atlas.
Gherardo Chirici
(Università di Firenze - GESAAF)
Piermaria Corona
(CREA - Centro di ricerca Foreste e Legno)
PianetaPSR numero 69 marzo 2018
