Dati di base

6. CASO DI STUDIO: MATERIALI E METODI

6.1. Dati di base

Gli incendi oggetto di analisi nell’ambito di questo lavoro sono stati selezionati grazie a un ampio database comprendente tutti gli incendi verificatisi dal 1975 al 2002 riportante le seguenti informazioni: data dell’evento; comune; superfici interessate suddivise per tipologie ed estensione; struttura e età della vegetazione forestale incendiata; ettari di superficie agricola e di pascoli percorsi; esposizione prevalente;

coordinata del centroide dell’incendio e riferimento cartografico IGM.

Gli incendi oggetto di monitoraggio sono stati scelti sulla base dei seguenti criteri:

- incendi di chioma, estesi nel complesso almeno 100 ha;

- fronte di fiamma di alta intensità (> 6.000 kWm^-1);

- condizioni fitosociologiche relativamente omogenee, riferibili in particolare al Teucrio siculi-Quercion cerridis, la più diffusa alleanza nel Parco Nazionale del Cilento e Valle di Diano.

Sulla base di questi criteri sono stati selezionati tre incendi avvenuti rispettivamente il 10 agosto 1993 sul Monte Farneta di Felitto (comune di Laurino – SA); il 3 Luglio 1997 in località Monte Vergine (comune di Sala Consilina – SA); il 4 Luglio 2000 presso Monte Schiavo – Monte Alto (sempre nel comune di Sala Consilina – SA).

Essendo avvenuti in condizioni territoriali, pirologiche e ambientali analoghe (vd. § 7.1), questi incendi, che hanno interessato una superficie totale percorsa di circa 120 ha il primo, 540 ha il secondo e 390 ha il terzo, possono essere assunti come una cronosequenza, nel senso che le aree da essi interessate, caratterizzate da un differente numero di anni trascorso dalla percorrenza del fuoco, possono essere considerate rappresentative della dinamica di ricostituzione naturale post-incendio per quelle date condizioni ambientali e vegetazionali.

6.1.1. Immagini satellitari

M^ARCHETTI et al. (1995), V^IEDMA et al. (1997), C^HIRICI et al. (2001) M^ARCHETTI e R^ICOTTA (2004), C^HIRICI et al. (2005), C^HIRICI e C^ORONA (2005) riportano varie metodologie per la detezione dei cambiamenti sulla vegetazione delle aree percorse dal fuoco tramite immagini Landsat.

Le metodologie più diffuse sono basate sugli indici di vegetazione (Vegetation Indices), calcolati combinando i valori di riflettività di determinate bande spettrali, con particolare riferimento a quelle del rosso e dell'infrarosso vicino: gli indici di vegetazione sono infatti direttamente correlati ad importanti parametri biofisici della vegetazione, quali l'indice di area fogliare (Leaf Area Index), la biomassa fotosinteticamente attiva e la produttività primaria (A^SRAR et al., 1992; S^ELLERS, 1987).

Grazie alla loro valenza ecofisiologica, gli indici vengono impiegati per la perimetrazione degli incendi e per il monitoraggio della dinamica della ricostituzione della copertura vegetale in seguito al passaggio del fuoco. Per valutare il recupero della vegetazione delle superfici percorse dal fuoco si elaborano carte degli indici di vegetazione utilizzando serie multitemporali di immagini telerilevate.

Nel caso in esame le fasi di studio hanno previsto il processamento di una serie multitemporale di quattro immagini Landsat 5 e 7 dell'area. Le immagini utilizzate per le elaborazioni, selezionate in maniera tale da essere caratterizzate da bassa copertura nuvolosa, sono:

• Landsat 5 TM Path 189 - Row 32, acquisita il 23 agosto 1993;

• Landsat 5 TM Path 189 - Row 32, acquisita il 5 ottobre 1997;

• Landsat 7 ETM+ Path 189 - Row 32, acquisita il 2 agosto 2000;

• Landsat 5 TM Path 189 - Row 32, acquisita il 20 luglio 2004.

Figura 42 - Parte del frame multispettrale (30 m) Landsat dell’area di studio: a) composizione in colori reali, b) composizione in falsi colori.

6.1.2. Ortofoto

Le ortofoto a colori (volo IT2000: Figura 43), con 1 m di risoluzione spaziale nominale, sono state acquisite nella primavera del 1998. Sono state utilizzate per la localizzazione di punti di controllo nella correzione geometrica delle immagini e per la fase di progettazione di rilievi di campo per la verifica a terra.

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Figura 43 - Ortofoto a colori IT2000.

6.1.3. Modello Digitale del Terreno

Il Modello Digitale del Terreno (Figura 44) derivato dall'Archivio Nazionale delle quote medie dell'Università di Lecce, ha un passo di 75 metri, ed è stato utilizzato principalmente per la correzione delle distorsioni dovute all’effetto dell’atmosfera.

Figura 44 - Informazioni ausiliarie: Modello digitale del terreno, dove vengono rappresentate le quote in metri.

6.1.4. Pre-processamento delle immagini

Le immagini acquisite da sensori remoti (aereo o spaziale) presentano alterazioni radiometriche e geometriche, per cui, prima di essere elaborate, devono essere sottoposte ad una fase di preprocessing, in cui si effettua un trattamento digitale volto a correggere gli errori di tipo geometrico e radiometrico.

Gli studi di monitoraggio della ricostituzione della vegetazione percorsa dal fuoco tramite serie multitemporali di immagini richiedono una calibrazione delle immagini stesse. Molti Autori hanno affrontato il problema della correzione del dato remoto al fine di limitare gli effetti generati dall'atmosfera e dalla topografia (C^HUVIECO et al., 2002).

In questa fase si realizzano una serie di correzioni mediante le quali si cerca di ottenere da un lato la perfetta registrazione geometrica che permetta successivamente di utilizzare le cartografie derivate in altre applicazioni, e dall’altro lato l’eliminazione o la minimizzazione degli errori generati dalla dispersione atmosferica e dall’effetto dell’ombra generato dalla topografia.

Nei processi di acquisizione o ricezione delle immagini si instaurano anomalie che interessano sia la posizione dei pixel sia il valore di radianza che i pixel stessi portano come informazione. La correzione delle immagini si riferisce dunque a tutti quei processi che tendono ad avvicinare l’immagine stessa il più possibile ad un’acquisizione idonea.

Dopo la fase di correzione geometrica delle immagini, al fine di avere a disposizione dei dati allineati e sovrapponibili, si è proceduto alla correzione atmosferica e topografica. Sul data set a disposizione è stata effettuata la correzione atmosferica basata sul metodo dark-object rivisitato (CHAVEZ, 1996), che stima la trasmissività atmosferica in funzione del coseno e dello zenit solare.

La riflettività dei sei canali non termici delle immagini è stata calcolata con la seguente formula:

τ calibrazione del sensore e K è il fattore che tiene conto della variazione della distanza terra-sole che si calcola a partire dal giorno Giuliano con la seguente formula:

K=(1+0.0167(sen (2π(D- 93.5)/365)))²

65 I valori di K e cosθ si calcolano a partire dalla data di acquisizione dell’immagine. I valori di calibrazione Eo,k e a1,k per il calcolo della riflettanza variano in funzione della tipologia dei sensori e delle date di acquisizione delle immagini. In questo studio è stato necessario utilizzare tre set di parametri differenti per la correzione delle immagini. II sensore ETM+ infatti ha valori di calibrazione differenti rispetto al sensore TM, per il quale è possibile utilizzare il set di valori originari solo per le immagini antecedenti il 5 Maggio 2003, data in cui sono stati rivisitati e pubblicati i nuovi parametri di correzione (C^HANDER e M^ARKHAM, 2003).

Per la correzione topografica, effettuata successivamente a quella di calibrazione dei sensori, è stato utilizzato il Modello Digitale del Terreno a 75 metri (§ 6.1.3). La correzione ha incluso due fasi: nella prima è stato calcolato l'angolo di illuminazione e nella seconda è stato corretto il valore di riflettività delle immagini utilizzando il valore di tale angolo.

L'illuminazione si calcola a partire dall'angolo zenitale solare, l'azimut solare, l'orientazione e la pendenza del terreno mediante la formula:

II = cosΘc cosΘn+senΘc senΘn cos(Θc-Θn)

dove II corrisponde al coseno dell’angolo di illuminazione, ΘC indica l'angolo zenitale solare, Θn la pendenza del terreno, Θc l'angolo azimutale solare e Θn e l'angolo di esposizione. Nella Figura 45 è possibile apprezzare un esempio di risultato.

a) b)

Figura 45 - a) Immagine multispettrale non corretta topograficamente b) Immagine multispettrale corretta topograficamente