Il progetto FIRS

L’obbiettivo principale dei progetto di studio Forest Information from Remote Sensing consiste nello sviluppo di metodologie per l’acquisizione di informazioni che prevedano, per quanto possibile, l’uso di nuove tecnologie e in particolare del telerilevamento da satel- lite.

Il progetto viene realizzato dalla Environmental Mapping and Modelling Unit (EMAP) dell’Institute for Remote Sensing Application (IRSA) (oggi SAI – Space Application Institute) con la collaborazione dell’European Forestry Institute (EFI) e di altri enti europei di ricerca. Lo studio ha coinvolto tutti gli stati dell’Unione Europea e quelli dell’EFTA (European Free Trade Association), interessando così l’intero continente europeo.

In origine il progetto prevedeva due fasi, una preliminare riguardante tre temi comuni denominati Foundation Actions (FA) e l’altra costituita da sei sottoprogetti di ricerca relativi ad altrettanti Research Themes. Variazioni intercorse nelle procedure di finanziamento del progetto hanno provocato una sostanziale modifica del programma originario che, con- clusa la prima fase nel periodo 1994-97, è stato abbandonato. Il FIRS ha quindi assunto il ruolo di progetto di coordinamento delle iniziative del SAI in ambito forestale.

Gli studi condotti nella fase preliminare hanno riguardato i seguenti tre temi:

– Stratification and Regionalization of European Forest Ecosystems (FA l); – Designing of a System of Nomenclature for European Forest Mapping (FA 2); – European Geo-referenced Forest Data Directory (GRID) (FA 3).

La suddivisione dell’Europa in ecoregioni forestali e di queste in sottoregioni o strati – FA

1 – era finalizzata all’individuazione di ecosistemi rappresentativi della situazione europea.

classificazione, mappatura e monitoraggio mediante impiego di telerilevamento da satel- lite. l risultati di questa prima Foundation Action sono riportati in IRSA, 1995.

La definizione di una nomenclatura specifica – FA 2 –, adatta alla realizzazione di una banca di dati georiferiti sulle foreste europee, ha comportato i seguenti passaggi: indivi- duazione delle necessità informative, identificazione degli attibuti e degli indicatori, defini- zione del significato e dei contenuti informativi ad essi relativi. Sono state inoltre analizzate nel dettaglio le possibilità del telerilevamento per il rilievo dei diversi attributi (Köhl e Päivinen, 1996).

Il GRID (European Geo-referenced Forest Data Directory) – FA 3 – consiste in una banca dati delle fonti e dei documenti (cartografici e non) disponibili in Europa presso gli stati e le istituzioni preposte alla produzione degli stessi. La FA 3 intendeva dunque proseguire il lavoro iniziato con il programma UNEP-GRID (United Nations Environment Programme – Global Resource Information Database). La banca dati viene continuamente aggiornata con l’aggiunta delle nuove fonti e dei documenti che si rendono via via disponibili.

I temi di ricerca previsti in origine per la seconda fase dei progetto FIRS sono rimasti a definire l’attuale dominio di interesse degli studi in corso, finalizzati appunto alla sperimen- tazione di metodi e tecniche utili alla produzione di cartografia forestale, di statistiche fore- stali e al monitoraggio delle aree boscate (forest mapping, monitoring, statistics). Gli attributi indagati sono: la superficie dei boschi e delle altre terre boscate, la struttura e la composizione dei soprassuoli, il volume e la biomassa, la biodiversità, la presenza di bioin- dicatori. Tali tematiche vengono analizzate sempre ai fini del relativo rilievo e del loro moni- toraggio nel tempo.

Come risulta dalla figura 2.1, che schematizza l’organizzazione dei progetto FIRS così come descritta nell’ultimo status report (Kennedy e Folving, 1997), il FIRS ha oggi il com- pito di fornire risorse e soluzioni metodologiche a una serie di iniziative europee, inquadra- bili nel dominio di interesse dei progetto stesso, secondo quattro linee di ricerca principali: change and biodiversity, area and composition, MERA mapping, modelling.

Riguardo al tema “change and biodiversity”, la struttura impegnata nel progetto FIRS partecipa a uno studio della Direzione Generale Vi della Commissione Europea denominato “The application of remote sensing to changes in forest land”, iniziato nel gennaio 1997 e la cui durata prevista è di 18 mesi. L’obbiettivo dei progetto è la messa a punto di un metodo per il monitoraggio dei cambiamenti relativi alla copertura forestale dovuti a mutate condizioni di accrescimento, tagli, cause avverse ecc., nonchè per il rilievo della diversità strutturale dei soprassuoli. Il metodo, da mettere a punto su aree pilota rappresentative delle regioni forestali europee, dovrà prevedere l’uso di immagini da satellite e dovrà potersi adattare alle diverse scale operative.

Il rilievo degli attributi della foresta su scala europea, in particolare della superficie fore-

stale e della composizione (seconda linea di ricerca) attraverso l’uso di dati telerilevati, è

invece l’obbiettivo di uno studio finanziato dal CEO (Centre for Earth Observation) denomi- nato FMERS – Forest Monitoring in Europe with Remote Sensing.

La prima parte del progetto, avviata alla fine del 1996 e condotta in due regioni pilota, una per la zona boreale e l’altra per l’area mediterranea, mira a definire potenzialità e limiti del telerilevamento da satellite per la definizione della superficie delle foreste e delle altre terre boscate e la relativa ripartizione in diversi tipi di vegetazione. L’obbiettivo è la produ- zione di cartografia e statistiche forestali per territori estesi.

La seconda parte dello studio è finalizzata alla messa a punto di metodi e modelli per la stima della biomassa dei soprassuoli e dei volumi, ove possibile attraverso immagini da satellite a diversa risoluzione. Questa sperimentazione, iniziata alla fine del 1997 nelle due regioni di studio FMERS, dovrebbe concludersi insieme alla prima parte del progetto a metà del 1998.

Sempre per quanto riguarda il rilievo a fini cartografici degli attributi “superficie” e “com- posizione” il SAI ha avviato nell’ottobre 1997 un proprio studio per la realizzazione entro sei mesi di una carta forestale in formato digitale per l’intera area pan-europea a partire dai dati AVHRR (Roy, 1997). Lo scopo è quello di distinguere le aree boscate dal resto dei ter- ritorio e di produrre una mappa delle probabilità di appartenenza dei singoli pixel alle classi foresta e non foresta per l’intero continente europeo.

Il progetto FIRS ha contribuito fin dalle prime fasi ai sottoprogetti Forest Ecosystems Mapping e Land Degradation Mapping che fanno parte, insieme ad altri due sottoprogetti relativi alle colture agrarie, del progetto MERA – MARS and Environmental Related Acti-

vities, incluso nel PHARE Multi-Country Environment Programme dei 1992 finanziato dalla

DG I della Commissione Europea, Servizio Operativo PHARE.

Il MERA ’92, conclusosi nel 1996, ha riguardato la produzione di cartografie forestali e banche dati nazionali per gli stati interessati: Ungheria, Polonia, Romania, Bulgaria, Repub- blica Ceca e Slovacchia. Il successivo programma PHARE del 1995, tuttora in corso, pre- vede la prosecuzione del progetto MERA (come MERA ’95) e la sua estensione a cinque nuovi stati: Albania, Estonia, Lettonia, Lituania e Siovenia. L’obbiettivo di questi progetti è la produzione di carte nazionali a piccola scala (1:500.000) derivate da immagini da satel- lite e classificate mediante un software specifico (SILVICS), a rappresentazione delle princi- pali regioni forestali e della loro ripartizione in strati. È prevista anche la realizzazione sperimentale di carte a scala medio-piccola (1: 100.000) per singolo aree test.

Gli aspetti esaminati per il rilievo su scala regionale da entrambi gli studi MERA ’92 e ’95 sono sia di carattere ecologico (tipo di vegetazione, stato di salute, biodiversità) che pro- duttivo (specie arboree, età, ritmo di accrescimento). l tempi di realizzazione sono in fase di definizione.

Per quanto riguarda infine il tema modelling, il progetto FIRS è uno dei cinque partners della Share Cost Action (SCA) nella conduzione del progetto MARIE-F, Monitoring and Assessment of Resources in Europe – Forest.

Sulle sette aree sperimentali previste, lo studio vuole verificare la possibilità di estrarre, da immagini da satellite Landsat, dati sulla densità di copertura e il grado di trasparenza delle chiome e di risalire da questi, tramite modelli e algoritmi, a informazioni relative ad altri attributi dei soprassuoli quali il volume, la densità, la produttività. Tra gli obbiettivi anche la produzione di mappe relative ai parametri ricavati dall’elaborazione delle immagini e agli attributi derivati per le aree oggetto di sperimentazione. La durata prevista dello studio è di 30 mesi, a partire dal settembre 1996.

I risultati degli studi FIRS, oltre a contribuire in termini di metodologie e conoscenze al complesso di iniziative europee e internazionali riguardanti gli ecosistemi forestali, potranno fornire ai singoli stati europei utili indicazioni per la realizzazione di statistiche e banche dati georiferite nazionali. Il Joint Research Centre di Ispra sta mettendo a punto a questo scopo il software per la classificazione delle immagini da satellite ai fini della realizzazione dell’inventario forestale nazionale irlandese.

Di seguito vengono presi in esame alcuni dei risultati e dei documenti prodotti dal pro- getto FIRS, selezionati sulla base del loro Interesse in relazione al futuro IFN italiano.

Carta delle Ecoregioni Forestali d’Europa

La prima Foundation Action dello studio FIRS, “regionalization and stratification of Euro- pean forest ecosystems”, ha portato alla realizzazione di un database delle ecoregioni e degli strati forestali e della relativa rappresentazione cartografica in scala 1:12.500.000

(IRSA, 1995). La suddivisione dell’area pan-europea in ecoregioni sulla base di criteri geofi- sici e geobotanici e di queste in strati, in funzione dei caratteri dei soprassuoli e degli impatti delle attività umane, era finalizzata all’individuazione di aree campione per lo studio delle possibilità applicative del telerilevamento nel rilievo e monitoraggio degli ecosistemi forestali.

Gli obbiettivi originari della regionalizzazione e della stratificazione, unitamente allo scarso dettaglio descrittivo, condizionano le possibilità applicative di questa zonizzazione ai fini dell’inventario nazionale italiano, se non limitatamente a una prima grossolana stratifica- zione del territorio. La carta delle ecoregioni forestali europee può invece costituire un qua- dro di riferimento di ordine superiore, unitamente ad altre tipologie di classificazione delle ecoregioni o bioregioni europee (v. par. 2.3.2.2 – Natura 2000 – e par. 3.4.2 – attributi rile- vati dagli inventari forestali).

Per la regionalizzazione è stata utilizzata come riferimento la serie russa di mappe topo- grafiche Kartamira, mentre la restituzione dei risultati è avvenuta sulla base cartografica costituita dalla US-NOAA/AVHRR Forest Map of Europe. La distinzione delle ecoregioni forestali è stata realizzata sulla base dei caratteri climatici, orografici, pedologici e vegeta- zionali. Si sono considerate la zonizzazione ecologica di Walter e Dumbois del 1991, il lavoro di Rubner e Reinhoid dei 1953 sugli ecosistemi forestali potenziali e quello di Lee- man e Cramer sugli indicatori climatici e i dati relativi a orografia, suoli e clima derivati dalla Serie Kartamira e dalla FAO-Soil Map of Europe.

La stratificazione è avvenuta invece grazie al contributo di esperti regionali che hanno individuato e delimitato gli strati e descritto le relative caratteristiche. Gli aspetti presi in considerazione sono quelli relativi ai soprassuoli (specie principali, densità, struttura verti- cale, volume arboreo medio, altezza media dei soprassuoli e condizioni vegetative) e all’impatto delle attività umane (intensità dello sfruttamento, tecniche selvicolturali, fun- zione, proprietà, presenza di incendi e superficie interessata). Le variabili del primo gruppo hanno avuto importanza primaria per l’individuazione dei confini degli strati mentre quelle del secondo sono servite soprattutto alla descrizione degli strati. Per entrambi i gruppi le variabili sono state descritte attraverso grandi classi e categorie molto generiche secondo le indicazioni IUFRO.

Il risultato finale è una ripartizione dell’area pan-europea in 22 ecoregioni (6 principali, 13 di transizione e 3 orobiomi) e 115 strati. L’Italia viene distinta in due sole ecoregioni, quella mediterranea e quella oro-mediterranea (orobioma mediterraneo) e in 8 strati (9 se si consi- dera anche il n° 107 – Alpi tedesche, austriache e svizzere – che, per i caratteri degli ecosi- stemi forestali, sono molto simili a quelli del versante interno e delle zone a maggiore altitudine delle Alpi italiane).

Di seguito si elencano gli strati individuati sul territorio italiano:

n° 5 –> Toscana e Lazio;

n° 6 –> area compresa tra le Marche e la Puglia (escluse zone montuose); n° 7 –> area compresa tra la Campania e la Sicilia (escluse zone montuose);

n° 9 –> Sardegna;

n° 19 –> Appennino Settentrionale;

n° 20 –> Appennino Centro-meridionale inclusa la Sicilia; n° 22 –> Bacino del Po;

n° 104 –> Zona Prealpina; n° 107 –> Alpi.

Terminologia, attributi e necessità informative

La seconda Foundation Action “European forest nomenclature” era finalizzata a fornire una terminologia, condivisa dai tecnici dei diversi paesi in termini di contenuti e priorità,

utile alle successive sperimentazioni relative all’uso del telerilevamento nel rilievo degli attri- buti dei soprassuoli forestali. Gli attributi più comunemente impiegati nella descrizione delle formazioni arboree e delle aree da queste occupate sono stati individuati attraverso intervi- ste ad esperti regionali, i cui risultati hanno consentito di classificare gli attributi stessi per priorità e categoria informativa (produzione, aspetti ambientali o uso dei suolo) (Köhl e Päivinen, 1996). Dei 37 attributi presi in esame, 21 sono risultati di importanza prioritaria (v. tabella 2.2). Relativamente a questi vengono riportate le definizioni e le tecniche di rilievo applicate nei diversi paesi. Gli autori hanno messo a punto infine una nomenclatura che si propone di uniformare per quanto possibile le definizioni ai fini soprattutto del telerileva- mento. Per ogni attributo vengono infatti fornite due definizioni, una di base e una applica- bile al telerilevamento, evidenziando il dettaglio raggiungibile dalle diverse metodologie di rilievo possibili.

Il volume pubblicato a conclusione della seconda FA costituisce dunque un primo signi- ficativo punto di riferimento per gli inventari e le statistiche forestali europee relativamente ai quesiti “cosa misurare in bosco” e “come misurare”. Il tema degli attributi della foresta e dei metodi di rilievo verrà analizzato in seguito con grande dettaglio anche dallo studio EFICS. Per alcuni attributi comunque, e in particolare per quelli relativi agli aspetti ambien- tali (naturalità, scenic beauty, impatto ambientale, conservazione delle specie in pericolo, habitat per la fauna), lo studio FIRS non individua definizioni soddisfacenti né specifiche metodologie di rilievo. Per la valutazione degli aspetti ecologici inoltre si propone l’impiego di un indicatore di sintesi, la distribuzione spaziale dei tipi di vegetazione (spatialarrange- ment of patches), descritta attraverso i tre attributi della dominanza, della connettività e della frammentazione.

Nella seconda parte lo studio FIRS analizza nel dettaglio le potenzialità delle diverse tec- niche di telerilevamento nel rilievo degli attributi, escludendone l’impiego per molte variabili – per esempio lo stato di conservazione, il tipo di suolo, il diametro a 1.30, l’altezza, la qua- lità del legname – o evidenziandone i limiti – come nel caso della struttura dei soprassuoli, dei prelievi e della mortalità, del volume e degli incrementi – (v. anche capitoli 3 e 4 del pre- sente studio di fattibilità).

Carta Forestale d’Europa 1:1.000.000

La realizzazione di una Carta Forestale d’Europa in scala 1:1.000.000 era uno degli obiettivi del terzo tema di ricerca – European forest mapping – dell’originario progetto FIRS. La carta doveva derivare dai dati NOAA-AVHRR attraverso procedure di classifica- zione da sperimentare su dati SPOT e Landsat TM.

Allo stato attuale esiste una prima carta sperimentale in scala 1:2.000.000 in cui ven- gono distinte le aree boscate da quelle non boscate. Nell’ambito della linea di ricerca “area and composition”, si prevede di concludere per la metà del 1998 il lavoro già avviato e di produrre la carta definitiva (digital forest/non-forest probability map) per l’intera area pan-europea.

Conclusioni delle attività di ricerca in corso

Interessanti indicazioni circa le potenzialità delle nuove tecnologie per i rilievi a fini inven- tariali dei boschi potranno venire dalla pubblicazione del risultati delle numerose attività di ricerca previste nella seconda fase dei progetto (1997-99). In particolare, per quanto riguarda la produzione di cartografia forestale, si attendono le conclusioni del progetto FMERS, con aree sperimentali anche in Italia, del programma MERA e degli studi per l’inventario nazionale irlandese.