UNIVERSITA’ DEGLI STUDI DI PISA
Interfacoltà
Agraria-Scienze Matematiche Fisiche e Naturali
Corso di Laurea in
Scienze Ambientali
Tesi di Laurea
(TESI etd-04122005-164056)
Analisi multitemporale e spettrale del recupero
della vegetazione nelle aree colpite da incendi nella
Provincia di Pisa: i casi di San Giuliano Terme e
delle Cerbaie nell’estate del 2001.
Candidato
Coli Alessandro
Relatore:
Dr. Mazzarini Francesco
Controrelatore:
Dr.ssa Pareschi M.Teresa
Correlatore:
Dr. Fornaciai Alessandro
Data di Laurea 29-04-2005
(a.a. 2003-2004)I
Vorrei ringraziare le persone che mi hanno accompagnato al raggiungimento di questo importante traguardo.
Un bacio affettuoso ai miei genitori e ai miei zii Mario e Franca. Un bacio a Elena L.G. e anche a Zuzzuki che altrimenti diventa gelosa.
Un abbraccio a tutti i miei amici, in particolare a Laura D.C. e a Marco T. con i quali ho condiviso il momento più difficile di questi anni.
Un sincero ringraziamento al Professor Mazzarini e al Dottor Fornaciai per l’aiuto datomi nella realizzazione di questa tesi.
II
INDICE
Introduzione
IVCAPITOLO PRIMO
Il fenomeno degli incendi nella Provincia di Pisa
1.1. Il fenomeno degli incendi nella Provincia di Pisa: aspetti ambientali
1 1.2. Raccolta ed analisi dei dati relativi agli incendi 7
CAPITOLO SECONDO
La rettifica delle immagini
2.1. Il tipo di dato utilizzato 15
2.2. Nozioni di base di cartografia 21
2.3. Fasi della rettifica 26
CAPITOLO TERZO
Inquadramento pedologico, climatico e della vegetazione
della Provincia di Pisa
3.1. Inquadramento pedologico 33
3.2. Inquadramento climatico 42
3.3. Inquadramento della vegetazione 47
CAPITOLO QUARTO
III
4.1. La localizzazione semiautomatica delle aree incendiate
51
4.2. Gli incendi di riferimento 57
4.3. Caratteristiche spettrali degli incendi campionati 63
CAPITOLO QUINTO
Evoluzione spettrale degli incendi campionati
5.1. Il concetto di firma spettrale 70 5.2. La trasformazione dei DN in unità di riflettanza 76 5.3. Evoluzione temporale della firma spettrale 89
CAPITOLO SESTO
Valutazione della ricostituzione della vegetazione nelle
aree percorse dagli incendi scelti come riferimento
6.1. Gli indici di vegetazione 145
6.2. Valutazione della ricostituzione della vegetazione 158
CAPITOLO SETTIMO
Rilevamento di campagna sullo stato della vegetazione
nelle aree colpite dagli incendi campionati
7.1. Gli incendi boschivi 163
7.2. La ripresa della vegetazione dopo gli incendi 165 7.3. La vegetazione mediterranea interessata dagli
incendi campionati
178
CAPITOLO OTTAVO
Conclusioni
188IV
Introduzione
Il monitoraggio delle aree boschive percorse da incendi rappresenta un tema di estrema attualità e di primaria importanza, per le politiche di tutela e di gestione sostenibile del patrimonio forestale nazionale.
L’approvazione della legge quadro n.353/2000 può essere interpretata nell’ottica di una salvaguardia attiva di questo patrimonio, da attuarsi anche attraverso l’impiego di sistemi di monitoraggio satellitare (art. 3, com. 1).
Lo scopo di questa tesi è di studiare la rigenerazione della vegetazione boschiva colpita da incendi, attraverso un’analisi remota del segnale riflesso dalla copertura interessata, e mediante l’esame di una serie di indici vegetazionali calcolati sfruttando differenti lunghezze d’onda dello spettro elettromagnetico.
I dati, forniti dall’Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia, sono stati acquisiti dai sensori Landsat Thematic Mapper 5 e Landsat Enhanced Thematic Mapper 7, nel periodo dal 2001 al 2004.
L’ambito di studio corrisponde al territorio della Provincia di Pisa dove sono stati individuati, attraverso una procedura semiautomatica, quegli eventi potenzialmente idonei alle finalità della tesi. Tra questi sono stati scelti due incendi di riferimento avvenuti nell’estate del 2001 nell’ANPIL Monte Castellare di San Giuliano Terme, e sulle colline delle Cerbaie in un’area compresa nei Comuni di Santa Maria a Monte e Castelfranco di Sotto.
Alla fase di pretrattamento delle immagini satellitari, necessaria per la lettura dei dati mediante i programmi Erdas Imagine 8.5 ed Envi Imagine 3.6, è seguita l’operazione di rettifica che ha permesso di confrontare i valori dei pixels omologhi, sulle nove scene a disposizione, con un margine di errore di 60 m.
Una parte del lavoro è stata incentrata sulla conversione dei numeri digitali in valori di riflettanza corretti, attraverso la tecnica del Dark Object Subtraction (Chavez, 1988), per ridurre l’effetto dello scattering atmosferico. In questo modo, rispetto ai precedenti studi: “Rilevamento delle aree percorse da incendio mediante l’utilizzo di immagini satellitari Landsat ETM. Il caso della Toscana.” (Biagioni, 2004) e “Sistemi informativi territoriali e telerilevamento: una applicazione per le aree percorse da incendi nella Provincia di Livorno” (Favilli, 2004), è stato possibile impiegare dei dati
V
svincolati dalle diverse condizioni di illuminazione e di ripresa caratteristiche di ciascuna immagine satellitare.
La consistenza dei risultati conseguiti dall’analisi spettrale e dagli indici di vegetazione è stata valutata, infine, con escursioni direttamente sulle aree incendiate scelte come riferimento. I segnali di recupero della vegetazione sono stati riscontrati, in entrambi i casi, anche sul campo. La visione delle zone colpite, inoltre, ha permesso la ricostruzione delle dinamiche e dell’entità degli incendi, permettendo di avere ulteriori informazioni per l’analisi dei dati spettrali.
