Monitoraggio ambientale con droni, sistemi IoT e analisi dei dati

Le attività di monitoraggio ambientale sono sempre più centrali nella gestione e nello sviluppo del territorio naturale e urbano. Lo dimostrano nuove figure professionali e il crescente numero di applicazioni delle tecnologie emergenti, tra cui droni e sistemi IoT, capaci di raccogliere a analizzare una enorme quantità di dati.

TAKEAWAY

  • Le attività di monitoraggio ambientale sono sempre più diffuse ed articolate, al punto da richiedere nuove e specifiche figure professionali, dotate di una formazione multidisciplinare.
  • Le tecnologie emergenti, come i droni e i sistemi IoT, agevolano l’esecuzione delle attività di monitoraggio ambientale, acquisendo quantità enormi di dati che possono essere analizzati per varie finalità operative.
  • Le discipline del monitoraggio interessano sempre di più l’ambiente urbano, nell’ambito delle smart city e di approcci strumentali basati su logiche collaborative ed educazionali.

Il monitoraggio ambientale, secondo la definizione dell’Agenzia Ambientale Europea (EEA), consiste nella misurazione, valutazione e determinazione di parametri ambientali e/o di livelli di inquinamento, periodiche e/o continuate allo scopo di prevenire effetti negativi e dannosi verso l’ambiente.

Tale attività può prendere luogo in vari modi e nella sua forma più basilare consiste nel controllo dei parametri fondamentali dei sistemi aria, suolo e acqua, ad esempio per monitorare la presenza di inquinanti, secondo i protocolli gestiti dalle ARPA – Agenzia Regionale Protezione Ambientale, attive in ogni regione italiana.

In senso più ampio, la disciplina sul territorio del monitoraggio ambientale può avvenire attraverso la formazione e l’esecuzione di Piani di Monitoraggio Ambientale, come quelli inseriti nell’ambito dei Piani Territoriali di Coordinamento (o equivalenti), che definiscono una serie di indicatori ambientali, generalmente determinati sulla base delle prescrizioni di OCSE e Agenzia Ambientale Europea.

La descrizione del sistema di monitoraggio è solitamente inclusa nel Rapporto Ambientale, uno dei documenti della VAS (Valutazione Ambientale Strategica) e costituisce una base informativa essenziale per il pianificatore, chiamato a redigere ed aggiornare i principali strumenti urbanistici, come i Piani Regolatori Generali e i Piani Territoriali, sulla base di una legislazione urbanistica che varia in ogni regione italiana.

La crescente esigenza di attività legate alla conoscenza dei dati relativi allo stato dell’ambiente, ha generato nuove opportunità di business e relative figure professionali, tra cui spicca il tecnico di monitoraggio ambientale.

Si tratta di un professionista multidisciplinare, che deve possedere competenze più o meno specializzate in ambito ecologico, matematico, statistico ed informatico. In genere è dotato di un titolo di studio come la laurea in analisi e gestione dell’ambiente e può trovare sbocchi lavorativi sia nel pubblico, nelle ARPA e negli Enti Locali, piuttosto che nel privato, dal momento che un numero sempre maggiore di aziende sta sviluppando progetti di business legati alla sostenibilità ambientale.

Le figure professionali coinvolte nel monitoraggio ambientale si avvalgono in misura crescente di tecnologie emergenti per facilitare e rendere molto più efficienti le loro attività, come nel caso dei droni e dei sistemi IoT (Internet of Things).

L’occhio vigile dei droni

Grazie alla capacità di visione aerea, il drone costituisce uno strumento privilegiato nell’ambito delle discipline di monitoraggio ambientale, potendo garantire la copertura di zone molto ampie, anche con rotte preimpostate, raggiungendo luoghi altrimenti difficilmente accessibili, considerando i risparmi rispetto all’impiego di un elicottero e il fatto che gli operatori possono pilotarli remotamente in totale sicurezza.

Le attività di monitoraggio ambientale eseguite con i droni sono molto varie, considerando che l’ispezione del territorio spazia dal rilievo fotogrammetrico alla valutazione dei dissesti delle infrastrutture. In questo ambito, i droni furono impiegati per la prima volta dalla NASA negli anni 2000, per monitorare una grave serie di incendi nello stato della California.

Un drone professionale è in grado di supportare un’ampia gamma di tecnologie, come le strumentazioni LIDAR e laser scanner, piuttosto che i sensori ottici in grado di acquisire nelle bande del visibile, dell’infrarosso termico e dell’infrarosso multispettrale. I dati acquisiti dai sistemi di rilevamento vengono solitamente georeferenziati prima di essere archiviati nei database per cui sono predisposti.

I velivoli più diffusi sono attualmente i droni a volo verticale, ma anche quelli ad ala fissa sono molto interessanti soprattutto quando si parla di coprire aree molto vaste, anche se in merito al loro utilizzo si rimane in attesa di ulteriori indicazioni normative da parte dell’ENAC in merito alle operazioni in BVLOS (Beyond Visual Line of Sight), che si applicano quando il pilota non è in grado di evitare collisioni mediante osservazione visiva.

Tra gli sviluppi futuri sono molto interessanti i droni aerei solari, che aprirebbero nuovi fronti di scoperta in ambito aerospaziale, a partire dal monitoraggio ambientale su Marte, dove sono già impiegati alcuni droni terrestri, i cosiddetti rover.

monitoraggio ambientale con drone
Grazie alla capacità di visione aerea, il drone costituisce uno strumento privilegiato nell’ambito delle discipline di monitoraggio ambientale, potendo garantire la copertura di zone molto ampie, anche con rotte preimpostate, raggiungendo luoghi altrimenti difficilmente accessibili.

Il monitoraggio ambientale della smart city

La città di oggi è sempre più connessa e monitorabile in tempo reale. Milioni di dispositivi mobile collegati alla rete consentono di ottenere 24 ore su 24 le informazioni anonimizzate, relative al comportamento dei cittadini, per costruire un dataset dinamico, arricchito dai dati acquisiti da un’ampia tipologia di sensori, in grado di conoscere a fondo i vari aspetti dell’ambiente urbano.

Tali dataset costituiscono un asset di valore per la città e vengono solitamente organizzati sotto forma di open data, nel rispetto delle normative vigenti sulla privacy, in modo da risultare fruibili per qualsiasi analisi presente o futura.

In altri termini, la smart city utilizza le tecnologie e i modelli di design della Internet of Things (IoT) per raccogliere e analizzare in tempo reale i dati utili a garantire una gamma di servizi per il cittadino: videosorveglianza; ottimizzazione flussi urbani; gestione parcheggi, mobilità e impianti semaforici

Dal punto di vista dei parametri ambientali, le stazioni di monitoraggio ambientale consentono, come nel caso delle ARPA, di avere un occhio costante sui parametri di aria, terra e suolo. Oltre alle funzioni di base, è possibile monitorare qualsiasi componente dell’ambiente urbano, con finalità di vario genere, tra cui la prevenzione degli effetti nefasti delle calamità naturali, con reti di sensori ad esempio capaci di monitorare i livelli di un corso d’acqua ipogeo, che potrebbe pericolosamente esondare nel caso di intense precipitazioni.

In caso del superamento di alcune soglie pre-impostate, il sistema può allertare in anticipo la chiusura di strade e ponti, deviando il traffico verso percorsi alternativi prima che si creino pericolosi ingorghi.

Tecnologie emergenti quali IoT e Big Data & Analytics consentono dunque di conoscere la domanda di servizi e infrastrutture urbane e di prendere decisioni sulla base di dati e statistiche aggiornate in tempo reale. Grazie al supporto delle tecniche di intelligenza artificiale, è possibile sfruttare l’enorme mole di dati raccolti per creare un sistema capace di apprendere in autonomia.

Il monitoraggio ambientale partecipativo: verso una coscienza sostenibile diffusa

Le tecnologie emergenti relative alla smart city sono alla base di enormi interventi, come nel caso di UpTown e MIND (Milano Innovation District), il distretto dell’innovazione alla base del progetto di trasformazione urbana in atto a Milano.

Una vera città interconnessa all’interno della rete della città esistente, dove verranno integrati in maniera nativa molti sistemi IoT, capaci di monitorare e gestire grandi complessi residenziali, attività commerciali, servizi diffusi, parchi, giardini, ospedali, scuole, università e molto altro.

Esistono tuttavia iniziative sperimentali, infinitamente più contenute in termini di budget, per quanto nobilissime nei loro intenti. È il caso di TOO(L)SMART, un progetto di monitoraggio ambientale partecipativo che vede quale capofila il Comune di Torino, seguito da Messina, Padova, Lecce e Siracusa, per formare un modello che verrà condiviso a tutte le città europee che vorranno adottarlo.

TOO(L)SMART prevede l’installazione, presso scuole o istituti pubblici, di una serie di stazioni di monitoraggio ambientale a basso costo, basato su hardware e software open source in dispositivi IoT, distribuite sul territorio e interconnesse grazie a connettività Wi-Fi, Ethernet, 4G o LoRA.

Il Progetto TOO(L)SMART è stato giudicato il migliore tra quelli presentati al Open Community PA 2020 e prevede il coinvolgimento degli istituti superiori nell’ambito di un percorso di alternanza scuola lavoro, per responsabilizzare coloro che saranno chiamati a costruire il futuro attraverso strumenti innovativi e modelli di governance open source, condivisi con tutti i distretti locali che vorranno diventare più smart nelle attività di monitoraggio ambientale.

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Francesco La Trofa
Da vent’anni attivo nella ricerca relativa alle tecnologie 3D, divulgatore sul tema delle applicazioni enterprise di tali tecnologie e autore di “VR Developer. Il creatore di contenuti in realtà virtuale ed aumentata” (2018), edito da Franco Angeli (vrdeveloper.info). Scrive di IT anche per il portale https://www.sergentelorusso.it/
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