MIDS: Monitoraggio delle Infrastrutture Idriche con i Dati Satellitari
Introduzione al progetto
I Consorzi di Bonifica italiani gestiscono reti di distribuzione irrigua estese per centinaia di chilometri, insieme a traverse, dighe e canali di scarico che richiedono un monitoraggio costante.
Individuare le perdite nella rete, verificare la stabilità delle infrastrutture e rilevare fonti di inquinamento con i soli metodi tradizionali significa affrontare costi elevati e una copertura del territorio spesso parziale.
MIDS (Monitoraggio Infrastrutture Idriche con Dati Satellitari) è il progetto che abbiamo sviluppato con il finanziamento di ASI – Agenzia Spaziale Italiana, in collaborazione con il Consorzio Generale di Bonifica del Bacino Inferiore del Volturno, per rispondere a questa esigenza integrando dati satellitari multispettrali, iperspettrali e SAR con tecniche di intelligenza artificiale e visione computazionale in un’unica piattaforma di monitoraggio.
Un progetto finanziato da ASI – Agenzia Spaziale Italiana
18 mesi di sviluppo, in collaborazione con il Consorzio di Bonifica del Volturno
La sfida in un contesto complesso
Negli ultimi decenni l’ammodernamento delle reti irrigue italiane ha ridotto le perdite d’acqua, ma la crescente domanda idrica e la riduzione delle risorse disponibili richiedono oggi un ulteriore salto di efficienza. Individuare le perdite nelle reti di distribuzione resta difficile: gli schemi sono stratificati nel tempo, spesso privi di strumentazione sufficiente, e le tecniche tradizionali di localizzazione richiedono di strumentare l’intera rete con costi elevati.
Allo stesso tempo, la sicurezza di traverse e dighe richiede un monitoraggio strutturale continuo delle deformazioni causate dal carico idrostatico, dalla geologia del sito e dalle condizioni stagionali. Le ispezioni visive, i sensori in tempo reale e i rilievi topografici restano fondamentali, ma sono spesso costosi e limitati dalla difficile accessibilità delle infrastrutture, specialmente nei periodi di piena.
Infine, il reticolo idrografico secondario gestito dai Consorzi – i canali di piccole e medie dimensioni che rappresentano fino al 60-65% del carico inquinante che raggiunge i corpi idrici principali, non è oggetto di piani di monitoraggio ambientale sistematico, perché la normativa vigente si concentra sui soli canali con portate superiori a 3 m³/s.
I limiti degli approcci tradizionali:
- Il monitoraggio delle perdite richiede di strumentare l’intera rete irrigua, con costi difficilmente sostenibili su reti di centinaia di chilometri
- Il monitoraggio strutturale di traverse e dighe con tecniche tradizionali (rilievo topografico, sensori IoT, droni) è costoso e limitato dall’accessibilità del sito
- Il monitoraggio ambientale dei canali di bonifica si basa su campionamenti puntuali in laboratorio, che coprono solo una minima parte del reticolo idrografico secondario
Serviva un approccio capace di integrare fonti di dati diverse – satellitari e di terra – in un’unica piattaforma, per fornire ai Consorzi indicazioni tempestive senza dover strumentare l’intero territorio.
Il problema: le difficoltà da affrontare
Per rispondere in modo efficace, un Consorzio ha bisogno di mappe aggiornate con frequenza temporale sufficiente a intercettare perdite, spostamenti strutturali e fonti di inquinamento prima che diventino critici, mantenendo un buon equilibrio tra accuratezza dell’informazione e sostenibilità economica della soluzione.
Le tre esigenze, perdite, stabilità infrastrutturale, qualità delle acque, richiedono tecnologie diverse (dati multispettrali per i fabbisogni irrigui, interferometria SAR per gli spostamenti, dati iperspettrali per gli inquinanti) che devono però confluire in un’unica interfaccia utilizzabile, senza costringere gli operatori a passare da un sistema all’altro.
La soluzione adottata
MIDS è la piattaforma che integra queste tre aree di monitoraggio in un’unica soluzione cloud, basata sull’elaborazione di immagini satellitari multispettrali, iperspettrali e SAR con tecniche di intelligenza artificiale e visione computazionale. È stata sviluppata in 18 mesi da un raggruppamento temporaneo di imprese (RTI) composto da Euro.Soft, Ariespace, Latitudo 40 e Unlimited Technology, con il finanziamento di ASI nell’ambito del bando “I4DP Market — Downstream e Servizi Applicativi”.
Come funziona: tecnologia e integrazione
Sul fronte delle perdite di rete, MIDS applica il metodo irrisat® per stimare i fabbisogni irrigui a scala di distretto, integrando dati agro-meteorologici con parametri biofisici derivati da immagini satellitari; il confronto tra fabbisogni stimati e volumi effettivamente distribuiti permette di individuare le aree dove è più probabile la presenza di perdite, con mappe aggiornate settimanalmente.
Per il monitoraggio strutturale di traverse e dighe, la piattaforma utilizza tecniche di interferometria differenziale radar ad apertura sintetica (DInSAR) su dati del sensore italiano COSMO-SkyMed (banda X), capaci di rilevare spostamenti millimetrici della superficie anche in presenza di vegetazione densa o condizioni atmosferiche avverse, ricostruendo la storia della struttura a partire dal 2007.
Per la qualità delle acque, MIDS combina immagini multispettrali e iperspettrali (tipo PRISMA) per individuare le aree del reticolo idrografico secondario dove è più probabile la presenza di inquinamento in atto, indirizzando i campionamenti in loco solo dove servono davvero. Tutti i prodotti — mappe di umidità relativa, fabbisogno irriguo, velocità di spostamento e detection inquinamento, a diverse risoluzioni spaziali – confluiscono in un’unica piattaforma WebGIS integrata, accessibile via web e API, compatibile con i principali strumenti GIS desktop.
I risultati ottenuti
Il progetto MIDS ha portato alla definizione di cinque prodotti operativi — mappa di umidità relativa (10 m, ogni 5 giorni), mappa dei fabbisogni irrigui per distretto (settimanale), mappa delle velocità di spostamento (fino a 3 m, semestrale) e due mappe di detection dell’inquinamento a 5 m e 1 m di risoluzione (semestrali) — ciascuno validato con metodologie specifiche, dal confronto con dati di volume irriguo a scala distrettuale ai prodotti satellitari di riferimento come MODIS Evapotranspiration.
La piattaforma GIS integrata consente oggi la visualizzazione e l’analisi dei dati geo-spaziali, la generazione di mappe tematiche periodiche e l’interoperabilità con i sistemi di gestione del territorio già in uso presso i Consorzi di Bonifica, offrendo per la prima volta una visione unificata di perdite di rete, stabilità infrastrutturale e qualità delle acque.
I risultati del progetto sono stati presentati al Consorzio Generale di Bonifica del Bacino Inferiore del Volturno nel corso di un evento pubblico, un momento di confronto diretto tra il raggruppamento di imprese realizzatrici e l’ente gestore del territorio, a conferma di un percorso di sviluppo condiviso con l’utente finale fin dalle fasi iniziali del progetto.
Verso un futuro più efficiente
Sviluppato con il finanziamento di ASI – Agenzia Spaziale Italiana, il progetto MIDS rappresenta un passo importante nella capacità di offrire ai Consorzi di Bonifica italiani strumenti sempre più completi ed economicamente sostenibili per la gestione delle infrastrutture idriche, integrando tecnologie di osservazione della Terra all’avanguardia in un’unica piattaforma operativa.