Monitoraggio e sicurezza di infrastrutture stradali: più rapidità con i droni ad ala fissa

La capacità di conoscere rapidamente lo stato delle infrastrutture dopo un terremoto o una frana è fondamentale per garantire l’accessibilità dei territori colpiti e organizzare efficacemente i soccorsi. In particolare, la rete stradale secondaria rappresenta un elemento strategico ma spesso caratterizzato da livelli di conoscenza e manutenzione non omogenei. L’impiego dei droni ad ala fissa può offrire nuove possibilità per effettuare ricognizioni estese in tempi ridotti, acquisendo immagini e dati territoriali ad alta precisione. LiDAR, fotocamere ad alta risoluzione e altri sensori permettono inoltre di confrontare le condizioni pre e post-evento. Una mole di informazioni che può alimentare digital twin, algoritmi di intelligenza artificiale e strategie di manutenzione predittiva.

Monitorare rapidamente la rete stradale per migliorare la risposta alle emergenze

La sicurezza delle infrastrutture lineari rappresenta uno degli aspetti centrali nella gestione delle emergenze legate a terremoti, frane e altri eventi naturali. La capacità di conoscere rapidamente le condizioni della rete stradale dopo un evento calamitoso può infatti determinare l’efficacia delle operazioni di soccorso e consentire di individuare le vie di accesso ancora percorribili verso i territori colpiti.

In questo scenario, i droni possono assumere un ruolo sempre più importante. In particolare, l’impiego di sistemi ad ala fissa offre interessanti prospettive per il monitoraggio rapido di infrastrutture che si sviluppano su decine di chilometri, permettendo di raccogliere grandi quantità di informazioni territoriali e strutturali in tempi relativamente contenuti.

La prospettiva illustrata da Mario Graniero ad ANIDIS 2025 propone di integrare queste tecnologie all’interno di una strategia più ampia di conoscenza, prevenzione e gestione dell’emergenza, nella quale i dati acquisiti prima e dopo un evento possano essere utilizzati per valutare vulnerabilità e danni, programmare gli interventi e aumentare complessivamente la resilienza delle reti infrastrutturali.

La relazione è stata presentata ad ANIDIS 2025 e gli autori sono: Galileo Tamasi, Mario Graniero, Emanuele Renzi e Maurizio De Angelis.

La rete stradale secondaria come elemento strategico nelle emergenze

Il territorio italiano presenta contemporaneamente una significativa esposizione al rischio sismico e una diffusa pericolosità idrogeologica. A questi fattori si aggiunge un patrimonio viario estremamente articolato, costituito da circa 840 mila chilometri di strade tra reti primarie e secondarie.

Una quota molto rilevante di questo patrimonio è rappresentata dalle strade provinciali e comunali, che costituiscono la parte largamente prevalente della rete. Sono spesso proprio queste infrastrutture a presentare le maggiori criticità in termini di degrado, manutenzione e disponibilità di informazioni aggiornate sul loro stato.

La questione diventa particolarmente importante quando si verifica un terremoto, una frana o un altro evento naturale. Le strade secondarie possono infatti subire interruzioni o danneggiamenti proprio nel momento in cui diventano indispensabili per permettere ai mezzi di soccorso, alle squadre tecniche e ai mezzi per la movimentazione delle macerie di raggiungere le comunità isolate.

Incrementare la resilienza della rete stradale significa quindi non soltanto ridurre la vulnerabilità delle singole opere, ma migliorare la capacità dell'intero sistema infrastrutturale di recuperare rapidamente la propria funzionalità dopo un evento calamitoso.

La rapidità del primo soccorso richiede una conoscenza immediata della rete

Nel contesto dell'emergenza, il fattore tempo è determinante. Le operazioni di primo soccorso devono essere organizzate nell'arco di poche ore o, al massimo, nei primi giorni successivi all'evento. Diventa quindi essenziale sapere rapidamente quali collegamenti siano ancora disponibili e quali risultino invece interrotti o pericolosi.

Una rete scarsamente conosciuta o monitorata genera inevitabilmente un vuoto informativo proprio nella fase più critica della gestione dell'emergenza. Le tecnologie di rilievo da remoto possono contribuire a colmare questo gap, fornendo informazioni rapidamente utilizzabili per costruire un quadro aggiornato dell'accessibilità del territorio.

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Droni per il monitoraggio: perché puntare sui sistemi ad ala fissa

I droni sono già utilizzati nel settore infrastrutturale, in particolare per l'ispezione di elementi puntuali come pile, impalcati o porzioni specifiche di ponti. In molti casi vengono impiegati quadricotteri o altri sistemi multirotore, particolarmente efficaci quando è necessario mantenere una posizione stabile e osservare nel dettaglio una determinata superficie.

Il monitoraggio di un'infrastruttura lineare presenta tuttavia esigenze differenti. Analizzare decine di chilometri di strada richiede una maggiore autonomia e la capacità di percorrere rapidamente grandi distanze.

I quadricotteri presentano infatti tempi di volo relativamente contenuti, generalmente nell'ordine di alcune decine di minuti, e una capacità di trasporto dei sensori più limitata. Queste caratteristiche ne riducono l'efficienza quando l'obiettivo non è l'ispezione puntuale, ma una ricognizione estesa del territorio.

I droni ad ala fissa presentano invece caratteristiche particolarmente interessanti in questo ambito. Pur richiedendo maggiori attenzioni nelle operazioni di decollo e atterraggio, possono raggiungere velocità nell'ordine dei 60-70 km/h, offrire un'autonomia superiore e trasportare strumentazioni più articolate.

In caso di terremoto, un sistema di questo tipo potrebbe quindi effettuare nell'arco della giornata una ricognizione su diverse decine di chilometri di rete stradale, raccogliendo informazioni utili per individuare interruzioni, dissesti o altre situazioni di criticità.

Esistono inoltre droni ibridi capaci di combinare alcune delle caratteristiche dei sistemi ad ala fissa con la possibilità di effettuare decollo e atterraggio verticale. Si tratta tuttavia di tecnologie ancora meno diffuse rispetto alle configurazioni tradizionali.

Dalle fotocamere al LiDAR: i sensori per conoscere infrastruttura e territorio

L'efficacia del rilievo dipende anche dai sensori installati a bordo. Le fotocamere ad alta risoluzione permettono di acquisire immagini dettagliate delle infrastrutture e delle aree circostanti, mentre i sensori LiDAR consentono di ottenere modelli digitali del terreno e modelli di elevazione.

A questi possono aggiungersi sensori multispettrali e iperspettrali, utili per una caratterizzazione più approfondita dei materiali e del contesto territoriale, oltre a telecamere a infrarossi potenzialmente impiegabili anche per l'individuazione di alcune forme di danneggiamento strutturale.

L'osservazione non deve infatti limitarsi esclusivamente alla piattaforma stradale. Per valutare correttamente il rischio è necessario conoscere anche ciò che avviene nelle aree circostanti, considerando versanti, deformazioni del terreno, fenomeni di subsidenza e possibili situazioni di instabilità.

Un terremoto, inoltre, può innescare fenomeni franosi anche in aree che precedentemente non erano state identificate come particolarmente critiche. La disponibilità di modelli del terreno aggiornati permette quindi di ampliare la capacità di valutazione del rischio.

Dal confronto pre e post-evento alla manutenzione predittiva

Uno degli aspetti più interessanti della metodologia riguarda la possibilità di costruire nel tempo una banca dati dell'infrastruttura.

La disponibilità di acquisizioni effettuate prima dell'evento calamitoso permetterebbe infatti di confrontare rapidamente le condizioni originarie della strada e del territorio con quelle rilevate immediatamente dopo un terremoto o una frana.

Il confronto tra i due scenari consentirebbe una prima identificazione delle aree danneggiate e permetterebbe di definire una strategia di priorità degli interventi.

La valutazione effettuata attraverso i droni non dovrebbe necessariamente sostituire le successive verifiche specialistiche. Il suo valore sarebbe soprattutto quello di rappresentare una prima analisi speditiva, indispensabile per orientare le decisioni nella fase immediatamente successiva all'emergenza.

Sapere quali strade risultano interrotte, quali possono essere percorse e quali presentano situazioni potenzialmente pericolose può consentire di organizzare in modo molto più efficace l'accesso delle squadre di soccorso alle comunità colpite.

Allo stesso tempo, un monitoraggio sistematico potrebbe essere utilizzato anche in condizioni ordinarie. L'analisi dell'evoluzione nel tempo delle deformazioni e del degrado può infatti favorire il passaggio da una manutenzione prevalentemente reattiva a una strategia di manutenzione predittiva, individuando le criticità prima che compromettano la funzionalità dell'infrastruttura.

Digital twin, intelligenza artificiale e nuove mappe del rischio

La quantità di dati acquisibile attraverso i moderni sistemi di rilievo apre prospettive che vanno ben oltre la semplice documentazione fotografica delle infrastrutture.

Le informazioni raccolte possono contribuire alla costruzione di modelli digital twin attraverso i quali seguire nel tempo l'evoluzione della strada e del territorio circostante. L'infrastruttura fisica potrebbe così essere affiancata da una rappresentazione digitale aggiornata, alimentata progressivamente dalle diverse campagne di rilievo.

Parallelamente, la creazione di grandi dataset può fornire una base per l'addestramento di algoritmi di machine learning e per applicazioni di intelligenza artificiale finalizzate al riconoscimento automatico del degrado e all'individuazione delle situazioni potenzialmente critiche.

I dati raccolti dai droni potrebbero inoltre essere integrati con altre informazioni, come quelle relative alla sismicità, all'idrografia o alla pericolosità territoriale.

Il risultato potrebbe essere la realizzazione di mappe interattive nelle quali combinare pericolosità, vulnerabilità e condizioni delle infrastrutture, mettendo a disposizione dei decisori strumenti maggiormente efficaci per individuare le priorità di intervento.

Una sperimentazione sulle infrastrutture esistenti

La prospettiva proposta prevede come primo passo l'applicazione della metodologia a infrastrutture esistenti, equipaggiando un drone ad ala fissa con una configurazione inizialmente relativamente semplice: una strumentazione per ottenere modelli digitali del terreno e dell'elevazione e una telecamera ad alta risoluzione.

Una prima ricognizione potrebbe consentire di costruire un modello tridimensionale dell'infrastruttura e del territorio circostante, creando uno scenario pre-evento attraverso il quale individuare le principali vulnerabilità.

In caso di calamità sarebbe quindi possibile realizzare una nuova acquisizione e confrontare rapidamente le informazioni, ottenendo elementi utili per definire una strategia di intervento.

Un altro elemento centrale riguarda la condivisione dei dati con le squadre impegnate nelle operazioni di emergenza. Rendere rapidamente disponibili informazioni territoriali aggiornate potrebbe aiutare i soccorritori a programmare percorsi, priorità e modalità di accesso alle zone colpite.

Dalla sicurezza delle strade alla resilienza dei sistemi territoriali

Il possibile campo di applicazione non riguarda esclusivamente la viabilità. Sotto o lungo molte strade secondarie si sviluppano infatti reti indispensabili per il funzionamento delle comunità, come acquedotti, fognature, linee elettriche e reti del gas.

Il danneggiamento contemporaneo della strada e dei sottoservizi può amplificare notevolmente le conseguenze di terremoti e frane, trasformando la funzionalità delle infrastrutture lineari in un problema complessivo di resilienza territoriale.

L'impiego sistematico dei droni ad ala fissa potrebbe quindi diventare uno strumento per costruire una conoscenza più continua delle reti, facilitare la gestione delle emergenze e supportare la programmazione della manutenzione.

La prospettiva futura riguarda anche la definizione di protocolli standardizzati di intervento e l'eventuale evoluzione del quadro normativo, affinché le possibilità offerte dalle nuove tecnologie possano essere integrate nelle procedure di conoscenza, monitoraggio e gestione delle infrastrutture.

Il passaggio decisivo è dunque quello da un utilizzo prevalentemente puntuale del drone a un sistema strutturato di acquisizione e gestione dei dati. Una trasformazione che potrebbe rendere le infrastrutture non soltanto più monitorate, ma soprattutto più conoscibili e più rapidamente gestibili quando un evento naturale mette alla prova la funzionalità dell'intero territorio.

DI SEGUITO L'INTERVENTO INTEGRALE DI MARIO GRANIERO.

Il testo è stato elaborato mediante la videoregistrazione dell'intervento, con l'aiuto di strumenti di IA (ChatGpT).

IN SINTESI
-La rete stradale secondaria è fondamentale durante le emergenze perché consente ai mezzi di soccorso di raggiungere rapidamente le comunità colpite.
-I droni ad ala fissa offrono maggiore autonomia e velocità rispetto ai quadricotteri e possono monitorare decine di chilometri di infrastrutture lineari.
-Fotocamere ad alta risoluzione, LiDAR, sensori multispettrali e infrarossi consentono di analizzare sia le infrastrutture sia il territorio circostante.
-Il confronto tra rilievi pre e post-evento permette di individuare rapidamente danni e criticità e di stabilire le priorità di intervento.
-I dati raccolti possono alimentare digital twin, machine learning e manutenzione predittiva, contribuendo alla definizione di nuovi protocolli di monitoraggio e gestione delle emergenze.