Monitoraggio satellitare e sensori avanzati: le nuove frontiere per la conoscenza delle infrastrutture

Il monitoraggio delle infrastrutture rappresenta oggi una delle sfide più importanti per la gestione del rischio e la manutenzione del patrimonio costruito. Le tecnologie di osservazione satellitare, insieme ai sistemi di monitoraggio installati direttamente sulle strutture, stanno aprendo nuove possibilità di analisi e interpretazione dei fenomeni di deformazione e danno. In questo contesto si inseriscono le attività del Work Package 6 del progetto DPC-ReLUIS 2024-2026, dedicato allo sviluppo e all’integrazione di tecniche di monitoraggio avanzate. Durante l’evento di presentazione delle attività della rete ReLUIS, svoltosi a Napoli il 13 e 14 ottobre 2025, Marco Savoia ha illustrato le principali linee di ricerca e i risultati del primo anno di lavoro. L’obiettivo è costruire strumenti sempre più efficaci per la conoscenza e la sicurezza delle infrastrutture.

Il contributo del WP6 del progetto DPC-ReLUIS allo sviluppo del monitoraggio strutturale integrato

Il monitoraggio delle infrastrutture e degli edifici strategici sta vivendo una fase di profonda evoluzione tecnologica. L’integrazione tra osservazioni satellitari, sistemi di monitoraggio in sito e analisi dei grandi database disponibili consente oggi di affrontare in modo nuovo il tema della conoscenza del comportamento delle strutture nel tempo. Proprio a queste tematiche è dedicato il Work Package 6 del progetto DPC-ReLUIS 2024-2026, illustrato da Marco Savoia nel corso dell’evento di presentazione delle attività della rete svoltosi a Napoli il 13 e 14 ottobre 2025.

Il WP6, coordinato da Marco Savoia insieme a Felice Carlo Ponzo, con Roberta Giuliani come referente del Dipartimento della Protezione Civile, rappresenta uno dei gruppi di lavoro più articolati dell’intero progetto. Coinvolge infatti circa venti unità di ricerca e si articola in quattro task principali: l’analisi dei dati satellitari per il monitoraggio delle infrastrutture, lo sviluppo di tecniche innovative di monitoraggio in sito, l’integrazione tra le diverse tipologie di dati e, infine, l’utilizzo dei dati dell’Osservatorio sismico delle strutture. L’obiettivo complessivo è costruire metodologie e strumenti che consentano una caratterizzazione sempre più completa del comportamento delle opere, integrando fonti informative eterogenee.

Ricerca e Protezione Civile insieme per la riduzione del rischio sismico: il Convegno DPC-ReLUIS 2025
Il Convegno 2025 del Progetto DPC-ReLUIS ha presentato l’avanzamento delle attività dei 18 Work Package e il confronto con il Dipartimento della Protezione Civile. Due giornate dedicate a ricerca, prevenzione e applicazioni operative per il sistema di protezione civile.
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L’evoluzione dell’uso dei dati satellitari per il monitoraggio strutturale

Negli ultimi anni l’utilizzo delle tecniche di osservazione satellitare per il monitoraggio delle infrastrutture ha conosciuto una crescita significativa. Già nel precedente progetto ReLUIS 2022-2023 numerose unità di ricerca hanno iniziato ad avvicinarsi a questo ambito, spesso confrontandosi con le competenze consolidate del CNR-IREA, che da tempo sviluppa metodologie di interferometria radar satellitare. Il confronto tra competenze diverse ha consentito a molti gruppi di costruire una propria esperienza nell’interpretazione dei dati satellitari applicati alle strutture.

Se queste tecniche sono tradizionalmente utilizzate per il monitoraggio del territorio, il passaggio alla scala delle singole infrastrutture introduce nuove problematiche. La lettura degli spostamenti rilevati dai satelliti richiede infatti una interpretazione attenta dei punti di misura e della loro relazione con gli elementi strutturali reali. Uno dei filoni di ricerca più rilevanti riguarda proprio la correlazione tra gli spostamenti misurati e i possibili quadri di danno.

Alcune unità di ricerca hanno affrontato il tema partendo dall’analisi territoriale. È il caso degli studi condotti su Roma, dove i dati interferometrici satellitari sono stati utilizzati per individuare e interpretare movimenti di edifici vincolati. Il processo sviluppato dai ricercatori prevede una lettura progressiva dei dati: dalle mappe di velocità media annua si passa all’analisi dei singoli edifici, individuando i punti di interesse e valutando se gli spostamenti osservati possano essere correlati a fenomeni di danneggiamento.

Un ulteriore sviluppo riguarda l’integrazione tra dati satellitari e fonti informative disponibili online. Alcuni studi hanno combinato i risultati delle analisi interferometriche con le immagini storiche disponibili sulle piattaforme cartografiche web, come le mappe Microsoft Bing o Google Street View. Questa integrazione consente di verificare nel tempo l’effettiva comparsa di danni sugli edifici individuati come potenzialmente critici dalle analisi satellitari.

Accanto agli studi su scala urbana sono state sviluppate analisi su casi specifici. Un esempio è rappresentato dalle ricerche sull’esedra di Marco Aurelio a Roma, nelle quali è stato approfondito un aspetto metodologico particolarmente rilevante: la determinazione dell’altezza del punto riflettente individuato dal satellite. Questo parametro, che dovrebbe corrispondere a una quota geometrica dell’edificio, è in realtà un valore stimato dall’elaborazione dei dati e può non coincidere con un punto fisico ben definito della struttura. Comprendere la reale posizione del punto di misura è fondamentale per interpretare correttamente gli spostamenti osservati.

Un altro ambito di ricerca riguarda l’interpretazione del danno a partire dagli spostamenti misurati. Poiché le tecniche satellitari registrano principalmente movimenti, il passaggio alla valutazione dei possibili effetti sulle strutture richiede modelli interpretativi capaci di distinguere tra diversi meccanismi di danneggiamento, come quelli strutturali o quelli legati agli elementi non strutturali.

Le applicazioni ai ponti rappresentano poi uno dei campi più promettenti per queste tecnologie. In questo ambito sono stati affrontati temi metodologici importanti, come l’integrazione dei dati provenienti da diverse costellazioni satellitari. I satelliti infatti hanno cicli di vita limitati e la continuità delle serie storiche richiede la capacità di combinare dati acquisiti da sistemi diversi nel tempo. Un ulteriore filone riguarda la quantificazione delle incertezze introdotte dalle procedure di elaborazione, come il resampling spaziale e temporale delle immagini radar, passaggi indispensabili per ottenere serie temporali coerenti di spostamenti.

Particolarmente innovativi sono anche gli studi che utilizzano sequenze di immagini satellitari ad alta frequenza per estrarre informazioni sul comportamento dinamico delle strutture. Questa possibilità, seppure oggi limitata a opere con frequenze di vibrazione relativamente basse, come passerelle o ponti pedonali, apre la prospettiva di ricostruire nel tempo le caratteristiche dinamiche di una struttura utilizzando archivi di dati satellitari già disponibili.

Tecniche innovative di monitoraggio in sito

Accanto allo sviluppo delle tecniche satellitari, il WP6 dedica grande attenzione alle nuove tecnologie di monitoraggio in sito. Negli ultimi anni si è assistito infatti a una rapida evoluzione delle strumentazioni disponibili, che permette oggi di acquisire informazioni sempre più dettagliate sul comportamento delle strutture.

Uno dei filoni di ricerca riguarda l’utilizzo di sistemi GPS ad alta precisione installati direttamente sulle infrastrutture. Queste tecnologie consentono di monitorare gli spostamenti con grande accuratezza e possono essere impiegate anche per analisi dinamiche, come dimostrato da alcune sperimentazioni su ponti.

Un’altra linea di sviluppo riguarda l’impiego delle fibre ottiche per il monitoraggio strutturale. Questi sistemi, già diffusi per la misura delle deformazioni distribuite lungo elementi strutturali, stanno evolvendo verso applicazioni più complesse. Le fibre ottiche consentono infatti di rilevare deformazioni con risoluzioni spaziali molto elevate, anche con punti di misura distanziati pochi centimetri l’uno dall’altro. Recenti studi stanno inoltre verificando la possibilità di utilizzare sensori accelerometrici basati su fibre ottiche, aprendo la prospettiva di ottenere simultaneamente informazioni su deformazioni e vibrazioni con un unico sistema di monitoraggio.

Altri approcci sperimentali puntano sull’integrazione di sensori di diversa natura. In alcuni casi vengono combinati accelerometri MEMS, sistemi laser per la misura degli spostamenti e telecamere ad alta velocità capaci di acquisire immagini con frequenze di centinaia di hertz. L’obiettivo è ottenere una descrizione più completa del comportamento dinamico delle strutture.

Un tema particolarmente importante riguarda inoltre il posizionamento ottimale dei sensori. La scelta dei punti di installazione influisce in modo significativo sulla qualità delle informazioni ottenute, soprattutto quando si utilizzano sistemi di monitoraggio eterogenei. Parallelamente, molti studi stanno affrontando il problema dell’influenza delle condizioni ambientali sulle misure. Variazioni di temperatura o di umidità possono infatti modificare le frequenze naturali delle strutture e rendere più difficile distinguere tra effetti ambientali e variazioni dovute a possibili danni.

Integrazione dei dati e valorizzazione dei database esistenti

Uno degli obiettivi più ambiziosi del WP6 è l’integrazione tra dati provenienti da fonti diverse. L’analisi combinata di dati satellitari e dati di monitoraggio in sito rappresenta infatti una delle sfide più interessanti nel campo della diagnostica strutturale.

Questa integrazione è stata sperimentata su diversi casi studio, tra cui alcune infrastrutture situate nell’area dei Campi Flegrei e monumenti di particolare rilevanza come il Colosseo. In questi contesti i dati satellitari, che forniscono informazioni sugli spostamenti a scala territoriale e nel lungo periodo, vengono affiancati alle misure locali acquisite dai sistemi di monitoraggio installati sulle strutture. L’analisi combinata consente di ottenere una visione più completa del comportamento delle opere e di migliorare l’interpretazione dei fenomeni osservati.

Un ulteriore filone di attività riguarda la valorizzazione dei dati dell’Osservatorio sismico delle strutture. Questo osservatorio raccoglie le registrazioni accelerometriche di centinaia di edifici e infrastrutture monitorati nel tempo, spesso anche durante eventi sismici che hanno prodotto danni. Si tratta di un patrimonio informativo estremamente prezioso, ma non sempre facile da utilizzare a causa dell’eterogeneità dei sistemi di misura impiegati nel corso degli anni.

Una delle attività in corso consiste quindi nella riorganizzazione e strutturazione di questi dati in un database interrogabile, che consenta ai ricercatori di estrarre con facilità le informazioni di interesse. L’obiettivo è utilizzare queste registrazioni per calibrare modelli di comportamento strutturale e migliorare la capacità di interpretare i dati provenienti dai sistemi di monitoraggio.

Verso una conoscenza integrata del comportamento delle strutture

Le attività del WP6 mostrano come il monitoraggio delle infrastrutture stia evolvendo verso un approccio sempre più integrato. L’utilizzo combinato di dati satellitari, sensori installati sulle strutture e archivi di registrazioni storiche permette di costruire una conoscenza più completa del comportamento delle opere nel tempo.

Questa integrazione non rappresenta soltanto un avanzamento tecnologico, ma anche un cambiamento di prospettiva nel modo di affrontare il problema della sicurezza delle infrastrutture. La disponibilità di grandi quantità di dati apre infatti la strada a nuove metodologie di analisi e a sistemi di monitoraggio sempre più intelligenti, capaci di distinguere tra variazioni normali del comportamento strutturale e segnali precoci di possibili criticità.

In questo contesto, il lavoro svolto all’interno della rete ReLUIS rappresenta un contributo significativo allo sviluppo di strumenti e metodologie che potranno supportare in futuro le strategie di gestione e manutenzione delle infrastrutture, con ricadute dirette sulle attività della Protezione Civile e degli enti gestori.