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di Marlene Cimons, National Science Foundation
LA MAPPATURA LASER AIUTA ARCHEOLOGI E URBANISTI
La tecnologia LiDAR può essere utilizzata per prevedere le catastrofi naturali


Caracol, il sito di un'antica città maya, è il più grande sito archeologico del Belize, ed è stato un centro di esplorazione scientifica per decenni. Fino a poco tempo, però, l’unico modo potrebbe per i ricercatori di scoprire le sue meraviglie era quello di aprirsi lentamente e faticosamente la loro strada attraverso la giungla, cresciuta troppo fitta, con i machete e altri strumenti.


Ma quasi tre anni fa i ricercatori hanno tentato un nuovo approccio, sorvolando la zona con strumenti a tecnologia laser in grado di penetrare attraverso le più piccole aperture nella foresta pluviale, che hanno fornito per la prima volta agli archeologi una visione tridimensionale - e senza precedenti - di una vasta distesa di quell’antica civiltà urbana.
"Gli archeologi sono stati in grado di apprendere cose che non conoscevano prima, ad esempio, che l'insediamento era molto più grande di quello che avevano visto prima, con i resti di strutture precedentemente sconosciute e campi agricoli più ampi", spiega William Carter, ingegnere senior per il National Center for Mapping Airborne Laser (NCALM), che ha dato importanti contributi allo sviluppo e all'applicazione della tecnologia negli ultimi dieci anni.
"Essenzialmente, siamo in grado di rimuovere la vegetazione dal terreno in modo da poter vedere cosa c'è sotto", aggiunge. "E ciò consente agli scienziati e agli altri a vedere come sarebbe la terra nuda attuale sotto la vegetazione. In questo caso, ciò aiuta a fornire informazioni su una civiltà del passato".
Airborne Light Detection And Ranging (LIDAR), che combina sofisticati strumenti laser di rilevamento e GPS, permette agli scienziati di creare mappe della nuda terra di migliaia di chilometri quadrati con una risoluzione di pochi decimetri, indipendentemente dalla estensione delle foreste o d’altra vegetazione.
Più recentemente, il centro ha anche acquistato un laser ad alta frequenza 'verde' (LiDAR, il termine si riferisce al colore della sua luce) con la capacità di penetrare l'acqua poco profonda.
In aggiunta alle applicazioni nel campo dell’archeologia, le informazioni generate dal loro lavoro forniscono benefici nella previsione di fenomeni le conseguenze di frane, terremoti, inondazioni di fiumi e costiere ed erosione delle spiagge, tra le altre cose.
"I dati aiuteranno nella pianificazione, aiutando a mitigare gli impatti delle calamità, derivanti da cause naturali o umane", spiega Carter.
In ultima analisi, i ricercatori sperano di sviluppare modi per trasferire la tecnologia laser su piccoli veicoli aerei senza pilota o UAV. Anche se non sono ancora disponibili, essi potrebbero rivelarsi particolarmente utili durante o dopo futuri disastri naturali.
"Potremmo lanciarne uno immediatamente dopo un terremoto, o durante un uragano, per esempio, quando ancora non è sicuro per un pilota volare lassù", dice Carter. "Invece di cercare di individuare un aeroporto per operare in una zona che fatica a riprendersi da un disastro, si potrebbe inviare uno di questi UAV. Senza bisogno di supporto locale, potremmo raccogliere i dati, e rinviarli in tempo quasi reale, così potremmo analizzare e fornire informazioni ai soccorritori sulle zone più gravemente danneggiate".
Il centro trae le sue origini da una ricerca d’un gruppo dell'Università della Florida formato da Carter e Ramesh Shrestha, ingegnere civile e ambientale, durante la seconda metà degli anni 1990. Il centro attuale ha iniziato l’attività nel 2002, in collaborazione con Bill Dietrich, professore del dipartimento di scienze della terra e planetarie presso la University of California a Berkeley. Oggi, il centro operativo NCALM si trova presso l'Università di Houston, dove Shrestha insegna geo-ingegneria dei sistemi di rilevamento del programma e opera come direttore del centro.
La Fondazione Nazionale della Scienza finanzia il centro con circa $ 1 milione all'anno, oltre a fornire risorse finanziarie aggiuntive - a volte più di $ 1 milione all'anno - per sostenere progetti di ricerca che utilizzino la tecnologia.
Ad esempio, "utilizzando i dati che abbiamo raccolto, un ricercatore ha scoperto che una frana ha bloccato il fiume Eel, nel nord della California, 22.500 anni fa, formando un lago e bloccando le trote che non potevano più verso le zone più alte, a quanto pare con il risultato di due diversi tipi di incrocio di trota, il che ha creato oggi una nuova razza, particolare di quel fiume oggi", dice Carter.
Gli attuali strumenti laser hanno, in passato, prodotto mappe aggiornate e precise zone di inondazione potenziali in Florida, Pinellas County, determinando una cifra stimata di 25 milioni di risparmio all'anno in costi di assicurazione contro le inondazioni. Più di recente, la tecnologia ha mappato tutte le linee di faglia principali in California, un modello che servirà come base per la registrazione delle modifiche che si possono verificare dopo i terremoti futuri.
I ricercatori hanno anche mappato Ground Zero a New York per aiutare i lavoratori ad identificare percorsi di ingresso per macchine pesanti, trovare le posizioni migliori per costruire e gestire grandi gru, selezionare le aree di discarica di rifiuti, e identificare i danni ad altre strutture oltre le Torri Gemelle.
Nelle zone costiere, "la mappatura delle spiagge dopo le tempeste dice ai funzionari del governo dove e quanta sabbia si è persa, informazioni che hanno importanti implicazioni per l'industria del turismo e l'economia locale", spiega Carter. "Abbiamo mappato foreste per determinare il contenuto di materiale combustibile prima degli incendi, e dopo, per determinare l'entità dei danni, e identificare le aree di possibili future erosioni e frane associate, con la perdita delle foreste."
Gli scienziati del centro hanno anche mappato le zone umide costiere per determinare l'entità dei danni causati da fuoriuscite di petrolio, e corsi d'acqua, al fine di individuare zone di riproduzione di pesci e ostacoli, come le dighe non approvate, che bloccano i percorsi del pesce verso monte nelle stagioni di riproduzione. Essi hanno anche condotto il lavoro per l'industria degli agrumi per identificare le aree di degrado.
Volando sopra il terreno, gli impulsi di luce laser spara 100.000 impulsi di luce al secondo e circa una dozzina per metro quadrato, molti dei quali riescono a farsi strada attraverso la più piccola delle aperture nella copertura forestale.
"Durante le presentazioni che facciamo, scopriamo in generale che le persone sono molto stupite a vedere una zona coperta da una foresta, e poi vedere la stessa area dopo aver filtrato la vegetazione" dice Carter. "Improvvisamente possono vedere cose come frane, linee di faglia, siti archeologici e corsi d'acqua che sono altrimenti nascosti sotto la foresta".

Fonte: US New Science, 11 gennaio 2012.


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