Rilevamento delle valanghe sulle immagini satellitari

04.10.2022  |  Isabel Plana  |  News SLF

In quali regioni si verificano ripetute valanghe? In quale punto si distaccano e quale traiettoria seguono? Con quale frequenza si verificano? E qual è il loro ordine di grandezza? Queste domande sono importanti per poter stimare meglio il potenziale di pericolo delle valanghe e ottimizzare la gestione del rischio. La vista aerea è particolarmente significativa per l’analisi delle valanghe. «A noi interessano soprattutto le immagini trasmesse dai satelliti», spiega Elisabeth Hafner, che sta svolgendo il suo dottorato presso l’SLF nel gruppo Telerilevamento in regioni alpine. «Contrariamente ai sopralluoghi sul posto o alle riprese effettuate tramite webcam e droni, non mostrano soltanto alcune aree del territorio montano, ma sono in grado di rappresentare su grande scala l’intero arco alpino svizzero».

Tuttavia, le immagini satellitari non sono tutte uguali. Al momento, Hafner e i suoi colleghi si stanno occupando dei dati rilevati dai satelliti ottici. Si tratta, per così dire, di foto simili a quelle di Google Maps. Le riprese del satellite francese SPOT 6/7, utilizzate dai ricercatori dell’SLF per la mappatura delle valanghe, hanno una risoluzione di 1,5 metri e sono estremamente dettagliate. «Sulla base di tali immagini trasmesse dai satelliti ottici siamo in grado di riconoscere l’intero profilo di una valanga, quindi anche il punto di distacco, la sua tipologia e la relativa traiettoria», spiega Hafner. Tenendo presente tale possibilità, la dottoranda e il suo team hanno deciso di sviluppare un metodo di analisi delle immagini basato sull’apprendimento automatico, che consente di identificare e mappare in automatico le valanghe presenti sulle immagini trasmesse dai satelliti ottici. Ad oggi, questo complesso lavoro viene ancora effettuato manualmente: occorre osservare sul monitor le immagini cercando le valanghe e riprodurne a mano il profilo.

Ed è proprio questo che Hafner ha fatto sulle immagini del satellite SPOT 6/7. Le rilevazioni risalgono al 24 gennaio 2018 e al 16 gennaio 2019: due giornate per le quali l’SLF aveva previsto il massimo grado di pericolo di valanghe, pari a 5 (molto forte). Hafner ha combinato le immagini satellitari con la cartina della Svizzera e con un modello digitale del terreno per verificare la plausibilità di un evento valanghivo in una determinata area. Le valanghe, infatti, si creano praticamente solo sui pendii con una pendenza superiore ai 30 gradi. Nel complesso, la ricercatrice ha identificato e mappato più di 24 000 valanghe sulle immagini relative alle due giornate. «In media ho impiegato circa due minuti a valanga: quindi ho dedicato quasi cinque settimane esclusivamente alla ricerca di valanghe», racconta Hafner con un sorriso. «Questo dimostra quanto sia importante automatizzare il processo per poter analizzare più rapidamente l’attività valanghiva nella pratica».

La mappatura manuale ha costituito la base per istruire il computer, insegnandogli a identificare le valanghe nelle immagini distinguendole dal resto. A tale scopo, Hafner si è avvalsa di un metodo consolidato, adattandolo però in modo tale che oltre ai dati ottici venissero elaborate esplicitamente anche le informazioni topografiche provenienti dal modello del terreno. Alla fine, dalla valutazione del metodo è emerso un F1 score di 0,63, dove un valore di 1 equivarrebbe a una riproducibilità perfetta. «All’inizio non eravamo così soddisfatti, ma modificando il modello riuscivamo a ottenere solo miglioramenti marginali». A quel punto i ricercatori hanno avuto un’idea: e se persino gli esperti non fossero sempre concordi sull’esistenza e sui profili delle valanghe?

Hafner ha quindi chiesto a cinque esperti di valanghe di mappare manualmente un’immagine satellitare e ha confrontato i risultati. Dal confronto è emerso che nelle aree soleggiate e ben visibili vi era una maggiore corrispondenza rispetto a quelle in ombra. Nel complesso, gli esperti hanno individuato una quantità di superfici valanghive equivalente a quella del modello. Ciò dimostra che il computer è in grado di identificare le valanghe praticamente con la stessa affidabilità di diversi esperti. In una fase successiva, Hafner indagherà il loro modo di procedere nella mappatura manuale e il motivo delle discrepanze che si riscontrano a volte nelle loro valutazioni delle immagini. «Conoscendo queste incertezze, avremo l’opportunità di correggere adeguatamente il nostro modello. La nostra visione per il futuro è che il computer rilevi in modo rapido e sistematico le valanghe nei dati trasmessi dai satelliti ottici ed esegua quotidianamente una mappatura per l’arco alpino svizzero, in modo che chi deve prendere delle decisioni possa disporre tempestivamente di queste importanti informazioni».

Prima mappatura su vasta scala delle valanghe grazie alle immagini satellitari (News dal 10.12.2019)

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