Droni e intelligenza artificiale: mappare i fiumi per salvarli

Droni e intelligenza artificiale sono stati utilizzati per mappare i fiumi, censire il materiale ligneo di grandi dimensioni e individuare tronchi e rami che possono influenzare il comportamento dei corsi d’acqua. Uno studio internazionale, al quale hanno partecipato ricercatori del Politecnico di Torino e dell’Arpa della Valle d’Aosta, è stato pubblicato sulla rivista Remote Sensing con il titolo “Detection of Large Woody Debris in Braided-Rivers RGB-UAV Dataset: A Comparative Study”.

Un quadro del sistema fluviale

L’obiettivo dello studio è fornire mappe dettagliate del materiale ligneo presente nei corsi d’acqua e strumenti per valutare eventuali fenomeni eccezionali, quali ingorghi o alterazioni del reticolo idraulico durante le piene. Questo tipo di analisi diventa sempre più rilevante in un contesto di cambiamenti climatici, con eventi meteorologici più intensi e frequenti che aumentano il rischio idraulico e la vulnerabilità delle infrastrutture.

Carlo Camporeale ha dichiarato:

“Attraverso le immagini e l’impiego dell’intelligenza artificiale si riesce a distinguere tra il materiale ligneo e quello che ha le radici e si ricostruisce anche l’ambiente endemico.”

Carlo Camporeale ha aggiunto:

“Attraverso il confronto delle immagini realizzate in periodi differenti si riesce a capire l’evoluzione e il cambiamento dei fiumi.”

Legno e fiumi intrecciati

I detriti legnosi che caratterizzano molti corsi d’acqua hanno forme irregolari e comportamenti imprevedibili: tronchi interi, frammenti e ammassi che, nelle riprese dall’alto, si confondono facilmente con ghiaia, sassi e suolo per colore, texture e contorni poco netti. Particolarmente complessi da monitorare sono i cosiddetti fiumi intrecciati, che si suddividono in numerosi canali variabili e mutano rapidamente forma dopo ogni piena.

Metodologia e risultati

La ricerca si è basata su riprese aeree ad alta risoluzione ottenute con droni e sull’uso di algoritmi di computer vision e di apprendimento automatico per rilevare e classificare il materiale ligneo. I ricercatori hanno confrontato diverse tecniche di elaborazione delle immagini per valutare precisione, sensibilità e capacità di discriminazione rispetto allo sfondo ghiaioso e vegetale.

I risultati indicano che l’approccio combinato di dataset RGB acquisiti via UAV e modelli di intelligenza artificiale migliora la capacità di identificare grandi detriti lignei su scala locale, pur richiedendo calibrazione e validazione spaziale sul campo per ridurre il tasso di falsi positivi.

Applicazioni e impatti pratici

Le applicazioni pratiche di queste tecnologie includono il monitoraggio preventivo per la gestione del rischio idraulico, la pianificazione degli interventi di manutenzione fluviale e il supporto alle attività di Protezione Civile e agli enti di gestione del territorio. Mappe aggiornate e analisi temporali possono agevolare decisioni più rapide dopo eventi estremi, ottimizzare l’allocazione delle risorse e ridurre i costi legati a interventi emergenziali.

Sul piano economico, la diffusione di servizi basati su droni e intelligenza artificiale apre opportunità per imprese tecnologiche e studi di ingegneria ambientale in Italia, favorendo sinergie tra settore pubblico e privato per lo sviluppo di piattaforme di monitoraggio fluviale a pagamento o in outsourcing.

Limiti e sviluppi futuri

Tra le criticità restano la variabilità stagionale, la copertura vegetale che può occultare i detriti, e le condizioni meteo che influenzano la qualità delle immagini. Per aumentare l’affidabilità è probabile l’integrazione con dati LiDAR, multispettrali o campagne di rilievo in situ, nonché la definizione di protocolli standard per la raccolta e la condivisione dei dati tra enti diversi.

Ulteriori sviluppi prevedono l’implementazione di flussi operativi per l’aggiornamento continuo delle mappe, l’automazione dei report per i gestori e la valutazione economica degli interventi di mitigazione basata su scenari modellistici integrati con i dati rilevati.

In sintesi

• L’adozione di servizi aerei e algoritmi di intelligenza artificiale può creare un mercato crescente per soluzioni di monitoraggio fluviale, con potenziali ricavi per aziende italiane specializzate in droni e analisi geospaziali.
• Per gli investitori, la domanda pubblica e privata di dati aggiornati sui corsi d’acqua suggerisce opportunità nella fornitura di piattaforme SaaS e servizi di consulenza integrata per gestione del rischio e manutenzione.
• L’uso sistematico di queste tecnologie può ridurre i costi di emergenza e migliorare la resilienza delle infrastrutture idrauliche, rendendo più efficiente la spesa pubblica destinata a interventi di prevenzione e ripristino.