L’articolo illustra il lavoro portato avanti dal CNR-INM nel progetto europeo AMIS che ha come obiettivo il monitoraggio e la protezione delle coste con l’impiego di tecnologie di robotica marina avanzata.
Articolo della Dott.ssa Roberta Ferretti – Ricercatrice presso Consiglio Nazionale delle Ricerche – Istituto di Ingegneria del Mare (CNR-INM), sede di Genova.
Tecnologie di robotica marina avanzata per le coste del Mediterraneo
Tecnologie Robotiche innovative per il monitoraggio costiero: il contributo del CNR-INM nel Progetto Interreg Marittimo IT-FR AMIS.
Il cambiamento climatico sta trasformando profondamente le nostre coste, rendendole più vulnerabili a fenomeni estremi come erosione, frane, alluvioni e innalzamento del livello del mare. In questo contesto, nasce il progetto europeo AMIS 1 – Sistemi Avanzati di Monitoraggio e Gemelli Digitali per la Sicurezza e Resilienza della Costa, finanziato dal programma Interreg Italia-Francia Marittimo2, con l’obiettivo di migliorare la gestione del rischio costiero attraverso tecnologie avanzate e collaborazione transfrontaliera.
Il progetto è coordinato dal Consorzio LAMMA e vede tra i principali protagonisti del progetto il Consiglio Nazionale delle Ricerche – Istituto di Ingegneria del Mare (CNR-INM)3 di Genova, che nel corso degli anni ha sviluppato e impiegato innovative piattaforme robotiche per il monitoraggio marino.
Il Contributo del CNR-INM: robotica marina avanzata per il monitoraggio ambientale
Il CNR-INM vanta una lunga esperienza nello sviluppo di robot autonomi per ambienti marini complessi. Nell’ambito del progetto AMIS, il CNR-INM ha messo a disposizione le sue tecnologie robotiche più avanzate per supportare il monitoraggio geomorfologico e ambientale in diversi siti pilota costieri. Tra queste tecnologie spicca la piattaforma SWAMP4 (Shallow Water Autonomous Multipurpose Platform), un veicolo autonomo di superficie progettato per operare in acque basse e difficili da esplorare con mezzi tradizionali.
Tra le applicazioni più significative del sistema SWAMP figura la missione di monitoraggio ambientale condotta nel 2022 nel fiordo di Hornsund, alle Isole Svalbard. In quel contesto polare, l’obiettivo della spedizione era quantificare la presenza di metalli pesanti derivanti dallo scioglimento dei ghiacciai e dal conseguente apporto di acqua dolce. Il catamarano autonomo SWAMP, facilmente trasportabile e configurato per operare in ambienti ostili, è stato equipaggiato con un sistema di campionamento delle acque e sensori per la misura in situ di temperatura e salinità5.
La versatilità del veicolo è stata ulteriormente dimostrata nel progetto Interreg Italia-Croazia InnovaMare, dove SWAMP è stato riconfigurato per eseguire un monitoraggio multisensoriale nella laguna di Venezia. Tra le attività svolte figurano la mappatura morfo-batimetrica con multibeam echosounder e studi di habitat mapping, insieme al monitoraggio ottico delle acque mediante radiometro e all’analisi della qualità dell’acqua tramite un sensore di nutrienti6.
Un ulteriore esempio applicativo si è avuto in Liguria, lungo il fiume Roja, dove le sfide logistiche imposte dall’ambiente hanno richiesto un mezzo facilmente trasportabile e assemblabile in loco da due operatori. SWAMP ha così consentito la raccolta di dati in aree fluviali altrimenti inaccessibili, dimostrando la sua efficacia anche in scenari terrestri complessi7.
Nell’ambito del progetto AMIS, il catamarano SWAMP è stato equipaggiato con ecoscandagli multibeam (MBES) e singlebeam (SBES), GNSS differenziali con correzioni real-time e sistemi di navigazione di precisione. Questa configurazione consente la raccolta di dati batimetrici ad alta risoluzione, fondamentali per la generazione di mappe tridimensionali dettagliate del fondale.
I dati acustici di profondità e morfologia del fondale, raccolti dalla piattaforma robotica del CNR-INM, sono fondamentali per alimentare i cosiddetti “gemelli digitali” delle coste: modelli virtuali tridimensionali aggiornabili nel tempo che permettono di simulare l’evoluzione del territorio, analizzare scenari di rischio e supportare le decisioni strategiche nella gestione costiera.
Robotica marina avanzata: rilievi, immagini e dati
Per la creazione dei gemelli digitali, il progetto AMIS prevede l’integrazione di rilievi robotici marini, immagini e dati LiDAR da droni aerei, osservazioni da strumentazione fissa e videoanalisi. Questa componente osservativa, costituita dai dati acquisiti nei vari siti pilota, sarà poi utilizzata in combinazione con modelli previsionali avanzati, che costituiscono la parte predittiva del gemello digitale, dando vita a un sistema di osservazione e previsione ambientale completo e altamente efficace.
Sperimentazioni nei Siti Pilota dell’area transfrontaliera del Programma Interreg Marittimo
Il drone marino SWAMP è stato protagonista delle campagne sperimentali condotte in Italia e in Francia nell’ambito del progetto AMIS. Per implementare e collaudare nuove tecniche di monitoraggio integrato, sono stati individuati alcuni siti pilota distribuiti in tutta l’area di programma, che comprende Liguria, Toscana, Sardegna, Corsica e Provence-Alpes-Côte d’Azur (PACA). I siti sono stati selezionati in modo da rappresentare diverse tipologie di costa (bassa e sabbiosa, alta e rocciosa, foce di fiumi) e quindi differenti tipologie di rischio associato. In ciascun sito, in base alle caratteristiche specifiche, sono state adottate metodologie di osservazione diversificate, accomunate però dall’impiego costante della piattaforma robotica SWAMP sviluppata dal CNR-INM.
Il progetto è iniziato ufficialmente il 1° marzo 2024 e, nel corso del primo anno di attività, sono già state condotte numerose campagne sperimentali, in particolare presso la spiaggia di Lido di Chioma (Toscana), lungo la costa occidentale della Sardegna, nei siti di S’Anea Scoada e Santa Caterina di Pittinuri, e in Francia, presso il sito pilota di Plage des Bonnettes (Le Pradet), nella regione PACA.
Presso la spiaggia di Lido di Chioma, in Toscana, un’area soggetta sia a inondazioni fluviali che a fenomeni di instabilità costiera, il veicolo autonomo SWAMP ha condotto rilievi batimetrici utilizzando tecnologia acustica MBES. I dati raccolti hanno fornito una base preziosa per essere integrati con le osservazioni LiDAR ottenute da drone aereo, consentendo un’analisi più completa del territorio costiero.
In Sardegna, grazie alla sua versatilità e manovrabilità, SWAMP ha esplorato con successo tratti di mare situati ai piedi di alte scogliere, difficilmente accessibili con imbarcazioni tradizionali. Sono state inoltre scandagliate aree sabbiose antistanti spiagge caratterizzate da fondali molto bassi. Anche in questi casi, i rilievi acustici eseguiti dal drone marino verranno integrati con i dati acquisiti mediante sorvoli aerei sugli stessi tratti di costa, realizzati con drone aereo equipaggiato con sensori LiDAR.
Robotica marina avanzata per mappare il fondale marino
Le attività sperimentali sono poi proseguite in Francia, dove il CNR-INM ha effettuato rilievi presso il sito pilota di Plage des Bonnettes (Le Pradet), nella regione Provence-Alpes-Côte d’Azur, un’area particolarmente sensibile all’erosione e all’instabilità costiera. Qui, il fondale marino è stato mappato con grande precisione grazie all’impiego combinato di ecoscandagli multibeam e singlebeam.
I dati acquisiti nei siti pilota consentiranno di costruire modelli digitali tridimensionali delle coste, fondamentali per valutare i rischi legati a frane, all’azione del moto ondoso e per migliorare la capacità di prevenzione e risposta ai fenomeni ambientali estremi.
Le campagne sperimentali hanno visto la partecipazione attiva, oltre che del CNR-INM, dell’intero partenariato del progetto AMIS, composto da enti di ricerca, università, agenzie regionali, consorzi e autorità di bacino. Questa rete multidisciplinare integra competenze tecnico-scientifiche e istituzionali con l’obiettivo di sviluppare tecnologie avanzate per il monitoraggio costiero e strategie efficaci per la gestione del rischio, coinvolgendo in modo diretto i territori e i cittadini nella protezione e nell’adattamento delle zone costiere agli effetti del cambiamento climatico.
Verso una nuova cultura del monitoraggio costiero
Nel progetto AMIS, l’impiego delle piattaforme robotiche autonome sviluppate dal CNR-INM ha dimostrato l’efficacia della robotica marina come strumento avanzato per il monitoraggio ambientale costiero, consentendo la raccolta di dati precisi e sicuri anche in contesti critici. Queste tecnologie hanno favorito un approccio innovativo e condiviso alla gestione sostenibile delle coste, rafforzando la cooperazione tra enti scientifici, istituzioni e comunità nell’affrontare le sfide del cambiamento climatico.
La strada è segnata: unire scienza, tecnologia e cooperazione territoriale è la chiave per garantire un futuro sicuro alle nostre coste.
Riferimenti Bibliografici
1 – Sito web Progetto Interreg Marittimo IT – FR AMIS: https://interreg-marittimo.eu/it/web/amis
2 – Sito web Interreg Marittimo: https://interreg-marittimo.eu/
3 – Sito web Istituto di Ingegneria del Mare: https://www.inm.cnr.it/
4 – Odetti, A., Bruzzone, G., Altosole, M., Viviani, M., & Caccia, M. (2020). SWAMP, an Autonomous Surface Vehicle expressly designed for extremely shallow waters. Ocean Engineering, 216, 108205.
5 – Ferretti, Roberta, et al. Application of a highly reconfigurable surface robotic platform for freshwater plume characterization and sampling near tidewater glacier front in Arctic critical environment. No. EGU23-5514. Copernicus Meetings, 2023.
6 – Ferretti, Roberta, et al. “Acoustic seafloor mapping using non-standard ASV: Technical achallenges and innovative solutions.” OCEANS 2023-Limerick. IEEE, 2023.
7 – M. Bibuli, R. Ferretti, A. Odetti and T. Cosso, “River Survey Evolution by means of Autonomous Surface Vehicles,” 2021 International Workshop on Metrology for the Sea; Learning to Measure Sea Health Parameters (MetroSea), Reggio Calabria, Italy, 2021, pp. 412-417, doi: 10.1109/MetroSea52177.2021.9611629.
