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Progetto DYNAMAP

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LIFE-DYNAMAP – DYNAMIC ACOUSTIC MAPPING
Descrizione

L’aggiornamento delle mappe acustiche, ai sensi della Direttiva Europea 2002/49/CE sul Rumore Ambientale (END), deve essere effettuato ogni cinque anni, richiedendo un notevole impegno di tempo e di risorse economiche per i gestori di strade o le Amministrazioni Centrali e Locali. 
Il progetto ha sviluppato un sistema di mappatura acustica dinamica, completamente automatico, in grado di rilevare e rappresentare in tempo reale l’impatto acustico generato dalle infrastrutture stradali.
Con tale sistema il progetto vuole dare piena risposta alla Direttiva Europea 2002/49/CE che prevede la redazione di mappe acustiche per valutare l’esposizione della popolazione al rumore ambientale prodotto da sorgenti stradali, ferroviarie, aeroportuali e portuali e da attività produttive, aggiornate periodicamente, tenendo in considerazione nel periodo di riferimento i cambiamenti intervenuti nelle condizioni ambientali (principalmente traffico, mobilità e sviluppo urbano). In aggiunta la Direttiva Europea stabilisce che siano rese disponibili mappe acustiche semplificate e di facile lettura per informare il pubblico sui livelli di rumore e le azioni da intraprendere da parte delle autorità locali e centrali per ridurre l’impatto acustico sull’ambiente. A tal fine, il progetto ha voluto sviluppare, un sistema integrato per l’acquisizione ed elaborazione dei dati in grado di rilevare e rappresentare in tempo reale il clima acustico prodotto dalle sorgenti di rumore (mappe acustiche dinamiche in tempo reale) e che permettesse di fornire valutazioni del rumore a lungo termine (valutazioni annuali). 
 

Immagine Ambiente urbano
    Obiettivi
    • automatizzare il processo di mappatura del rumore utilizzando le informazioni rilevate da una rete di monitoraggio a basso costo;
    • sviluppare sensori a basso costo e dispositivi di comunicazione per raccogliere le informazioni necessarie per aggiornare le mappe di rumore in tempo reale;
    • implementare e testare il sistema in due siti di progetto con caratteristiche diverse: un agglomerato urbano ed una strada principale;
    • dimostrare che il processo di automazione porterà ad una significativa riduzione delle risorse necessarie per aggiornare le mappe acustiche (tempi, costi e personale dedicato);
    • migliorare e facilitare l’informazione del pubblico attraverso diversi livelli di accesso al sistema;
    • verificare la possibilità di migliorare il sistema attraverso l’inserimento di ulteriori sensori in grado di fornire informazioni aggiuntive su altri parametri ambientali in modo dinamico, quali la qualità dell'aria, le condizioni meteorologiche, ecc.
       
    Fasi del Progetto

    L’attuazione del progetto si è articolata nelle seguenti fasi:

    FASE 1: SVILUPPO DI SENSORI A BASSO COSTO E DI STRUMENTI PER LA GESTIONE, L'ELABORAZIONE E LA RAPPRESENTAZIONE IN TEMPO REALE DI MAPPE ACUSTICHE SU PIATTAFORMA GIS
    In questa fase è stata effettuata l’analisi dettagliata dei software di mappatura del rumore esistenti, di riconoscimento delle sorgenti sonore e di eliminazione degli eventi anomali del rumore. Ciò ha mostrato la complessità del problema del riconoscimento acustico ambientale e la necessità di calibrare i sistemi con dati reali.
    Per le attività del progetto Dynamap sono stati sviluppati due tipologie di sensori per raccogliere, ripulire ed inviare i dati a un'unità centrale, dove vengono analizzati, elaborati e utilizzati per scalare le mappe acustiche di base. I sensori sviluppati incorporano la funzione di rimozione degli eventi di rumore anomali tramite un algoritmo appositamente sviluppato per il progetto, denominato ANED (Anomalous Noise Events Detection). 
    Questo algoritmo è basato su un apprendimento automatico semi-supervisionato in grado di discernere tre principali categorie di segnali: rumore del traffico stradale, rumore di fondo della città, ed eventi anomali. Quest'ultima classe è ulteriormente suddivisa in 18 sottotipi di eventi (es. persone che parlano, musica in auto o in strada, rumore causato da tram o treni, ecc.). L'algoritmo ANED è stato testato e validato utilizzando i dati rilevati nelle aree pilota.
    In questa fase è stata sviluppata, inoltre, una piattaforma software in grado di analizzare ed elaborare dati, aggiornare le mappe del rumore, in tempo reale, e rappresentare le mappe georiferite in un ambiente GIS nelle quali ad ogni intervallo di rumore viene associato un colore ben definito.

    FASE 2: PROGETTAZIONE E REALIZZAZIONE DI DUE SISTEMI DIMOSTRATIVI NELLE CITTÀ DI MILANO E ROMA. 
    La fattibilità degli obiettivi del progetto è stata dimostrata sperimentando il sistema in due aree pilota con diverse caratteristiche territoriali ed ambientali: un agglomerato urbano ed una strada principale ad alto scorrimento.
    La selezione delle aree pilota è stata effettuata in funzione di caratteristiche territoriali, livelli di rumore, persone, edifici esposti al rumore e densità di popolazione. 
    La prima area pilota si trova all'interno dell'agglomerato di Milano, mentre la seconda area pilota si trova lungo una strada principale, vale a dire il Grande Raccordo Anulare (A90) di Roma. In questo secondo sito, sono stati installati diciannove dispositivi su portali posizionati lungo l’autostrada per misurare i livelli di rumore ed alimentare il sistema di mappatura dinamica. Tre quarti del GRA, per una lunghezza totale di circa 50 km, è stato equipaggiato con i nuovi sensori.
    Per le due aree pilota, in questa fase, è stata definita una descrizione geometrica e funzionale dell’ambiente per alimentare il modello acustico e garantire una maggiore affidabilità e precisione dei dati rilevati. Successivamente è stata dimensionata la rete di monitoraggio.

    FASE 3: MONITORAGGIO PER VERIFICARE CRITICITÀ, ANALIZZARE I PROBLEMI ED I MALFUNZIONAMENTI CHE POTREBBERO VERIFICARSI DURANTE IL PERIODO DI PROVA. 
    In questa fase è stata testata la precisione e l'affidabilità del sistema.
    Il monitoraggio, durato circa un anno, è stato finalizzato a confrontare i livelli di rumore rilevati dai sensori a basso costo e quello misurato dai fonometri di classe I. Al termine del monitoraggio è stata riscontrata una discrepanza di circa 1 dB tra i due valori a cui si aggiunge la capacità di rilevare ed eliminare eventi di rumore anomali con una precisione di circa l’89%.

    FASE 4: REDAZIONE DI LINEE GUIDA PER LA PROGETTAZIONE E LA REALIZZAZIONE DELLA MAPPATURA ACUSTICA IN TEMPO REALE.
    In questa fase del progetto, le procedure adottate sono state descritte nelle Linea guida per la mappatura del rumore in tempo reale. Al termine del progetto è stata effettuata anche un'accurata analisi costi-benefici, al fine di confrontare l'efficacia e l'efficienza della mappatura acustica tradizionale e dinamica.
     

    Risultati Raggiunti

    Il progetto LIFE Dynamap ha sviluppato un sistema di monitoraggio automatico, in grado di eseguire l'aggiornamento delle mappe del rumore in tempo reale (mappe dinamiche del rumore) mediante l’utilizzo di dispositivi personalizzati a basso costo per la raccolta e la trasmissione di dati, l'implementazione di un'applicazione per elaborare e visualizzare dati (NOISEMOTE) e di una piattaforma open source basata su un sistema in ambiente GIS. Nell’ambito del progetto sono state pubblicate on-line le mappe dinamiche di rumore delle due aree pilota (Roma e Milano) che vengono aggiornate con una frequenza temporale di trenta secondi e rappresenta il disturbo arrecato ai ricettori su una scala di valori variabile tra zero e dieci, dove zero corrisponde all’assenza di disturbo e dieci il massimo disturbo. Le mappe contengono le informazioni sullo stato di inquinamento acustico rilevato con diversi livelli di accesso: semplificato, per il grande pubblico e con informazioni di maggiore dettaglio per gli utenti qualificati ed autorizzati, al fine di testare le diverse esigenze legate alle principali strade e agglomerati. Cliccando sugli edifici, presenti nelle mappe dinamiche, è possibile vedere anche l’andamento del disturbo nell’arco di 24 ore e alcune informazioni aggiuntive (es. numero dei residenti e altezza dell’edificio). 
    Tra i principali risultati raggiunti dal progetto:

    • Implementazione del sistema di mappatura acustica in 2 aree (urbana ed extraurbana): IX Municipio di Milano e GRA di Roma.
    • Sviluppo di dispositivi a basso costo per il monitoraggio continuo del rumore generato dalle infrastrutture stradali.
    • Algoritmi AI per il riconoscimento di eventi sonori non ascrivibili alla sorgente di rumore mappata;
    • Piattaforma WEB-GIS per la visualizzazione in tempo reale dei dati monitorati, delle mappe acustiche e per la comunicazione/informazione al pubblico. La piattaforma software è stata progettata con due diversi livelli di accesso: un alto livello di accesso privilegiato, riservato agli stakeholder autorizzati, con informazioni dettagliate, e un basso livello di accesso privilegiato per il pubblico in generale. La piattaforma consente l’informazione e la comunicazione con indicatori semplificati per la corretta interpretazione dei risultati. L’area della piattaforma accessibile al pubblico, permette di visualizzare due sezioni: le mappe di rumore ed il Piano di azione. Accedendo all’area “mappe di rumore” è possibile consultare la mappa del rumore dinamica in tempo reale delle due aree pilota della città di Roma e di Milano. In tale mappa, il livello di rumore, al fine di essere facilmente comprensibile al pubblico, è rappresentato secondo l’Indice di rumore HARMONICA (sviluppato dal progetto francese LIFE HARMONICA), che quantifica il disturbo da rumore percepito su una scala da 0 (nessun disturbo) a 10 (massimo disturbo). Attraverso tale area è possibile selezionare gli edifici presenti in mappa (distinti tra residenziali, non residenziali e Scuole/ospedali) e verificare il valore dell’indice Harmonica per quell’edificio nelle differenti ore della giornata. Dalla sezione “Piano di Azione” dell’area pubblica del portale è possibile visionare la strategia adottata da ANAS per la riduzione del rumore, confrontare i livelli di disturbo da rumore percepiti “Ante Operam” e “Post Operam” oltre che gli interventi previsti di mitigazione sonora quali interventi in facciata, barriere antirumore ed asfalti fonoassorbenti. L’area della piattaforma destinata agli stakeholder autorizzati, consente di accedere a numerosi dati di dettaglio attraverso 4 aree: sensori, mappe di rumore, piano d’azione e meteo. L’area sensori consente di accedere ai dati sui sensori quali ad esempio la localizzazione ed i dati di funzionamento, le serie storiche dei dati relativi ai livelli di rumore. L’area Mappe di rumore consente di visualizzare i dati sui livelli di rumore in tempo reale espressi secondo l’indice Harmonica ed in termini di Livelli equivalenti di rumore (Leq) anche suddivisi per fasce orarie e la zonizzazione acustica. Da tale area gli utenti autorizzati possono anche visualizzare gli edifici per cui il livello di rumore ha superato i limiti previsti dalla normativa. Dall’area Piano di Azione è possibile visionare e confrontare i livelli di rumore “Ante Operam” e “Post Operam” con un maggiore dettaglio di informazioni rispetto all’area pubblica (ad es. dati sul rumore in decibel), oltre che gli interventi previsti di mitigazione. Nell’area Meteo è possibile accedere a dati sulle stazioni di controllo meteorologico prossime al sito pilota.
    • Analisi costi/benefici tra l’implementazione di mappe acustiche secondo la metodologia usuale e la mappatura dinamica del rumore sviluppata dal progetto. Tale analisi ha evidenziato che il sistema Dynamap consente di ridurre i costi dal 18% al 33%, in funzione dei dati disponibili per l’elaborazione delle mappe. In relazione a tale analisi è stato sviluppato un Tool di calcolo dei costi/benefici con l’obiettivo di supportare i decisori nel controllo della sostenibilità dell’implementazione del sistema Dynamap in altri contesti.
    • Possibilità di individuazione in tempo reale delle aree critiche (mappe di conflitto).
    • Riduzione dei tempi di produzione delle mappe richieste dalla direttiva europea END per area geografica.
    • Sistema di mappatura dinamica implementabile con il monitoraggio di ulteriori parametri ambientali.

    Nell’ambito del progetto sono stati sviluppati numerosi report di dettaglio quali:

    • Deliverable B1 – Dimensionamento del network di monitoraggio. Questo report viene descritto il metodo utilizzato per identificare e ottimizzare il numero di siti da monitorare per l'aggiornamento delle mappe. 
    • Deliverable B3 - Rapporto che descrive gli algoritmi ANED per sensori a bassa e alta capacità di calcolo.
    • Deliverable B4 - Software basato su Dynamap GIS per aggiornamento mappe del rumore in tempo reale. Questo documento tecnico descrive l’hardware ed il software per la raccolta, l'archiviazione e la gestione dei dati per l'implementazione di mappe dinamiche del rumore.
    • Deliverable B8 - Futuro aggiornamento del sistema e analisi della potenziale integrazione di ulteriori parametri ambientali. Questo report descrive le problematiche riscontrate nell’implementazione dei sistema ed i suoi possibili futuri aggiornamenti, descrivendo la possibilità di estendere le tipologie di parametri ambientali da rappresentare dinamicamente rendendo Dynamap un sistema di rappresentazione ambientale che contribuirebbe sostanzialmente alla realizzazione delle 'Smart Cities' permettendo di informare la popolazione, in tempo reale, sulle condizioni ambientali in cui vive. A tal fine il report analizza gli aggiornamenti hardware e software e l’impatto economico, per l’integrazione del sistema Dynamap con:
      • sistemi di monitoraggio della qualità dell’aria, 
      • sistemi di monitoraggio delle condizioni metereologiche;
      • sistemi di monitoraggio delle condizioni del traffico
      • ulteriori upgrade: telecamere motorizzate, analisi della direzione del vento, sensori di incendio, invio di messaggi dinamici ai pannelli informativi stradali.
    • Deliverable B9 - Linee guida alla mappatura acustica dinamica che contiene la descrizione di come realizzare il sistema di mappatura dinamica.
    • Deliverable C1 - Rapporto tecnico sulla risposta pubblica al sistema Dynamap. Questo report descrive le attività di test delle funzionalità e dell'usabilità dell'interfaccia rivolta ai gestori di sistema, e della facilità d'uso e accessibilità dell'interfaccia rivolta al pubblico.
    • Deliverable C3 - Visione futura sulle applicazioni di sistema. Questo report descrive i possibili sviluppi futuri del sistema mediante ulteriori studi ed upgrade hardware e software che permettano ad esempio: discernere tra le differenti tipologie di sorgenti rumore stradale, in quanto ciò permetterebbe, ad esempio, agli amministratori locali di attivare restrizioni alla circolazione per specifiche tipologie di mezzi; identificare con precisione gli eventi non riconducibili al rumore stradale al fine di poter analizzare con maggiore precisione le azioni da intraprendere per la mitigazione del rumore; migliorare la partecipazione dei cittadini; implementare nel sistema il monitoraggio di ulteriori parametri ambientali.
       

     

    Geolocalizzazione
    Acronimo
    DYNAMAP
    Protocollo
    LIFE13 ENV/IT/ 001254
    Programma di riferimento
    Beneficiario coordinatore
    ANAS S.p.A.
    Contatti
    Patrizia Bellucci
    Budget
    2.230.319
    Contributo EU
    1.063.274
    Anno Call
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