Enhanced mapping and modeling of multiple debris flow by LiDAR-based fixed wing UAV surveying

Le colate detritiche rappresentano uno dei principali fattori di pericolosità geo-idrologica in aree caratterizzate da versanti ripidi, depositi incoerenti e rapida evoluzione morfologica. Nel contesto vulcanico dell’Isola di Stromboli, tali fenomeni sono ulteriormente amplificati dall’interazione tra depositi piroclastici recenti, incendi che riducono la copertura vegetale e precipitazioni intense concentrate in brevi intervalli temporali. La gestione della pericolosità in questi contesti richiede non solo il monitoraggio delle aree a rischio, ma anche strumenti quantitativi capaci di stimare i volumi mobilizzabili e prevedere gli scenari di propagazione verso gli insediamenti abitati. Questo studio propone un approccio integrato basato su rilievi da UAV (Unmanned Aerial Vehicle) ad ala fissa equipaggiati con sensori ottici e LiDAR (Light Detection and Ranging), combinati con analisi multitemporali dei modelli digitali del terreno e con simulazioni numeriche della propagazione delle colate detritiche. L’uso di UAV ad ala fissa consente di superare i limiti operativi dei rilievi terrestri e dei droni multirotore, garantendo una copertura sinottica di bacini multipli, continuità spaziale e risoluzione centimetrica anche in aree densamente vegetate o difficilmente accessibili. Le campagne di rilievo sull’Isola di Stromboli, condotte tra luglio e novembre 2024, hanno permesso di ottenere modelli digitali di superficie (DSM) ad alta risoluzione, che sono stati confrontati con modelli preesistenti per identificare zone caratterizzate da erosione e/o deposizione. L’integrazione con l’analisi idrografica in ambiente GIS ha consentito la delimitazione dei bacini idrografici e l’individuazione delle aree sorgenti, mentre la differenza tra modelli temporali ha permesso la stima quantitativa dei volumi mobilizzati. I risultati mostrano come i processi erosivi siano prevalentemente concentrati nelle porzioni sommitale dei versanti, con incisioni locali fino a diversi metri e canali principali che trasferiscono efficacemente i sedimenti verso valle, spesso in direzione degli insediamenti abitati. La modellazione numerica della propagazione, basata su un modello digitale del terreno (DTM) derivato dai rilievi UAV, ha tradotto le informazioni morfologiche e volumetriche in scenari di impatto potenziale, stimando spessori e velocità dei flussi lungo i canali principali. Anche volumi relativamente contenuti, se convogliati in canali stretti o ostruiti, possono generare condizioni di elevata pericolosità. L’integrazione tra mappatura ad alta risoluzione e simulazione numerica consente così di identificare bacini critici, pianificare interventi di mitigazione strutturale e non strutturale, e supportare le attività di protezione civile. In conclusione, l’approccio proposto costituisce uno strumento efficace per la geologia applicata, permettendo di passare dall’osservazione dettagliata del territorio alla modellazione predittiva dei processi detritici, con un impatto diretto sulla gestione del rischio in contesti vulcanici caratterizzati da rapida evoluzione morfologica e accessibilità limitata. I risultati ottenuti evidenziano il potenziale dei rilievi LiDAR da drone combinati con analisi multitemporali e modellazione numerica come supporto operativo per la pianificazione di interventi e la riduzione del rischio residuo.