Il progetto roadvibe
Tecnologie spaziali e smartphone per il monitoraggio intelligente delle strade rurali
Le reti stradali rurali ed extraurbane svolgono un ruolo fondamentale per la mobilità locale, l’accesso ai servizi e lo sviluppo economico dei territori. Tuttavia, il monitoraggio dello stato di conservazione delle strade rappresenta ancora oggi una sfida importante per gli enti gestori, soprattutto quando le infrastrutture da controllare sono molto estese e distribuite sul territorio.
Le modalità tradizionali di monitoraggio si basano principalmente su sopralluoghi e campagne di rilievo dedicate. Queste attività permettono di ottenere informazioni dettagliate, ma richiedono tempo, personale e risorse economiche e, proprio per questo motivo, vengono generalmente eseguite con una frequenza limitata. Ne consegue la difficoltà di mantenere una conoscenza costantemente aggiornata delle condizioni dell’intera rete stradale.
In questo contesto nasce ROADVIBE, nell’ambito di un’attività Kick-Start sostenuta dall’Agenzia Spaziale Europea (ESA), come un progetto che mira a valutare la fattibilità di un nuovo servizio digitale per il monitoraggio continuo e ad alta risoluzione delle condizioni della superficie stradale, combinando dati satellitari, misure raccolte dagli smartphone e una piattaforma cloud per l’elaborazione e l’analisi delle informazioni.
Un nuovo approccio al monitoraggio delle infrastrutture stradali
L’idea alla base di ROADVIBE è quella di superare un modello di monitoraggio basato esclusivamente su campagne di rilievo dedicate, introducendo un sistema capace di integrare informazioni provenienti da fonti differenti e operanti a scale diverse.
Da una parte, i dati di Earth Observation permettono di analizzare vaste aree e individuare porzioni della rete che potrebbero presentare fenomeni di degrado o situazioni che richiedono maggiore attenzione. Dall’altra, gli smartphone che viaggiano normalmente a bordo dei veicoli possono diventare veri e propri sensori distribuiti sul territorio, raccogliendo informazioni sulle vibrazioni del veicolo e sulla sua posizione.
L’integrazione di queste due componenti consentirebbe di combinare la grande copertura territoriale delle osservazioni satellitari con misure frequenti e localizzate raccolte direttamente sulla strada.
Dallo spazio alla strada: Earth Observation e GNSS
ROADVIBE sfrutta in particolare due famiglie di tecnologie spaziali: Earth Observation e Satellite Navigation.
Per la componente di osservazione della Terra, il progetto prevede l’utilizzo di immagini radar satellitari SAR, con particolare attenzione ai dati Sentinel-1 e all’elaborazione attraverso tecniche PSInSAR. Questo tipo di analisi può fornire informazioni su fenomeni quali subsidenza e instabilità del terreno che, nel tempo, possono contribuire al deterioramento delle infrastrutture stradali.
La seconda componente è rappresentata dal GNSS. Gli smartphone moderni permettono infatti di accedere non solo alla posizione calcolata dal dispositivo, ma anche alle osservazioni GNSS raw. ROADVIBE studierà l’utilizzo di queste misure per migliorare la geolocalizzazione delle anomalie rilevate durante il movimento del veicolo.
Un ruolo importante sarà inoltre svolto dal Galileo High Accuracy Service (HAS), le cui correzioni potranno essere utilizzate per incrementare l’accuratezza del posizionamento ottenuto con dispositivi mass-market. L’obiettivo dello studio è valutare fino a che punto sia possibile ottenere una localizzazione sufficientemente precisa delle anomalie utilizzando hardware già disponibile a bordo dei veicoli, senza installare costose infrastrutture dedicate.
Lo smartphone come sensore distribuito
Uno degli aspetti più interessanti di ROADVIBE è proprio il ruolo dello smartphone.
Durante il normale movimento di un veicolo, accelerometri e giroscopi registrano continuamente le accelerazioni e le vibrazioni generate dall’interazione tra veicolo e superficie stradale. Analizzando questi segnali è possibile individuare eventi anomali potenzialmente associati alla presenza di buche, irregolarità, fessurazioni o altre forme di degrado della pavimentazione.
Il progetto studierà tecniche di elaborazione del segnale basate su caratteristiche statistiche e spettrali per riconoscere e classificare diversi tipi di eventi. Allo stesso tempo, le osservazioni GNSS permetteranno di associare a ogni anomalia una posizione geografica precisa.
Questo approccio introduce una forma di crowdsourcing passivo: invece di richiedere campagne specifiche di acquisizione, i dati possono essere raccolti durante i normali spostamenti dei veicoli. La disponibilità di un numero elevato di osservazioni nel tempo permetterebbe inoltre di confrontare misure provenienti da dispositivi, veicoli e condizioni differenti, aumentando progressivamente l’affidabilità delle informazioni.
Una piattaforma cloud per trasformare i dati in informazioni
Il cuore dell’architettura ROADVIBE sarà una piattaforma cloud in grado di ricevere, archiviare, elaborare e integrare grandi quantità di dati eterogenei.
Una delle principali sfide tecniche del progetto sarà infatti gestire in maniera scalabile i flussi provenienti potenzialmente da numerosi smartphone distribuiti sul territorio, integrandoli con le informazioni derivate dall’osservazione satellitare. La piattaforma dovrà inoltre aggregare osservazioni raccolte in momenti differenti, filtrare il rumore e trasformare i dati grezzi in informazioni direttamente utilizzabili dai gestori delle infrastrutture.
Tra i risultati previsti dal servizio rientrano:
- mappe georeferenziate delle anomalie della superficie stradale
- indicatori dello stato della pavimentazione a livello di singolo tratto stradale
- mappe di densità delle anomalie
- dashboard e strumenti di analisi per i gestori delle infrastrutture
- layer e dati integrabili all’interno dei sistemi informativi e delle piattaforme di asset management già esistenti
L’obiettivo non è quindi soltanto individuare un’anomalia, ma creare un flusso informativo strutturato che possa supportare concretamente la programmazione degli interventi e la definizione delle priorità di manutenzione.
Un progetto costruito insieme agli utenti
Un elemento centrale di ROADVIBE è il coinvolgimento diretto dei potenziali utilizzatori del servizio.
Lo studio prevede il confronto con enti pubblici responsabili della gestione delle infrastrutture stradali e con aziende che operano nei servizi di manutenzione e gestione delle strade. Tra gli stakeholder coinvolti figurano Provincia di Piacenza e Movyon, che rappresentano due prospettive complementari: quella dell’ente pubblico gestore della rete e quella di un operatore privato del settore.
Attraverso interviste, incontri e momenti di confronto verranno raccolti requisiti relativi, ad esempio, all’accuratezza richiesta, alla frequenza di aggiornamento dei dati, alla copertura territoriale e all’integrazione con i sistemi informativi già utilizzati.
I risultati intermedi dello studio verranno inoltre condivisi con gli utenti, in modo da raccogliere feedback e verificare progressivamente che il servizio proposto risponda a esigenze operative reali.
Il ruolo di Gter
ROADVIBE si inserisce all’interno delle attività di ricerca e sviluppo che Gter porta avanti nel campo del GNSS, della sensor fusion e delle piattaforme geospaziali.
Negli ultimi anni l’azienda ha sviluppato competenze specifiche nell’elaborazione delle osservazioni GNSS raw provenienti da dispositivi mass-market, nell’integrazione tra GNSS e sensori inerziali e nello sviluppo di piattaforme web GIS per la gestione di dati territoriali e infrastrutturali.
ROADVIBE rappresenta quindi un ulteriore passo verso l’utilizzo di tecnologie spaziali e sensori a basso costo per creare servizi scalabili destinati ad applicazioni operative. L’obiettivo dello studio non sarà solamente verificare la fattibilità tecnica della soluzione, ma anche definirne l’architettura, raccogliere i requisiti degli utenti e analizzarne la sostenibilità economica e le possibili evoluzioni future.
Nello sviluppo dello studio, Gter sarà inoltre affiancata da consulenti esterni con competenze specialistiche nei principali ambiti tecnologici del progetto. Massimiliano Chersich e Davide Curone, di YetItMoves, contribuiranno mettendo a disposizione la propria esperienza nell’integrazione di sensori, nella geomatica e nelle tecnologie spaziali. Per la componente di Earth Observation, il progetto si avvarrà della collaborazione di Bruno Aster, di Gisky, che opererà come EO Advisor e sarà responsabile delle analisi basate sui prodotti derivati da dati satellitari SAR.
Conclusione
ROADVIBE esplora un nuovo modello per il monitoraggio delle infrastrutture stradali, nel quale satelliti, smartphone e piattaforme cloud collaborano per trasformare grandi quantità di dati distribuiti in informazioni utili per chi deve gestire e mantenere le strade.
L’integrazione tra Earth Observation, GNSS, Galileo HAS e sensori inerziali potrebbe consentire di aumentare significativamente la frequenza e la copertura del monitoraggio, riducendo al tempo stesso la necessità di campagne di rilievo dedicate.
La sfida del progetto sarà dimostrare che questo approccio può diventare scalabile, affidabile ed economicamente sostenibile, creando le basi per un futuro servizio operativo capace di supportare una manutenzione stradale sempre più preventiva e guidata dai dati.