ARCHAEOGEOPHYSICS, CULTURAL HERITAGE, ENVIRONMENTAL GEOPHYSICS
Laboratorio di Geofisica
La Geofisica per il Patrimonio Culturale è oggi principalmente rivolta alla soluzione di problemi che richiedono una chiara ricostruzione della geometria e delle caratteristiche fisiche dei beni culturali sepolti e del contesto geologico, ambientale e paleoambientale anche ai fini della tutela e della gestione del patrimonio. A questo fine, la ricerca in ISPC è orientata agli sviluppi strumentali e metodologici per applicazioni in ambiente terrestre ed acquatico, con riferimento all’integrazione multi disciplinare e all’utilizzo delle tecniche di Machine Learning per l’analisi e l’interpretazione dei dati geofisici. Le attività di ricerca si svolgono in collaborazione con enti ed istituzioni esterne, come Soprintendenze Archeologiche, Università nazionali e straniere ed Enti locali.
Le competenze e le strumentazioni del laboratorio di Geofisica sede di Lecce sono parte integrante della piattaforma MOLAB dell’infrastruttura ERIHS (European Research Infrastructure of Heritage Science). MOLAB offre accesso libero, su base competitiva, ad un sistema integrato di strumentazioni portatili non invasive per ricerche nell’ambito dell’Heritage Science a ricercatori italiani tramite il nodo ERIHS.it (con il supporto del MUR) ed a ricercatori europei tramite il progetto IPERION HS (con il supporto della Commissione Europea). Il laboratorio inoltre beneficia del finanziamento SHINE (PON-IR) per il potenziamento dei nodi ERIHS.it.
Il laboratorio è strutturato nelle tre sedi di Lecce, Napoli e Roma.
Come contattarci
geolab@ispc.cnr.it
La sede di Lecce
Il laboratorio della sede di Lecce si occupa dei diversi aspetti legati a:
- Indagini geofisiche integrate per studi geologici, geotecnici, idrogeologici ambientali;
- Integrazione di metodi fisici e geofisici per la diagnostica non distruttiva sui Beni Culturali;
- Metodi geofisici applicati all’ingegneria e all’archeologia;
- Acquisizione e trattamento dei dati di sismica a riflessione, a rifrazione e tomografia sismica in trasmissione e rifrazione;
- Sperimentazione di tecniche di visualizzazione 2D e 3D per l’analisi e l’interpretazione di dati geofisici;
- Problemi inversi e modellazione di dati di tomografia sismica, GPR e di resistività elettrica;
- Analisi geostatistica dei dati relativi alla presenza di inquinanti nella falda acquifera e modelli di diffusione di questi ultimi nella falda stessa.
Ha a suo attivo tre brevetti industriali
SISTEMA GEORADAR
SISTEMA DI MONITORAGGIO MULTICANALE PER STRUTTURE MURARIE
SISTEMA GEORADAR STEPPED FREQUENCY RICONFIGURABILE
Sviluppa strumentazione innovativa per la caratterizzazione non-invasiva del patrimonio culturale costruito e per le applicazioni in campo archeologico e non solo.
La strumentazione del laboratorio si basa principalmente sui principi fisici legati allo studio della Terra ed è legata alla misurazione di alcuni parametri fisici che consentono la caratterizzazione 2D, 3D e 4D del sottosuolo ed in genere dei materiali indagati.
La strumentazione è composta da:
- Apparecchiatura digitale per misure con ultrasuoni a contatto, per la caratterizzazione meccanica di provini e campioni di laboratorio di marmo, rocce sedimentarie compatte e calcestruzzo. La strumentazione può essere impiegata anche per indagini non invasive in situ per l’individuazione di disomogeneità e fratture.
- Strumentazione per indagini soniche ed ultrasoniche multicanale a contatto su strutture in muratura finalizzate a qualificare lo stato di conservazione, individuare fessure e valutare il grado di omogenità dei materiali.
- Strumentazione geoelettrica Syscal Kid Switch 24 per il rilevamento e la localizzazione di oggetti sepolti o immersi in strutture murarie
- Microgeoresistivimetro per la diagnostica non-invasiva di strutture murarie (affreschi, mosaici, etc.)
- Sistema georadar impulsato RIS MF Hi-Mod per il rilevamento e la localizzazione di oggetti sepolti o immersi in strutture murarie. Il sistema e’ corredato da quattro antenne a frequenza centrale nominale di 200, 400, 900 e 2000 MHz. Le antenne a 200 e 600 MHz sono posizionate in un’unico box, e il sistema può funzionare ad uno o due canali. Le antenne a 900 e 2000 MHz possono essere usate separatamente o anche insieme in una box, costituendo opzionalmente un ulteriore sistema a due canali in alta frequenza.
- Strumentazione sismica Geode a 24 canali per il rilevamento, la localizzazione di oggetti sepolti e la caratterizzazione fisico-meccanica dei mezzi investigati.
- Strumentazione per il rilievo dei potenziali spontanei per lo studio dello stato di conservazione degli affreschi, intonaci, etc. Tale strumentazione è utilizzata anche per la misura dello stato di corrosione dei ferri alloggiati nel calcestruzzo.
La sede di Napoli
Il laboratorio di Geofisica sede di Napoli ha competenze che consentono non solo l’uso di metodiche standard, nei settori della prospezione geofisica a terra e a mare e del monitoraggio sismologico, ma anche nel progettare esperimenti dedicati, che includono il relativo sviluppo di nuove metodiche e dispositivi di misura idonei alla esecuzione degli stessi (ricerca, sviluppo & innovazione tecnologica).
Le attività di ricerca geofisica sono rivolte principalmente ai seguenti campi di applicazione:
- Studi dei bacini sedimentari e della loro evoluzione paleo-ambientale
- Definizione di strutture sismogenetiche
- Rischio sismico
- Microzonazione sismica (caratterizzazione in termini di parametri geometrici e parametri meccanici)
- Idrogeofisica
- Individuazione e recupero ambientale di aree inquinate
- Metodi geofisici applicati all’archeologia
La strumentazione è composta da
- 8 sismografi GEODE Geometrics (da 24 canali cadauno), 24 bit ad elevata dinamica (144 dB di range dinamico totale – 105 dB istantanei), ampia banda d’ingresso (1.75 Hz – 20 kHz), con velocità di campionamento da 0.02 ms a 16 ms;
- 1 Georesistivimetro SYSCAL-Pro Switch 48 canali; N.2 Georesistivimetro SYSCAL-Pro Switch 96 canali; N.1 SWITCH 120 CH
- 1 Magnetometro ai vapori di Cesio mod. G-858G; N.1 Gradiometer Second Sensor
- 1 GSSI Sir 3000 Acquisitore GPR Monostatico N.1 GSSI Sir 30 Acquisitore GPR Mono/Bistatico, con antenna Georadar RadarTeam SubEcho 40 MHz; Antenna Georadar GSSI mono/bi-statico 100 MHz; Antenna Georadar GSSI 270 MHz
- 1 GPS Omnistar Smart-V1
- 1 Radio Modem Satelline easi 870
- 1 Radio Modem Satelline easi 870
- 1 Gps Stonex S7
- 1 Gps Stonex S9
- 1 Controller Stonex S3
- 1 telecamera da pozzo mod. Wohler Vis 340;
- Generatori di segnale, oscilloscopio digitale ecc.
Il gruppo della sede di Napoli fa parte del Centro di Microzonazione Sismica e le sue applicazioni (Centro MS) che ha fra i suoi obiettivi quello di fornire supporto scientifico e tecnico ai soggetti istituzionalmente interessati alla microzonazione sismica, con particolare riferimento alla pianificazione urbanistica e alle problematiche geologiche, geotecniche e geofisiche connesse all’emergenza sismica.
La sede di Roma
Il laboratorio di Geofisica di Roma, attraverso i progetti attivi sviluppati all’interno dell’istituto ed in collaborazione con partners esterni, ha come obiettivo principale la definizione di un sistema integrato di processi ad alta risoluzione per la conoscenza dei siti archeologici e la caratterizzazione dei manufatti storici, attraverso:
- lo sviluppo di metodologie per il rilevamento ed il trattamento di elementi geometrici e morfologici connessi con il territorio,
- lo sviluppo dei metodi di acquisizione, di elaborazione (tecniche di modellizzazione e/o inversione dei dati) e di rappresentazione ad alta risoluzione dei dati geofisici,
- il confronto e l’integrazione quantitativa dei metodi di prospezione geofisica (magnetometria, resistività ed elettromagnetismo),
- la definizione di un metodo per l’analisi dei fenomeni storico-archeologici a connotazione territoriale, attraverso la correlazione, nella loro connotazione spaziale, di tutti i parametri geometrici, fisici e geofisici misurati.
Il Laboratorio della sede di Roma si avvale delle competenze presenti presso l’ISPC (in Geofisica, Geologia, Informatica, Archeologia, Topografia), congiunte alle competenze di ricercatori associati presenti in gruppi di ricerca universitari.
La strumentazione è composta da
- Strumentazione per Tomografie Elettriche di Resistività, Syscal Junior Switch 72 (IRIS), multicanale per il rilevamento e la localizzazione di strutture sepolte o immerse in elementi murari recenti.
- Sistema Georadar (GPR Ground Penetrating Radar) SIR3000 (GSSI-USA) per il rilevamento e la localizzazione di strutture sepolte o immerse in elementi murari recenti. Il SIR3000 e’ equipaggiato con antenne a frequenza centrale nominale di 35, 70, 300, 400, 900 e 1500 MHz.
- Magnetometro Fluxgate, in configurazione gradiometrica, FM256 (Geoscan Research, UK) per misurare i valori dell’intensità del Campo Magnetico Terrestre (C.M.T.) (o le sue componenti vettoriali) e successivamente analizzarne le variazioni o anomalie. Dall’analisi di queste anomalie è possibile individuare la presenza di formazioni sepolte.
Progetti e attività di ricerca
Sede di Lecce
- SAGACE – Progetto per un Sistema Avanzato di MonitoraGgio AmbiEntale, Avviso INNONETWORK – Sostegno alle attività di R&S per lo sviluppo di nuove tecnologie sostenibili, di nuovi prodotti e servizi.
- IDEHA – Innovazioni per l’elaborazione dei dati nel settore del Patrimonio Culturale, PON Ricerca e Innovazione 2014-2020.
- Melite Civitas Romana Archaeological Project
- DiCeT – LivingLab Di Cultura e Tecnologia, PON Ricerca “Smart Cities & Communities” – Smart Culture e Turismo 2007-2013; Asse II- Azioni Integrate per lo sviluppo sostenibile.
- Pompeii Sustainable Preservation Project in collaborazione con la Fraunhofer Gesellschaft e la Technische Universität di Monaco di Baviera, la Soprintendenza Speciale per i Beni Archeologici di Pompei, Ercolano, Stabia e con il Center for the Study of the Preservation and Restoration of Cultural Property (ICCROM)
Sede di Napoli
- GEOGRID – Tecnologie e sistemi innovativi per l’utilizzo sostenibile dell’energia geotermica, POR FESR CAMPANIA 2014-2020
- I-AMICA, Infrastruttura di Alta tecnologia per il Monitoraggio integrato Climatico-Ambientale, PONa3_00363, Obiettivo Realizzativo 2.3, Monitoraggio dei processi interfaccia terra-aria per la qualità dell’aria e degli ecosistemi agro-forestali e costieri mediante sensoristica innovativa
- Progetto VEL (Valutazione Effetti Locali). Microzonazione sismica del comune di Fivizzano (MS). Regione Toscana
- Progetto AMICUS: Studio della Riduzione degli Inquinanti e della Salvaguardia in Ambiente Costiero in Aree Selezionate della Calabria (PON01_02818/F2)
- URBsit – Valutazione delle pericolosità geologiche del Colle Palatino e alla microzonazione sismica di 3 livello dell’area archeologica comprendente lo stesso colle Palatino, il Foro Romano ed il Colosseo
Sede di Roma
- TERNA – Collaborazione scientifica con Terna Rete Italia S.p.A. per sviluppare indagini archeogeofisiche integrate nell’ambito dell’Archeologia Preventiva.
- IGMAP – Integrated Geophysical Methods for Archaeological Prospection, metodologie geofisiche integrate per la caratterizzazione dei siti archeologici e dei manufatti storici.
- ROME TRANSFORMED, European Research Council programme (ERC).
- INDAGINI GEOFISICHE E GEOLOGICHE NELL’AREA DEL PALAZZO SILVESTRI, RIVALDI (ROMA). Progetto in collaborazione con Direzione Generale Educazione e Ricerca del MIBAC e CNR IGAG.
- INTEGRATED GEOPHYSICAL SURVEYS (GPR AND MAG) AT MONTE ABATONE SITE (CERVETERI). Collaborazione Internazionale con Friedrich-Wilhelms Universitat of Bonn, Università della Tuscia e Università della Campania Luigi Vanvitelli per sviluppare indagini geofisiche estensive ad alta risoluzione integrando i metodi GPR e MAG.
Per approfondimenti su altre attività di ricerca visita la sezione dedicata.
Principali collaborazioni
Enti Pubblici
- Escuela Espanola de Historia y Arqueologia en Roma (EEHAR)
- Heritage Malta
- INGV – Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia (sedi di Napoli e Roma)
- Soprintendenza Archeologia Belle Arti e Paesaggio per le Province Di Brindisi Lecce E Taranto
- Soprintendenza Archeologia Belle Arti e Paesaggio per la città metropolita di Bologna e le province di Modena, Reggio Emilia e Ferrara
- Soprintendenza archeologia, belle arti e paesaggio per l’area metropolitana di Roma, la provincia di Viterbo e l’Etruria meridionale (Roma)
- TERNA Rete Italia S.p.A.
Istituti CNR
- IGAG
- IMAA
- IREA
- INM
- ISMAR
Università
- Australian National University (Australia)
- Dipartimento di Scienze dell’Antichità, Università La Sapienza Roma
- Dipartimento DIATI, Politecnico di Torino
- Dipartimento di Scienze, Università Roma Tre.
- Dipartimento di Storia Archeologia Geografia Arti e Spettacolo (SAGAS), Università di Firenze
- Flinders University (Australia)
- Friedrich-Wilhelms Universitat, Bonn
- Scuola di Specializzazione in Beni archeologici interuniversitaria, Università Suor Orsola Benincasa -Università della Campania “Luigi Vanvitelli”
- Università di Bath, Inghilterra
- Università degli Studi della Calabria
- Università degli Studi di Catania
- Università degli Studi di Napoli, ‘Parthenope’
- Università degli Studi di Napoli, Federico II
- Università di Newcastle, UK
- University of North Alabama, USA
- Universitá di Malta
- Universitá degli Studi del Salento
- Università degli Studi di Siena
- University of South Florida, USA
Principali pubblicazioni
L. Evangelista, F. de Silva, A. d’Onofrio, V. Di Fiore, F. Silvestri, A. Scotto di Santolo, G. Cavuoto, M. Punzo, D. Tarallo, Application of ERT and GPR geophysical testing to the subsoil characterization of cultural heritage sites in Napoli (Italy), “Measurement. Journal of the International Measurement Confederation”, 104, 2017.
V. Di Fiore, G. Cavuoto, M. Punzo, D. Tarallo, N. Pelosi, L. Giordano, I. Alberico, E. Marsella, S. Mazzola, Joining Up Land and Marine Seismic Data: Case Study from Procida and Ventotene Islands (Tyrrhenian Sea, Italy), “Geophysics”, 80, 6, 2015.
V. Di Fiore, G. Cavuoto, D. Tarallo, M. Punzo, L. Evangelista, Multichannel Analysis Surface Wave and Downhole Tests in the Archeological “Palatine Hill and Colosseum” Area (Rome, Italy): Evaluation and Influence of 2D Effects on the Shear Wave Velocity, “Surveys in Geophysics”, 37, 3, 2016, 625-642.
D. Goodman, S. Piro, GPR Remote sensing in Archaeology, Springer, 2013.
G. Leucci, Nondestructive Testing for Archaeology and Cultural Heritage: A Practical Guide and New Perspective, Springer, 2019.
G. Leucci, Advances in Geophysical Methods Applied to Forensic Investigations: New Developments in Acquisition and Data Analysis Methodologies, Springer, 2020.
G. Leucci, L. De Giorgi, I. Ditaranto, F. Giuri, I. Ferrari, G. Scardozzi, New Data on the Messapian Necropolis of Monte D’Elia in Alezio (Apulia, Italy) from Topographycal and Geophysical Surveys, “Sensors”, 19, 16, 3494, 2019, 1-26.
S. Piro, I. Haynes, P. Liverani, D. Zamuner, Ground Penetrating Radar Survey in the Saint John Lateran Basilica, in L. Bosman, I.P. Haynes, P. Liverani (eds.), The Basilica of Saint John Lateran to 1600, London, Cambridge University Press, 2020, pp. 52-70.
S. Piro, E. Papale, D. Zamuner, M. Kuculdemirci, Multimethodological Approach to Investigate Urban and Suburban Archaeological Sites, in R. Persico, S. Piro, N. Linford (eds.), Innovation in Near Surface Geophysics. Instrumentation, Application and Data Processing Methods, Elsevier, 2019, 461-504.
