Da circa 30 anni l’Unione Europea promuove l’introduzione del cosiddetto “fermo biologico” per proteggere le risorse ittiche marine. Questo strumento prevede la sospensione di molte attività di pesca professionale per periodi che variano dai 30 ai 43 giorni, a seconda delle zone geografiche e delle tipologie di pesca, consentendo alla fauna ittica di rigenerarsi e riprodursi.
Una delle sfide da affrontare in questo contesto è l’implementazione di un monitoraggio efficace e a basso costo delle zone in cui la pesca è vietata, al fine di identificare eventuali pescherecci che violano tali restrizioni.
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SAR e AIS: tecnologie chiave del progetto
A questo scopo, le tecnologie spaziali di osservazione della Terra, associate ai sistemi di tracciamento in mare risultano particolarmente interessanti per scoprire eventuali attività illegali. In particolare, il SAR (Synthetic Aperture Radar) viene attivamente impiegato per rilevare la presenza di navi in mare. I pescherecci, essendo costruiti in materiale metallico, riflettono il segnale radar, rendendoli facilmente individuabili anche in mare aperto. Il vantaggio del SAR è la sua capacità di operare in qualsiasi condizione, sia di giorno che di notte, e con qualsiasi condizione meteorologica.
Spostandosi sulle tecnologie terrestri, il sistema AIS (Automatic Identification Systems) integra i dati satellitari per l’individuazione delle cosiddette “dark vessel” cioè imbarcazioni che non segnalano autonomamente la propria posizione in mare. Tale sistema è stato inizialmente sviluppato come strumento per evitare le collisioni tra navi in mare, ma è stato successivamente utilizzato anche per scopi di monitoraggio e intelligence marittima. Infatti, i transponder AIS trasmettono la posizione, la rotta, la velocità e altri dati identificativi di una nave, consentendone il tracciamento.
Ambito di applicazione: Il progetto Space2Sea
Il progetto Space2Sea, finanziato dal Programma Regionale POR FESR 2021-2027 della Regione Lazio, mira a fornire una piattaforma basata su tecnologie satellitari dedicata al monitoraggio delle risorse marine. È stata progettata affinché sia espandibile tramite nuovi servizi ed integrata con un sistema di blockchain per la condivisione certificata delle informazioni e dei risultati delle analisi.
Il progetto Space2Sea, si propone di sviluppare una piattaforma tecnologica innovativa attraverso cui erogare servizi specifici dedicati alla salvaguardia e alla valorizzazione delle risorse del mare. Il progetto si basa su tecnologie satellitari, blockchain e di tracciamento delle imbarcazioni per il monitoraggio e la protezione delle risorse costiere e marine. Realizzato da Digimat SpA in partnership con Infoteam srl ed il Consiglio Nazionale delle Ricerche – Istituto sull’Inquinamento Atmosferico, il progetto si allinea alla Strategia di Specializzazione Intelligente Regionale (RIS3) allo scopo di realizzare un monitoraggio permanente e a basso costo.
La piattaforma, in corso di realizzazione, è stata progettata per realizzare un modello digitale del mare ristretto alle aree oggetto di sperimentazione basato su un data lake che si integra con le missioni spaziali. Inoltre, è stata predisposta la futura integrazione di 3 servizi legati al Monitoraggio delle aree in fermo biologico, al Tracciamento della pesca e certificazione delle aree di provenienza e al Monitoraggio e salvaguardia dell’ambiente marino e costiero.
Sviluppo del servizio S1: Monitoraggio delle aree in fermo biologico
Grazie a queste tecnologie abilitanti, è in corso di sviluppo il servizio “S1” il cui obiettivo è generare un report giornaliero per l’identificazione di pescherecci di dimensioni superiori ai 10 metri presenti nelle aree interdette durante il fermo biologico, fornendo informazioni precise sulla loro posizione, l’orario di rilevamento e le dimensioni.
La possibilità di individuare una nave all’interno di un’area interdetta è limitata dal fatto che i satelliti utilizzabili non sono stazionari, ma orbitano intorno alla Terra seguendo traiettorie polari. Di conseguenza, la rilevazione può avvenire solo quando il satellite sorvola l’area soggetta al fermo biologico. I tempi medi di rivisitazione della stessa area possono variare di molto in base alla missione utilizzata passando da poche ore a un giorno. In questo contesto, è cruciale monitorare la presenza di nuovi dati costantemente e utilizzare i dati AIS per il duplice scopo di identificare imbarcazioni non tracciate e allargare il loro riconoscimento ad un certo numero di ore precedente e successivo al passaggio del satellite analizzando le loro traiettorie.
Il processo di individuazione delle imbarcazioni inizia con il download del dato satellitare tramite un software che ne verifica la presenza a intervalli regolari sull’area di interesse. Tali dati consistono in immagini georeferenziate, che vengono poi elaborate mediante algoritmi di machine learning allo scopo di identificare potenziali obiettivi. Questi algoritmi sono progettati per riconoscere le imbarcazioni ignorando lo sfondo dell’immagine, le aree di terra ed eventuali infrastrutture marittime, facilitando l’identificazione di navi non registrate o nascoste.
Il passo successivo prevede la correlazione tra le imbarcazioni individuate e le posizioni note delle navi dotate di AIS. Questo processo deve considerare l’incertezza legata alle posizioni rilevate dai satelliti e le eventuali lacune nei dati di tracciamento delle imbarcazioni. Il risultato finale è la produzione di due elenchi: uno contenente le rilevazioni di imbarcazioni provenienti dal dato satellitare abbinate alle posizioni AIS delle navi, l’altro contenente le rilevazioni non abbinate. Sulle imbarcazioni relative alla prima lista si potrà determinare se nell’intervallo temporale preso in esame la nave abbia o meno intersecato le aree protette, mentre le altre potranno solo essere identificate come “possibili imbarcazioni non tracciate”. Infatti, non è possibile verificare che la nave sia davvero una “dark vessel” senza un riscontro immediato in mare.
Questo strumento potrebbe, pertanto, contribuire a garantire il rispetto delle norme e la tutela delle risorse marine, promuovendo pratiche di pesca legali e sostenibili.
Il futuro del monitoraggio del fermo biologico con Space2Sea
Il servizio S1 combina immagini di telerilevamento con dati spaziotemporali AIS per identificare navi in aree di fermo biologico e le cosiddette “navi oscure”, fornendo una soluzione avanzata per migliorare il monitoraggio e la gestione delle attività marittime. La soluzione include un modello di machine learning ottimizzato per il rilevamento di navi e un algoritmo di abbinamento AIS. Il software sarà completato nei prossimi mesi e testato su dati Sentinel-1, mentre i test preliminari sono già in corso e stanno producendo promettenti risultati. Prospettive future per questo sistema potranno includere l’integrazione di altri servizi, ad esempio la rilevazione di macchie d’olio in mare e il matching con imbarcazioni sospette che scaricano petrolio.
