Copyright 2004 © Rodolfo Soncini Sessa.

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1 Copyright 2004 © Rodolfo Soncini Sessa.
P04 Progetto Amu Darja Rodolfo Soncini Sessa MODSS Copyright 2004 © Rodolfo Soncini Sessa. R. Soncini Sessa, MODSS, 2004

2 Uso di immagini satellitari nella regolazione dell’Amu Darja
R. Soncini Sessa, MODSS, 2004

3 Uzbekistan Samarcanda Lago Aral Amu Darja Amu Darja
Per le foto si ringrazia: Samarcanda Amu Darja R. Soncini Sessa, MODSS, 2004

4 A causa delle elevate temperature, la risalita capillare dell’acqua fornita in eccesso provoca la formazione di una crosta salina che rende sterile il terreno. Le acque dell’Amu Darja sono regolate da un serbatoio ed utilizzate per alimentare un esteso sistema di irrigazione a valle. Amu Darja Lago Aral Per le carte si ringrazia: R. Soncini Sessa, MODSS, 2004

5 A causa delle elevate temperature, la risalita capillare dell’acqua fornita in eccesso provoca la formazione di una crosta salina che rende sterile il terreno. E’ quindi necessario fornire esattamente l’acqua richiesta dalle coltivazioni. La domanda dipende sia dalla temperatura, sia dallo stato vegetativo delle colture. Per conoscere quest’ultimo si pensa di impiegare un satellite, che rileva l’area della superficie fogliare delle piante ogni 15 giorni; queste misure sono affette da un errore bianco, con media nulla e varianza nota). Le acque dell’Amu Darja sono regolate da un serbatoio ed utilizzate per alimentare un esteso sistema di irrigazione a valle. Amu Darja Lago Aral Per le carte si ringrazia: Progettare la politica di regolazione del sistema (passo giornaliero). R. Soncini Sessa, MODSS, 2004

6 La PIP MODSS Portatori PIANIFICAZIONE si no
0. Ricognizione e obiettivi MODSS 1. Definizione delle azioni 2. Definizione di criteri e indicatori 3. Identificazione del modello 4. Progetto delle alternative Portatori 5. Stima degli effetti 6. Valutazione delle alternative 8. Mitigazione e compensazione 7. Comparazione e negoziazione si Cercare ancora? Alternative di compromesso no 9. Scelta politica Alternativa di miglior compromesso La PIP R. Soncini Sessa, MODSS, 2004

7 0. Ricognizione e obiettivi
PIANIFICAZIONE 0. Ricognizione e obiettivi Comprensione del Sistema Identificazione dei Portatori Definizione del sistema nel tempo e nello spazio Analisi istituzionale e legale Obiettivi del problema Portatori R. Soncini Sessa, MODSS, 2004

8 Descrizione del sistema
Il sistema è composto da un serbatoio (equivalente, per semplicità didattica ne consideriamo uno solo, in realtà sono più di uno) che regola l’acqua destinata ai distretti irrigui nella zona di Samarcanda. Lago D’Aral R. Soncini Sessa, MODSS, 2004

9 Descrizione del sistema
Se si fornisce troppa acqua al distretto vi è il rischio che il terreno irrigato subisca un processo di “salinizzazione” e di conseguenza diventi sterile. Lago D’Aral Bisogna fornire alle piante solo l’acqua che è richiesta dai loro processi biologici R. Soncini Sessa, MODSS, 2004

10 Un vantaggio… Si ha a disposizione un satellite che rileva lo stato vegetativo delle piante (ad esempio l’area della superficie fogliare). Vediamo meglio come avviene tale operazione. R. Soncini Sessa, MODSS, 2004

11 Rilevazione dati Il satellite percorre ogni giorno una serie di orbite regolari durante le quali viene rilevato lo stato vegetativo delle superfici precedentemente richieste. Il sorvolo è ripetuto ogni 15 giorni. 185 km.

12 Informazioni trasmesse
Rilevazione dati Informazioni trasmesse Le informazioni rilevate sono trasmesse a una stazione a terra dove vengono decodificate e trasformate in immagini leggibili. La loro qualità è legata alla lunghezza d’onda scelta per far risaltare meglio il fenomeno scelto. La misura è affetta da un errore casuale, bianco, a media nulla e varianza nota Stazione ricevente 185 km.

13 LANSAT TM Image of Karshi Pilot Area, 2000
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14 Kashkadarya Region: salinizzazione del suolo
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15 Portatori Poiché si tratta di ridurre lo spreco di risorsa l’unico utente che potrebbe essere negativamente influenzato è l’utente irriguo. Gli effetti sugli altri (Ambiente e Portatori di interesse del lago d’Aral) possono essere solo positivi e quindi, in prima istanza, possiamo evitare di considerarli. R. Soncini Sessa, MODSS, 2004

16 PIANIFICAZIONE 0. Ricognizione e obiettivi MODSS 1. Definizione delle azioni 2. Definizione di criteri e indicatori 3. Identificazione del modello 4. Progetto delle alternative La modifica dell’attuale politica di regolazione del serbatoio è l’unica azione considerata. Portatori 5. Stima degli effetti 6. Valutazione delle alternative 8. Mitigazione e compensazione 7. Comparazione e negoziazione si Cercare ancora? Alternative di compromesso no 9. Scelta politica Alternativa di miglior compromesso La PIP R. Soncini Sessa, MODSS, 2004

17 Portatori e Criteri L’unico Portatore, l’utente irriguo, valuta le alternative in base alla produzione sostenibile che è a sua volta legata a due diversi criteri di secondo livello, a cui corrispondono due indicatori: entità del raccolto => deficit di fornitura salinizzazione del terreno => eccesso di fornitura R. Soncini Sessa, MODSS, 2004

18 Formalizzazione degli indicatori
deficit di fornitura COSTO PER PASSO: gt+1 qt+1 eccesso di fornitura Wt+1 COSTO PER PASSO: NB: non conviene utilizzare un unico costo, per esempio perché è essenziale poter distinguere tra deficit ed eccesso di fornitura. R. Soncini Sessa, MODSS, 2004

19 La PIP MODSS Portatori PIANIFICAZIONE si no
0. Ricognizione e obiettivi MODSS 1. Definizione delle azioni 2. Definizione di criteri e indicatori 3. Identificazione del modello 4. Progetto delle alternative Portatori 5. Stima degli effetti 6. Valutazione delle alternative 8. Mitigazione e compensazione 7. Comparazione e negoziazione si Cercare ancora? Alternative di compromesso no 9. Scelta politica Alternativa di miglior compromesso La PIP R. Soncini Sessa, MODSS, 2004

20 Modello del sistema L’individuazione dei componenti e l’identificazione dei loro modelli è del tutto standard, R. Soncini Sessa, MODSS, 2004

21 Con questo modello otterremmo un politica di regolazione della forma :
Modello del sistema Afflussi: AR(0) at+1 Evaporazione: AR(0) et+1 Serbatoio: rt+1 Traversa irrigua: Sviluppo colture: Domanda idrica: Temperatura: AR(1) Con questo modello otterremmo un politica di regolazione della forma : ut = mt ( st , it , Tt ) it ? R. Soncini Sessa, MODSS, 2004

22 Modello del sistema L’individuazione dei componenti e l’identificazione dei loro modelli è del tutto standard, eccezion fatta per quanto riguarda la misura dello stato vegetativo delle colture tramite il satellite ... R. Soncini Sessa, MODSS, 2004

23 … da descrivere così It = it + eIt Osservazione
Distinguere lo stato vegetativo delle piante it Lago D’Aral dalla misura It Stazione ricevente It stato vegetativo it Detto eIt l’errore, la misura è descritta dall’equazione It = it + eIt R. Soncini Sessa, MODSS, 2004

24 Con questo modello otterremmo un politica di regolazione della forma :
Modello del sistema Afflussi: AR(0) at+1 Evaporazione: AR(0) et+1 Serbatoio: rt+1 Traversa irrigua: Sviluppo colture: Domanda idrica: Temperatura: AR(1) Con questo modello otterremmo un politica di regolazione della forma : ut = mt ( st , it , Tt ) Misura satellite: R. Soncini Sessa, MODSS, 2004

25 Stimatore dello stato Sviluppo colture: Misura satellite:
Stato non-misurabile per errore-misura Costruire uno stimatore dello stato: filtro di Kalman esteso STIMA DELLO STATO Il guadagno kt è calcolato come spiegato in A2.3.4 R. Soncini Sessa, MODSS, 2004

26 Stimatore + controllo Stimatore dello stato Controllore Così facendo le prestazioni sono quasi uguali a quelle della stessa politica con stato misurato. Vedi Par MODSS R. Soncini Sessa, MODSS, 2004

27 Con questo modello otterremmo un politica di regolazione della forma :
Modello del sistema Afflussi: AR(0) at+1 Evaporazione: AR(0) et+1 Serbatoio: rt+1 Traversa irrigua: Sviluppo colture: Potremmo procedere così? Domanda idrica: Temperatura: AR(1) Con questo modello otterremmo un politica di regolazione della forma : ut = mt ( st , it , Tt ) Misura satellite: R. Soncini Sessa, MODSS, 2004

28 Con questo modello otterremmo un politica di regolazione della forma :
Modello del sistema Afflussi: AR(0) at+1 Evaporazione: AR(0) et+1 Serbatoio: rt+1 Traversa irrigua: Sviluppo colture: Domanda idrica: Temperatura: AR(1) Con questo modello otterremmo un politica di regolazione della forma : ut = mt ( st , it , Tt ) ut = mt ( st , It , Tt ) Misura satellite: R. Soncini Sessa, MODSS, 2004

29 Il disturbo STRADA CHIUSA!!
Il vettore dei disturbi non è bianco! a causa delle variabili Attenzione STRADA CHIUSA!! R. Soncini Sessa, MODSS, 2004

30 La PIP MODSS Portatori PIANIFICAZIONE si no
0. Ricognizione e obiettivi MODSS 1. Definizione delle azioni 2. Definizione di criteri e indicatori 3. Identificazione del modello 4. Progetto delle alternative Portatori 5. Stima degli effetti 6. Valutazione delle alternative 8. Mitigazione e compensazione 7. Comparazione e negoziazione si Cercare ancora? Alternative di compromesso no 9. Scelta politica Alternativa di miglior compromesso La PIP R. Soncini Sessa, MODSS, 2004

31 Formalizzazione degli Obiettivi
deficit di fornitura COSTO PER PASSO: OBIETTIVO: eccesso di fornitura COSTO PER PASSO: OBIETTIVO: R. Soncini Sessa, MODSS, 2004

32 Progetto della politica (fuori linea)
Aggregazione dei costi per passo: l fissato Attraverso l’algoritmo TDC calcoliamo il valore della funzione di Bellman per ogni istante di tempo del ciclo: Otteniamo così una successione nel tempo di matrici a tre dimensioni ( st , It , Tt ), che costituiscono la politica cercata R. Soncini Sessa, MODSS, 2004

33 Una difficoltà …? La politica ottenuta sembrerebbe essere utilizzabile solo se l’informazione It è disponibile con frequenza giornaliera. Che fare dato che il satellite passa solo ogni 15 giorni? FALSO PROBLEMA NOTA: la dinamica della stima senza misura è la dinamica di it. Lo stimatore anche in assenza di misura continua a fornire una stima: Al passaggio del satellite Gli altri giorni R. Soncini Sessa, MODSS, 2004