Environmental monitoring through remote sensing time-series analysis and field and drone survey using the phytosociological method

Phytosociology plays a crucial role in the classification of vegetation and in the identification and diagnosis of habitats outlined in Annex I of the Habitat Directive. Therefore, phytosociological mapping of vegetation, such as that of plant associations, is fundamental not only for accurately representing the distribution of habitats but also for defining effective strategies aimed at their conservation and that of biodiversity in Europe. Furthermore, the periodic updating of these maps is essential for the continuous monitoring of biodiversity, providing a detailed picture of environmental changes and the health status of ecosystems. Despite its importance, conventional methods of phytosociological mapping, which predominantly rely on field surveys and aerial orthophoto interpretations, suffer from limitations due to their subjective nature and high costs. These factors compromise their ability to provide consistent and timely updates, which are crucial for effective monitoring of the health of plant communities and thus of habitats. The recent introduction of remote sensing in this field has revolutionized the production of vegetation maps, offering a global, continuous, and detailed view of the territory, significantly improving the efficiency and accuracy of the process. However, despite these advantages, the quality of these maps heavily depends on the availability of accurate and well-distributed reference data, the collection of which remains a substantial challenge today. In response to these limitations, this thesis introduces innovative strategies that support and enhance traditional data collection. Among these, the development of standardized protocols for the use of drones, specifically aimed at collecting vegetation data. This thesis demonstrates that standardized use of drones can significantly improve the timing of vegetation data collection, greatly expanding both the quantity and spatial distribution of the data, thus effectively integrating and enriching traditional vegetation studies. This thesis asserts that this innovative method can respond swiftly and effectively to the challenges posed by European environmental policies, highlighting the revolutionary potential of new technologies in the field of conservation.

La fitosociologia svolge un ruolo cruciale nella classificazione della vegetazione e nell'identificazione e diagnosi degli habitat delineati nell'Allegato I della Direttiva Habitat. Pertanto, la mappatura fitosociologica della vegetazione, come quella delle associazioni vegetali, è fondamentale non solo per rappresentare accuratamente la distribuzione degli habitat, ma anche per definire strategie efficaci mirate alla loro conservazione e a quella della biodiversità in Europa. Inoltre, l'aggiornamento periodico di queste mappe è indispensabile per il monitoraggio continuo della biodiversità, fornendo un quadro dettagliato delle variazioni ambientali e dello stato di salute degli ecosistemi. Nonostante la sua importanza, i metodi convenzionali di mappatura fitosociologica, che si affidano prevalentemente a rilievi sul campo e interpretazioni di ortofoto aeree, soffrono di limitazioni dovute alla loro natura soggettiva e ai costi elevati. Questi fattori compromettono la loro capacità di fornire aggiornamenti consistenti e tempestivi, essenziali per un monitoraggio efficace dello stato di salute delle comunità vegetali e dunque degli habitat. La recente introduzione del telerilevamento in questo campo ha rivoluzionato la produzione delle mappe di vegetazione, offrendo una visione globale, continua e dettagliata del territorio, migliorando significativamente l'efficienza e l'accuratezza del processo. Nonostante questi vantaggi però, la qualità di queste mappe dipende fortemente dalla disponibilità di dati di riferimento accurati e ben distribuiti nel territorio, la cui raccolta rimane oggi una sfida sostanziale. In risposta a tali limitazioni, questa tesi introduce strategie innovative che supportano e potenziano la raccolta tradizionale di dati di riferimento. Tra questi, lo sviluppo di protocolli standardizzati per l'uso dei droni, specificamente orientati alla raccolta di dati vegetazionali. Questa tesi dimostra che l'uso standardizzato di droni è in grado di apportare miglioramenti significativi nei tempi di raccolta dei dati vegetazionali espandendo notevolmente la loro quantità e distribuzione spaziale, e dimostrando di poter dunque integrare ed arricchire efficacemente gli studi tradizionali sulla vegetazione. Questa tesi afferma che tale metodo innovativo è in grado di rispondere in modo rapido ed efficace alle sfide poste dalle politiche ambientali europee, evidenziando il potenziale rivoluzionario delle nuove tecnologie nel campo della conservazione.