Design with Ecosystem Services: integrating spatial-explicit valuation models of natural resources in the landscape design process

La tesi affronta il problema di come impostare la progettazione del paesaggio a partire dalle indagini sulle risorse naturali presenti nel territorio, percorrendo l’ipotesi di collegare le attuali metodologie di valutazione dei servizi ecosistemici (ES) derivanti dall’ecologia, con gli aspetti più operativi tipici delle discipline progettuali. Lo scopo è arrivare alla costituzione di un modello in grado di restituire una elaborazione spazio-esplicita di dati derivanti sia dai piani che dalle valutazioni dei servizi ecosistemici. Il primo capitolo si concentra sul concetto di valore, rielaborando l'idea dal punto di vista della progettazione del paesaggio. La ricerca arriva a determinare una nuova definizione di valore - il Project-Centric Value - che esprime la dipendenza del giudizio di valore della risorsa naturale, rispetto all’obiettivo progettuale in cui viene contestualizzata. Nel secondo capitolo vengono stabilite le basi per un modello integrato di valutazione, partendo da un'esposizione critica delle attuali metodologie di valutazione dei SE. Le metodologie sono analizzate non solo in base alla loro efficacia nel monitoraggio delle risorse naturali, ma anche in base all'opportunità di essere integrate in un modello in grado di generare un progetto di paesaggio. La ricerca individua nelle analisi biofisiche condotte su griglie spazialmente esplicite come lo strumento più efficace per affrontare il problema del modello. Inoltre, la scelta della metodologie biofisiche è motivata dalla possibilità di generare una mappatura spaziale per ogni ES indagato (che può essere elaborata in ambiente GIS), che permette sovrapposizioni tematiche delle risorse compatibili con altri strati progettuali. Il terzo capitolo esplora tre possibili modelli per attuare la valutazione integrata: il primo definisce un modello comparativo, che prevede il confronto diretto tra progetti opposti di trasformazione del paesaggio, misurando quantitativamente il loro impatto sui ES. Tale modello ottiene attraverso un confronto tra misure quantitative dei singoli servizi ecosistemici e costituisce lo stato dell'arte della letteratura in ambito ecologico. La natura quantitativa del modello non consente di processare tra loro i dati. Il secondo modello propone un processo elicitativo basato sul Project-Centric Value, che include il progetto come parte attiva della valutazione delle risorse naturali, attraverso la formulazione di un'interrogazione basata sugli obiettivi del progetto. Il terzo modello costituisce il punto di arrivo di questo lavoro e considera la piena integrazione tra dati territoriali e indicatori ambientali. Viene discussa l'integrazione dell'azione progettuale nel modello, attraverso l'inclusione del processo di costruzione di scenari. La tesi sostiene l’ipotesi secondo la quale la gestione della relazione tra gli strati considerati - che si realizza applicando coefficienti alle valutazioni - costituisce un elemento cruciale nella gestione dei risultati. Viene quindi sostenuta la tesi che i coefficienti di ponderazione possono fungere da veri e propri strumenti di progettazione, in grado di guidare le analisi nella formulazione del progetto. La tesi propone una metodologia per sviluppare il modello di valutazione, con l'obiettivo di determinare una valutazione spaziale esplicita dei SE, basata sul valore centrato sul progetto. Il modello si basa su un ambiente GIS, viene descritto come i dati vengono inseriti e gestiti dal software e viene discusso il problema dell'incertezza dei risultati. Gli ultimi capitoli della tesi (capitoli 5 - 6 - 7) sono dedicati allo sviluppo di un caso studio relativo al Delta del Po, che si basa su 6 valutazioni quantitative di ES, 4 valutazioni qualitative di ES e 5 livelli conoscitivi riferiti alla gestione e pianificazione del territorio. La tesi illustra il caso di studio impostando i 3 modelli, offrendo una panoramica dei possibili vantaggi e svantaggi di ciascun modello.

The thesis addresses the problem of how to set up a landscape design starting from investigations of the natural resources in a territory. The aim is to this connect the current methodologies for evaluating Ecosystem Services (ES) - which are derived from ecology - with technical aspects coming from urban planning and landscape design, in order to process the information in a single model, able to produce a spatial-explicit outcome. The first chapter focuses on the notion of value. The study arrives at a definition of a new concept - the Project-Centric Value – which expresses the dependence of the ES valuation in regard to the scope of the project in which the assessment is contextualized. The second chapter aims to establish the basis for an integrated valuation model, based on a critical exposition of the current ES valuation methodologies. The methodologies are analyzed not only under their effectiveness in monitoring natural resources, but also according to the opportunity of incorporating them in a model able to generate a landscape project. The research identifies the biophysical analyses - performed on spatially-explicit grids - as the most effective tool for addressing the problem presented. The selection of biophysical methodology is motivated by the possibility of generating a spatial-explicit description of each of the ES investigated - which can be processed in a GIS environment - creating the opportunity to produce thematic overlays of resources that are compatible with other design layers. The third chapter explores three suitable models for the integration: the first model defines a quantitative approach, which involves the direct comparison of opposing project transformation of the landscape. This is achieved through a comparison of quantitative ES indicators and it constitutes the state of the art in ecological science. Despite this model can produce discrete and precise inputs, it does not allowed an integration with other analysis coming from urban planning. The second model propose an elicitative process based on the Project-Centric Value, which includes the concept of design as an active part of the valuation of the natural resources, through the formulation of an interrogation based on the project objectives, which open to the possibility to integrate and process together different ES. The third model aims to integrate the model with the urban planning tools, by exploring the possibility of obtaining a single evaluation model capable of integrating both natural resources and social aspect coming from urban planning. It is also discussed the integration of design action into the model, through the inclusion of the scenario building process. The thesis supports the argument that the management of the relationship between the layers of information - which is accomplished by applying coefficients to the assessments - constitutes a crucial element in the results management. The thesis illustrates how the weighting coefficients can serve as real design tools, capable of guiding the analyses in the formulation of the project, is therefore supported. The thesis develop an integrated valuation process, with the goal of determining a spatial explicit ES valuation, based on the Project-Centric value. The model is based on a GIS environment, it is than described how the data are inserted an managed by the software and it also discussed the problem of uncertainness related to the results. The last parts of the thesis (chapter 5 – 6 – 7 ) are dedicated to the development of a case study related to the Po River Delta, which is based on 6 quantitative ES valuations, 4 qualitative ES valuations, and 5 additional layers which represent the urban planning side. The thesis unfolds the case study by setting up the 3 models, offering an overview of the possible pros and cons of each model. Possible limitations and developments are than discussed in the last chapter.