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Introduzione alle tecnologie applicate allo studio della evoluzione ambientale
Maurizio Fea
La creazione del geoide dalle misure altimetriche,orbita dopo orbita
Introduzione alle tecnologie applicate allo studio della evoluzione ambientale
Maurizio Fea
Il Radar per generare immagini non pu invece illuminare verticalmente (nadir) il territorio
perch
rimarrebbe lambiguit
di posizione degli oggetti che si trovano su ogni
circonferenza concentrica che si allarga man mano che limpulso radar sferico tocca la
superficie terrestre:
infatti, le eco di questi oggetti tornerebbero tutte allo stesso istante (stessa distanza) al sensore e sarebbe impossibile identificare
leco di un singolo oggetto.
Quindi, il radar per generare immagini illumina il territorio in direzione obliqua, trasversalmente alla
direzione di volo
Introduzione alle tecnologie applicate allo studio della evoluzione ambientale
Maurizio Fea
Radar a Sintesi
dApertura
(SAR) dei satelliti
ERS
Geometria
dosservazione
Introduzione alle tecnologie applicate allo studio della evoluzione ambientale
Maurizio Fea
R
Il Radar illumina
un oggetto
T0tempo
Introduzione alle tecnologie applicate allo studio della evoluzione ambientale
Maurizio Fea Speckle: rumore
moltiplicativo
RSAT standard image
Scientific
American
Qualit
dellimmagine: la radiometriaLuce coerente
e rumore
(speckle)
Luce casuale: risultato
deterministico Luce deterministica: risultato
casuale
Introduzione alle tecnologie applicate allo studio della evoluzione ambientale
Maurizio Fea
5
10
15
510
15
0azimu
t
distanza
azimut en pixels de nb.
dB0
dB- 3
ar
azim
utdistance en pixels de nb.
dB0
dB-3
drdi
stan
za
risoluzione
Geometria: la risposta
allimpulso
la risoluzione
geometrica
Introduzione alle tecnologie applicate allo studio della evoluzione ambientale
Maurizio Fea
Parametri fisici che determinano la eco del SARIl
coefficiente di retrodiffusione
0
il parametro che rappresenta lintensit
del segnale
retrodiffuso
dagli oggetti illuminati dagli impulsi del SAR (i primi chiamati spesso bersagli radar), quando il segnale
stato calibrato.
Il valore di
determinato dalle seguenti caratteristiche fisiche del territorio e degli oggetti presenti sulla sua superficie:-
geometriche, cio
dalla
rugosit della superficie illuminata, vale a diredal confronto della dimensione delle asperit
presenti con la lunghezzadonda
degli impulsi del SAR
-
elettriche, cio
legate alla costante dielettrica del bersaglio, la quale
a sua volta dovuta a:-
conduttivit elettrica del bersaglio (alta per materiale ferroso, bassa per materiale legnoso o gommoso)
-
umidit della sua superficie (a causa dellalta conduttivit
dellacqua unasuperficie umida ha unalta reattivit, quindi anche la gomma o il legnoquando sono bagnati presentano una forte interazione con gli impulsi delSAR che li illuminano)
Introduzione alle tecnologie applicate allo studio della evoluzione ambientale
Maurizio Fea
Generazione del segnale retrodiffuso
del SARInterazione con il terreno e parametri geometrici: rugosit
Quando limpulso del SAR illumina una superficie, esso interagisce con essa ed in particolare con le asperit
che la compongono.
Se d
la dimensione tipica di tali asperit
e
la lunghezza donda utilizzata dal SAR, si hanno i risultati seguenti:
d
Introduzione alle tecnologie applicate allo studio della evoluzione ambientale
Maurizio Fea
Generazione del segnale retrodiffuso
del SARParametri geometrici:
langolo dincidenza localeA parit
di tipo di terreno e di angolo dilluminazione del SAR, leco
varia in funzione dellangolo dincidenza locale :
al diminuire di
leco aumenta dintensit
(pendenze sopravvento)
quando
= 0
lintensit
delleco retrodiffusa
massima (effetto speculare)
allaumentare di
diminuisce leco di ritorno al SAR (pendenze sottovento)
quando /2
(90) nella direzione sottovento, la pendenza
in ombra, valea dire che gli impulsi del SAR non possono illuminarla: eco nulla (
= 0) perassenza totale di energia sulla pendente e impossibilit
di generare uneco.
Quindi la stessa
superficie appare sullimmagine con un valore di
e un tono di grigio diversi in funzione dellangolo dincidenza locale!
= 0
Introduzione alle tecnologie applicate allo studio della evoluzione ambientale
Maurizio Fea
Unimmagine SAR
un insieme di pixels
caratterizzati da valori di ampiezza e fase
Ampiezza
Dati del SARDati del SAR
Fase
(conosciuta
con modulo 2)
RLa fase
legata alla distanza sensore-bersaglio
Introduzione alle tecnologie applicate allo studio della evoluzione ambientale
Maurizio Fea
SAR MICROONDE vs
OTTICO
OTTICO
SAR
(C. Prati
POLIMI-TRE)
Introduzione alle tecnologie applicate allo studio della evoluzione ambientale
Maurizio Fea
Immagine
SAR singola
vs
immagine
SAR multipla
immagine
SAR Singola
Immagine
SAR multipla(minimo
6-7 immagini)
data la sua natura casuale,lo speckle si
autoriducedrasticamente
quando
siintegrano
pocheimmagini
radar
(C. Prati
POLIMI-TRE)
Introduzione alle tecnologie applicate allo studio della evoluzione ambientale
Maurizio Fea
Immagine
ottica
vs
immagine
SAR multipla
Immagine
Pancromatica
Immagine
SAR multipla(minimo
6-7 immagini)
(C. Prati
POLIMI-TRE)
Introduzione alle tecnologie applicate allo studio della evoluzione ambientale
Maurizio Fea
A B CD
F
G
HI
JK
LM
N OE
P
Ground
Range
C
FORE
SHOT
ERIN
G
D+G
E+F
LAY-
OVER
NO SI
GNAL
SHAD
OW
Slant Range
Cella
di
Risoluzione
SAR proiettata
a terra
(C. Prati
POLIMI-TRE)
Introduzione alle tecnologie applicate allo studio della evoluzione ambientale
Maurizio Fea
COORDINATE SAR
Slant-range
A
z
i
m
u
t
h
COORDINATE GEOGRAFICHE
Longitude
L
a
t
i
t
u
de Slope
+ Slope
+Slope
-Slope
-
Coordinate del SAR(obliquo
vs
nadir)
(C. Prati
POLIMI-TRE)
Introduzione alle tecnologie applicate allo studio della evoluzione ambientale
Maurizio Fea
Distorsione
delle
montagne
causata
dallavisione
obliqua
del SAR (Layover)
Immagine del SAR di ERS
Mappa topografica
Introduzione alle tecnologie applicate allo studio della evoluzione ambientale
Maurizio Fea
Passaggi
ascendenti
e discendenti
di
ERS
(C. Prati
POLIMI-TRE)
Introduzione alle tecnologie applicate allo studio della evoluzione ambientale
Maurizio Fea
LANDSAT 5 -
Banda 1 -
14 luglio
1994
Venezia, Italia
Introduzione alle tecnologie applicate allo studio della evoluzione ambientale
Maurizio Fea
ERS-1 -
SAR 14 giugno
1992
Venezia, Italia
Introduzione alle tecnologie applicate allo studio della evoluzione ambientale
Maurizio Fea
Complementariet
traImmagini
Ottiche
e Microonde
(Radar)
Venezia, Italia
Introduzione alle tecnologie applicate allo studio della evoluzione ambientale
Maurizio Fea
Come nel caso delle gocce di pioggia, quando gli impulsi radar illuminanouna copertura boschiva, un territorio arido
o un ghiacciaio interagiscono con gli elementi costitutivi di questi bersagli
(foglie e rami, terra e sassi, fiocchi di neve o cristalli di ghiaccio, rispettivamente)
e la loro penetrazione verso il basso attraverso di essi
funzione della
radar con rispetto alle dimensioni degli elementi stessi.
Interazione degli impulsi del radarcon i bersagli in funzione della lunghezza donda
e delle dimensioni degli elementi chiave.
Pertanto, linformazione trasportata dalle eco di ritorno
riferita agli strati superficiali per le lunghezze donda pi
corte (Banda X) o via via sempre pi
profondi per lunghezze donda pi
lunghe (Banda C, S, L o P).
Tuttavia, dato lalto valore della costante dielettrica dellacqua, quando gli elementi superficiali sono umidi o addirittura bagnati gli impulsi radar interagiscono con il primo strato superficiale e non penetrano verso il basso.
Introduzione alle tecnologie applicate allo studio della evoluzione ambientale
Maurizio Fea
Palmyra(Syria)
Introduzione alle tecnologie applicate allo studio della evoluzione ambientale
Maurizio Fea
Palmyra(Syria)
Introduzione alle tecnologie applicate allo studio della evoluzione ambientale
Maurizio Fea
Amazon Basin - Brazil and BoliviaASAR Wide Swath
Introduzione alle tecnologie applicate allo studio della evoluzione ambientale
Maurizio Fea
Amazon Basin - Brazil and BoliviaASAR Wide Swath
Introduzione alle tecnologie applicate allo studio della evoluzione ambientale
Maurizio Fea
Amazon Basin - Brazil and BoliviaASAR Wide Swath
Introduzione alle tecnologie applicate allo studio della evoluzione ambientale
Maurizio Fea
Lintegrazione del SAR con il QuickBird
ad altissima risoluzioneIntegrazione microonde (SAR) con
ottico (QuickBird)
Introduzione alle tecnologie applicate allo studio della evoluzione ambientale
Maurizio FeaERS-2 SAR 27 aprile
1997 ERS-2 SAR 16 marzo
2000
Inondazione in MozambicoOsservando
attraverso
le nubi
Introduzione alle tecnologie applicate allo studio della evoluzione ambientale
Maurizio Fea
Come le chiazze di petrolio in mare appaiono nelle immagini SAR dellERS
Sorvegliando lo sversamento
di petrolio nel Mar Mediterraneo
Nave mentre sversa
petrolio in mare
Introduzione alle tecnologie applicate allo studio della evoluzione ambientale
Maurizio Fea
Introduzione alle tecnologie applicate allo studio della evoluzione ambientale
Maurizio Fea
Protezione
dellambiente
costiero
Uso
del radar a bordo
dei
satelliti
europei
ERS
8 aprile
1998
23:16
ITALIAITALIA costecoste
delladella SiciliaSicilia
Sversamento
di
petrolio
causato
da
lavaggio
illegale
delle
taniche
prima dellingresso
nel
porto
di
Catania
Introduzione alle tecnologie applicate allo studio della evoluzione ambientale
Maurizio Fea 6767
Vantaggi :+
Visione
sinottica, ma dettagliata, del territorio+
Osservazione
oggettiva
e sistematica
a scala
globale+
Coerenza
dei
dati
nel
tempo e nello
spazio+
Elaborazione
operativa
eseguibile
con metodicit
Limiti :-
Interpretazione
spesso
non immediata-
Passaggio
non frequente
per satelliti
in orbita
polare
Importante:
SI OTTIENE IL MASSIMO VANTAGGIO QUANDO IDATI SPAZIALI SONO INTEGRATI CON ALTRI TIPIDI DATI (MISURE SUL CAMPO, FOTO AEREE, DATIAMMINISTRATIVI, STATISTICHE, MAPPE, ecc.)
Vantaggi
e limiti
dellosservazione
della
Terra dallo spazio
(telerilevamento)
Introduzione alle tecnologie applicate allo studio della evoluzione ambientale
Maurizio Fea 6868
Vantaggi :+
Visione
sinottica, ma dettagliata, del territorio+
Osservazione
oggettiva
e sistematica
a scala
globale+
Coerenza
dei
dati
nel
tempo e nello
spazio+
Elaborazione
operativa
eseguibile
con metodicit
Limiti :-
Interpretazione
spesso
non immediata-
Passaggio
non frequente
per satelliti
in orbita
polare
Importante:
SI OTTIENE IL MASSIMO VANTAGGIO QUANDO IDATI SPAZIALI SONO INTEGRATI CON ALTRI TIPIDI DATI (MISURE SUL CAMPO, FOTO AEREE, DATIAMMINISTRATIVI, STATISTICHE, MAPPE, ecc.)
Vantaggi
e limiti
dellosservazione
della
Terra dallo spazio
(telerilevamento)
Introduzione alle tecnologie applicate allo studio della evoluzione ambientale
Maurizio Fea 6969
Sequenza
decisionaleMisure
sul
terreno
Altri
datiStatistiche
Dati
da
aerei
e da
satellitiDati
di
Archivio
Capacit
edesperienzadelluomo
DISTRIBUZIONE
STORIA e
ANALISI
ARCHIVIAZIONEe
CLIMATOLOGIA
modello
di
propagazione
DISTRIBUZIONE
ARCHIVIAZIONE
ASSIMILAZIONE
4 D
PREVISIONEPREVISIONE
pianificazionee
prevenzione
commenti
DECISIONEDECISIONE
AZIONEAZIONE
commenti
sorveglianzae
emergenze
commenti
Introduzione alle tecnologie applicate allo studio della evoluzione ambientale
Maurizio Fea 7070
Quando l'osservazione dallo spazio
utile PRIMA -
raccolta della storia ambientale della zona-
simulazione di una situazione di intervento cio: prevenzione
p.es. modelli digitali del terreno (DTM)carte di vulnerabilit
DURANTE -
osservazione dell'evoluzione di un evento-
valutazione dell'impatto sul territorio
DOPO
-
valutazione delle conseguenze di un evento-
verifica e quantificazione dell'area coinvolta-
aggiornamento delle statistiche-
miglioramento delle procedure.
Il contributo dellItalia: si materializza attraverso lAgenzia Spaziale Europea (missioni METEOSAT, ERS, ENVISAT) e lAgenzia Spaziale Italiana (sistema COSMO-SKYMED).
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