Fondamenti Cartografia Automatica. Satellite: Aqua Date Acquired: 11/22/2006 Bands Used: 1,4,3 Golfo Persico durante una tempesta di sabbia

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1 Fondamenti Cartografia Automatica Satellite: Aqua Date Acquired: 11/22/2006 Bands Used: 1,4,3 Golfo Persico durante una tempesta di sabbia Cos'è il telerilevamento: L'acquisizione e la misura di dati/informazioni relativi a proprietà di un fenomeno, oggetto, o materia attraverso uno strumento di registrazione non in stretto contatto fisico con l'oggetto di analisi; la tecnica comprende la maturazione di conoscenze sui diversi ambienti attraverso la misura di campi di forza, di radiazione elettromagnetica, o di energia acustica utilizzando macchine fotografiche, sistemi laser, ricevitori a radio frequenza, sistemi radar, sonar, dispositivi termici, sismografi, magnetometri, gravimetri ed altri strumenti. 1

2 di nuovo la firma spettrale A. Grafici di firme spettrali dell acqua, del suolo spoglio e della vegetazione. La vegetazione ha una riflessione molto elevata nel canale 4 dell infrarosso vicino e una riflessione bassa nel canale 3 del rosso del visibile. Ciò consente di distinguere le aree di vegetazione dal terreno spoglio. La differenza di riflessione nei canali 3 e 4 è grande per le aree di vegetazione e insignificante per il terreno spoglio. B. Le firme spettrali sono elaborate come valori digitali nello scanner satellitare. Qui a fianco un esempio ipotetico di come il satellite LANDSAT può registrare l acqua, la vegetazione verde e il terreno spoglio. Relazione tra alcune firme spettrali e intervalli di campionamento dei sensori più utilizzati 2

3 04/05/2015 Le risoluzioni m 10 m B G R NIR Jan Feb Spaziale - La misura del campo di vista (field-of-view), ad es. 10 x 10 metri. Spettrale - il numero e la dimensione delle regioni spettrali registrate dal sensore, es. Blu, verde, rosso, infrarosso termico, microonde (radar). Temporale quanto spesso il sensore acquisisce dati, es ogni 30 giorni. Radiometrica la sensitività del sensore a individuare piccole difefrenze nell'energia elettromagnetica. 3

4 Risoluzione spaziale.. 1 x 1 m International Airport in Washington, DC Digital Globe Risoluzione spaziale..immagine risultante al variare della risoluzione spaziale 4

5 Risoluzione spettrale Risoluzione spettrale Airborne Visible Infrared Imaging Spectrometer (AVIRIS) Datacube 224 bande (10nm bandwidth) 5

6 Risoluzione temporale Remote Sensor Data Acquisition June 1, 2006 June 17, 2006 July 3, days Risoluzione temporale.. Immagine composta da più riprese in tempi diversi (24marzo- 8 aprile 2000). Un immagine multitemporale 6

7 Le diverse applicazioni del telerilevamento devono tenere in conto delle risoluzioni spaziali e temporali!! Il programma LANDSAT 7

8 Orbita Sun-synchronous di una piattaforma LANDSAT 8

9 Bande registrate dal sensore ETM+ Landsat 7 La risposta spettrale della banda 1 è nella porzione del visibile dello spettro elettromagnetico, che corrisponde al blu-verde. L'energia in questa porzione delleo spettro è facilmente scatterata dalle particelle nell'atmosfera, il che spiega l'apparenza spesso nebbiosa delle immagini derivanti. Queta banda è tramessa attraverso l'acqua ed è particolarmente sensibile alle particelle sospese, come alghe e sedimenti. Dati da questa banda possono essere usati in cmbinazione con con le bande 2 e 3 per creare composizioni colori naturali, che approssimano al meglio la visione naturale. Banda 1 La risposta spettrale della banda 2 è nella porzione del visibile dello spettro e.m. che corrisponde alla luce verde, Può essere usata con le bande 1 e 3 per realizzare immagini di sintesi a colori veri Banda 2 La risposta spettrale della banda 3 è nella porzione visibile delo spettro e.m. che corrisponde alla luce rossa. Banda 3 9

10 La risposta spettrale della banda 4 è nell'infrarosso vicino (NIR). Questa parte dell'infrarosso è situata appena al di fuori della porzione del rosso visibile dello spetto e.m. Questa forma di radiazione è riflessa in massima parte dalla vegetezione fogliata dato che la clorofilla (il pigmento verde nella vegetazione verde) riflette gran parte del NIR che intercetta. Banda 4 La risposta spettrale della banda 5 è nel infrarosso medio (Mid-IR). Questa porzione dello spettro è sensibile alla variazione del contenuto in acqua nella vegetazione fogliata e nell'umidità del suolo. Questa banda permette ad un osservatore di distinguere tra nuvole (che appaiono scure) e copertura nevosa pulità (appare chiara). I sensori in questa banda segnalano anche le variazioni in ferro ferrico (Fe2O3) nelle rocce e nei suoli. Queste variazioni si ripercuotono sulla riflettanza, che aumenta all'aumentare del contenuto in ferro, e permettono di analizzare il contenuto minerale di rocce e suoli dalle riprese satellitari. Banda 5 La risposta spettrale della banda 6 è sita nella porzione dello spettro elettromagnetico dell'infrarosso termico. L'infrarosso termico è la radiazione individuata come energia calorica, e quindi la banda 6 misura effettivamente la temperatura delle superfici che esamina e può distinguere differenze di temperatura di circa 0.6 gradi Celsius. Questo rende la banda 6 utile in una serie di attività; ad esempio è possibile discriminare tra diversi tipi di roccia le cui diverse proprietà termiche danno origine a diverse temperature in supericie. Questa banda supporta anche l'agricoltura e la ricerca di minerali. E' possibile identificare variazioni della temperatura del suolo dovute a variazioni dell'umidità e assistere quindi operazioni di pianificazione contro siccità e inondazioni e nelle valutazioni agricole. Banda 6 La risposta spettrale della banda7 è situata nell'infrarosso medio (Mid-IR). Questa porzione dello spettro elettromagnetico è sensibile all'umidità e quindi risponde al contenuto di umidità nei suoli e nella vegetazione. La sensibilità al contenuto d'umidità è indicato per identificare minerali ad elevato attrazione per l'acqua come le argille. Questa banda è anche utile per identificare l livello di umidità della vegetazione fogliata, che può cambiare in certe condizioni ambientali (siccità, inquinamento, infestazione di insetti) è quindi fornisce uno strumento per monitorare produttività e identificare aree agricole sotto stress. Banda 7 La cosidetta banda 8 raccoglie informazioni tra i 0.52 e i 0.90 picometri con una risoluzione spaziale di 15 metri. L'alta risoluzione spaziale di questi dati aiuta i ricercatori nell'individuazione di oggetti di piccole dimensioni più facilemtne rispetto alle altre bande (che hanno risoluzione di 30 metri e di per la banda 6). Oggetti più piccoli di 30 metri appariranno sfumati o mal definiti nelle bande a 30 metri del Landsat. Banda 8 10

11 04/05/2015 Immagine Landsat 7 di Palm Spring, California 30 x 30 m (bande 4,3,2 = RGB) 11

12 Immagine Landsat 7 di Palm Spring, California 30 x 30 m (bands 7,4,2 = RGB) Il sistema EO- Earth Observing System TERRA- gli strumenti a bordo MODIS - Moderate-resolution Imaging Spectroradiometer (Spettroradiometro ad Immagine a moderata Risoluzione) Range Spettrale µm Copertura spettrale +55, 2330 km swath Risoluzione spettrale 250 m (2 bande), 500 m (5 bande), 1000 m (29 bande) ASTER - Advanced Spaceborne Thermal Emission and Reflection Radiometer (Radiometro Avanzato Emissione Termica e Riflessione) Range Spettrale VNIR µm, SWIR µm, TIR 8-12 µm Risoluzione spaziale15 m (VNIR : 3 bande) 30 m (SWIR: 6 bande) 90 m (TIR: 5 bande) 12

13 Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer (MODIS) a bordo di Terra Copertura globale 2,330 km swath width Il fiume Nilo e il suo delta 13

14 ASTER Oahu, HI 15 x 15 m (RGB = 1,4,3) Costa Nord Oahu, HI 15 x 15 m (RGB= 1,4,3) 14

15 04/05/2015 Pearl Harbor, Hawaii, 15 x 15 m (RGB= 1,4,3) 15

16 04/05/2015 I satelliti geostazionari...ma dove trovo un pò di immagini? GLCF 16

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18 Ma se le voglio anche manipolare, elaborare...?? MultiSpec Icon MultiSpec Un software freeware per l'analisi di immagini multispetrali 18

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20 Sistemi Passivi e Attivi di telerilevamento I sistemi PASSIVI di telerilevamento registrano energia elettromagnetica che è stata riflessa (es. Luce blu, verde, rossa e R infrarosso vicino) o emessa r = τ χ (es. 2 χοσγinfrarosso termico) dalla superficie terrestre. I sistemi che abbiamo incrociato finora sono di questo tipo (es. Landsat, Modis, Aster). Ci sono sistemi che invece non dipendono dall'energia elettromagnetica del sole e dalle proprieta termiche della terra: i sistemi attivi. I sensori di telerilevamento ATTIVI producono propria energia elettromagnetica che 1) è trasmessa dal sensore verso la terra, 2) interagisce con il terreno producendo energia retroriflessa che 3) viene registrata dal sensore. Sistemi ATTIVI di telerilevamento I più usati sistemi del telerilevamento attivo sono: i RADAR, che sono basati sulla trasmissione di micronde (e.g., 3 25 cm) attraverso l'atmosfera e registrando poi la quantità di energia retroriflessa dalla scena; R τ χ r = i LIDAR, che sono basati sulla trasmissione di 2luce χοσγ laser a ridotta lunghezza d'onda (e.g., 0.90 µm) e registrazione dell'energia retroriflessa dalla scena, e e i SONAR, basati sulla trasmissione di onde sonore attraverso la colonna d'acqua e registrazione dell'energia retroriflessa dal fondo o da oggetti in acqua. 20

21 L'Amazzonia brasiliana 5M di Km % riserve di acqua dolce del mondo -- quasi il 50% è degradato dalle pratiche agricole e forestali...il telerilevamento è essenziale!! 21