Telerilevamento e GIS Prof. Ing. Giuseppe Mussumeci

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1 Corso di Laurea Magistrale in Ingegneria per l Ambiente e il Territorio A.A Telerilevamento e GIS Prof. Ing. Giuseppe Mussumeci Telerilevamento: missioni

2 Campi di applicazione del telerilevamento Legenda: P = Pancromatico; M = Multispettrale; T = Termico; R = Radar (SAR) m=monoscopica; s = stereoscopica.

3 Scanner multispettrali Gli scanner sono progettati per ricevere la radiazione in canali specifici. Il numero di canali, la loro ampiezza e il posizionamento nello spettro elettromagnetico variano per ogni sensore, il che determina caratteristiche differenti in termini di risoluzione spettrale e spaziale. Queste combinazioni di fattori caratterizzano i sensori e determinano l uso più idoneo delle immagini da essi prodotte.

4 schema di funzionamento di uno scanner Il satellite ruota e contemporaneamente si muove avanzando nella sua orbita. Per ogni rotazione viene effettuata la scansione di una nuova linea sulla Terra. Dato che il satellite si sposta lungo la sua traiettoria, un meccanismo di apertura assicura che la luce sia ammessa ed esclusa in base a un modello prefissato, in modo che le linee di scansione siano divise in aree di esplorazione. La radiazione proveniente dall area sottoposta a scansione sulla Terra colpisce uno specchio e da qui attraversa un filtro ottico che separa le varie lunghezze d onda. La radiazione filtrata colpisce rivelatori di diversa sensibilità, ognuno dei quali misura la quantità di radiazione nel particolare canale. Per ogni area sottoposta a scansione viene fornito un numero per ogni canale, dando vita a una matrice corologica. I dati digitali vengono trasmessi alle stazioni di Terra mediante comunicazione radio standard. Sia le dimensioni dell area sottoposta a scansione, sia la risoluzione spaziale dipendono dalle ottiche del satellite. Nel loro insieme, i numeri rilevati sui vari canali costituiscono la firma spettrale dell area sottoposta a scansione.

5 Scansione a barretta di rivelatori Una serie lineare di rivelatori viene orientata perpendicolarmente alla direzione di movimento. I satelliti non sono in rotazione e quindi la serie di rivelatori compone la matrice corologica mentre il satellite si sposta lungo la sua traiettoria. Il satellite meteorologico Meteosat ha una risoluzione di 5 x 5 km2. I dettagli visibili sono pochi ma sufficienti per ottenere una scansione completa di un emisfero in una singola immagine. I satelliti militari più avanzati sono in grado di esplorare aree di 10x10cm2. L effettiva risoluzione spaziale è segreta, ma è sufficiente ad individuare dettagli piccolissimi, per esempio persone, veicoli e piccole installazioni.

6 Sensori radar (RADAR è acronimo di RAdio Detection And Ranging) Un sensore radar emette impulsi di energia elettromagnetica, nel campo delle microonde (*), verso la superficie della Terra. Una porzione dell energia viene riflessa ed acquisita dal sensore come segnale eco. L'intensità dell eco di ritorno dipenderà dalla natura e caratteristiche della superficie illuminata (scabrosità, umidità, orientamento e inclinazione rispetto al raggio incidente). Il ritardo dell'eco rivela la distanza dalla superficie riflettente. Le microonde sono in grado di penetrare nubi e foschia con efficacia e di acquisire immagini di notte. Le immagini radar possono anche rivelare dettagli topografici e, se la stessa area è ripresa da due diversi punti di vista, è possibile costruire modelli tridimensionali della superficie (interferometria). L emissione di impulsi radar richiede notevoli sforzi in termini di alimentazione del satellite; il che, di conseguenza, genera difficoltà progettuali/costruttive e determina costi molto elevati. In ogni caso, il potenziale che porta con sé la tecnologia radar è molto grande e vengono investite notevoli risorse nel suo continuo sviluppo. (*) Le microonde hanno lunghezze d'onda comprese tra 1mm (frequenza di circa 300 Ghz) e 1m (frequenza di circa 300 MHz).

7 Identificazione delle bande di frequenza nel campo delle microonde

8 Geometria di Acquisizione Radar (RAR-Real Aperture Radar) La direzione di puntamento del fascio forma l'angolo di incidenza θi con il piano tangente all'area illuminata. L'impronta del fascio a terra è rappresentata da un'ellisse i cui assi principali sono: S = hθ / cosθi v X = hθh / cosθi LH dove: θv = λ /LV e θh = λ /LH LV h LH lunghezza dell'antenna (dimensione in azimut) θi θh θv Ds X LV larghezza dell'antenna (dimensione in elevazione) Vs velocità del satellite λ lunghezza d'onda del segnale S θh apertura angolare del fascio in azimut θv apertura angolare del fascio in elevazione θi angolo di incidenza h quota di volo X = risoluzione geometrica (aumenta, quindi peggiora, al crescere di h)

9 LH X = RθH = θh h θi R X hθh cosθi = hλ LHcosθI Si consideri, ad esempio: λ = 3 cm LH = 10 m h = 700 km θi = 25 La risoluzione X sarà circa 2,3 km lungo la direzione di orbita del satellite.

10 Il principio del SAR - Synthetic Aperture Radar. Il radar ad apertura sintetica (SAR) consente di migliorare sensibilmente la risoluzione geometrica in azimut, cioè in direzione parallela alla traccia. Il principio su cui si basa il SAR può essere spiegato attraverso lo schema dell'allineamento di antenne elementari. Si consideri che il sistema radar, muovendosi lungo la traiettoria rettilinea, trasmette il segnale e riesce ad illuminare lo stesso punto, ricevendone l'eco, da N posizioni distanti d l'una dall'altra Ipotizzando di memorizzare e sommare i segnali ricevuti da una stessa unità di superficie illuminata, l'allineamento virtuale delle antenne alle N posizioni considerate è caratterizzato da una lunghezza pari a: LSAR = Nd d d

11 La lunghezza Nd dell'allineamento virtuale (sintetico) è data dall'intervallo spaziale in cui è possibile ricevere eco provenienti da uno stesso diffusore elementare puntiforme appartenente alla superficie illuminata. Tali eco sono presenti se il diffusore è all'interno del fascio dell'antenna reale del sistema. La lunghezza dell'allineamento sintetico è pari a: LSAR = Nd Si dimostra che l'apertura del fascio dell'antenna sintetica è inversamente proporzionale alla lunghezza dell'allineamento Nd ed è pari a: φsar = λ 2Nd L'impronta a terra dell'allineamento sintetico determina la risoluzione sistema SAR nella direzione parallela alla traccia: X = LH 2 X del La risoluzione NON dipende dall'altezza h del sensore Sembra un paradosso: se la lunghezza dell'antenna diminuisce migliora la risoluzione malgrado il fascio si allarghi! In realtà se l'antenna si accorcia aumenta l'ampiezza dell'intervallo di traiettoria in cui si riesce ad osservare lo stesso diffusore si allunga l'allineamento che può essere sintetizzato memorizzando e sommando l'eco.

12 Il principio del SAR - Synthetic Aperture Radar. =N ur a t r e Ap Si a ti c e t n d L SAR LH φsar = θh λ 2Nd φsar X X = RθH = hθh cosθi = hλ LHcosθI X = LH 2

13 Interferometria SAR Due SAR riprendono la scena da traiettorie leggermente diverse (due antenne sullo stesso satellite o due passaggi successivi dello stesso SAR) La differenza di fase fra le due riprese è proporzionale alla differenza di cammino radiativo. Una triangolazione permette di ricostruire la posizione dei punti osservati rispetto alla posizione nota dei SAR, ovvero di costruire un modello digitale del terreno (DTM).

14 Orbite satellitari Un satellite può restare nella stessa orbita per un lungo periodo di tempo grazie all equilibrio tra attrazione gravitazionale terrestre e forza centrifuga. Al di fuori dell atmosfera la resistenza opposta dall aria è assente, quindi la velocità del satellite si mantiene costante e il risultato è un orbita stabile attorno alla Terra per molti anni. La spinta gravitazionale diminuisce allontanandosi dalla Terra, mentre la forza centrifuga aumenta con l aumento della velocità orbitale. C è quindi una connessione diretta tra la distanza dalla Terra e la velocità orbitale del satellite Un satellite collocato in un orbita bassa, cioè a una distanza di circa 800km dalla Terra, è esposto ad una forte attrazione gravitazionale e si deve spostare ad una velocità considerevole per generare una forza centrifuga di pari entità. A una distanza di km, l orbita intorno alla terra richiede 24 ore, pari al tempo di rotazione della Terra. A questa distanza un satellite in orbita sopra l Equatore sarà stazionario in rapporto con la Terra.

15 L orbita geostazionaria Le orbite geostazionarie si configurano ad una distanza di km dall Equatore. Vantaggio dell orbita geostazionaria: stessa prospettiva di visione della Terra la stessa immagine può essere registrata a brevi intervalli di tempo. Sono utilizzate principalmente per telecomunicazione e meteorologia (non possono rilevare le condizioni ai poli) Svantaggio: grande distanza dalla Terra bassa risoluzione spaziale.

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19 Satellite geostazionario GOES (USA) (Geostationary Operational Environment Satellites) Immagine del satellite GOES, ripresa con tecnologia infrarosso: Tropici, America centro nord, oceano Atlantico. La ripresa nell'infrarosso permette di controllare zone della terra oscurate dalla notte e controlla continuamente la temperatura al suolo, la temperatura della superficie del mare ma anche la temperatura alla sommità delle nubi permettendo anche la classificazione del tipo di nubi. Questo sistema permette di valutare l'assorbimento effettuato dal vapore atmosferico all'irradiazione infrarossa emessa dalla terra con conseguente conoscenza del grado di umidità dell'alta troposfera.

20 METEOSAT + GOES Le immagini dei due satelliti geostazionari Meteosat di costruzione europea e GOES (Geostationary Operational Environment Satellites) di costruzione statunitense, possono essere combinate per una visione complessiva dello stato delle nubi dagli Stati Uniti all Europa. I satelliti geostazionari (altezza circa km) hanno una capacità di osservazione di circa Km di diametro. Sono sufficienti tre satelliti per avere sotto controllo in tempo reale l'intera superfice del pianeta.

21 Orbite eliosincrone Molti satelliti sono dotati di sistemi a sensore passivo atti a misurare la riflessione della luce solare dalla Terra e le cui condizioni operative dipendono dall illuminazione solare; quindi le loro orbite devono essere regolate al ritmo del giorno e della notte. Per poter confrontare immagini registrate nel corso di un lungo intervallo di tempo, le condizioni della luce devono essere identiche. Le registrazioni devono quindi avvenire alla stessa ora locale del giorno, affinché l altezza del sole sull orizzonte sia la stessa e il piano dell orbita satellitare abbia un angolo costante rispetto alla luce proveniente dal sole. Questi prerequisiti si possono ottenere posizionando il satellite in orbita polare.

22 Mentre il satellite esegue rivoluzioni intorno alla propria orbita, la Terra ruota sul proprio asse. Ogni volta che il satellite effettua una rotazione completa, viene effettuata una scansione di una nuova striscia della superficie terrestre. Dopo un certo numero di rotazioni si otterrà una scansione dell intera superficie della Terra. Alcuni satelliti effettuano una scansione ampia e possono, di conseguenza, ricoprire l intera superficie della Terra in poche rotazioni; i satelliti con elevata risoluzione che effettuano scansioni di porzioni piccole di superficie impiegano vari giorni per coprire l intera superficie terrestre.

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24 A Landsat Timeline LANDSAT A closer look at Landsat through time Landsat 1: Landsat 2: Landsat 3: Landsat 4: * data downlink capability failed in 1993 Landsat 5: 1984 Landsat 6: failed launch, 1993 Landsat 7: 1999 LDCM: Scheduled to launch in 2013

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26 Wavelength Visible : 3bands Near-infrared and Middle-infrared : 3bands Thermal-infrared : 1band Spatial Resolution Visible,Near-infrared and Middle-infrared : 30m Thermal-infrared : 120m Swath Width About 180km

27 Wavelength Visible : 2bands Near-infrared : 2bands Spatial Resolution 83m Swath Width 185km

28 LANDSAT 7 Orbit Sun-Synchronous Period: 98.9 minutes Repeat Cycle: 16 days/233 orbits Band wavelength band Resolution m 30m m 30m m 30m m 30m m 30m m 60m m 30m m 15m The ETM+ is a fixed position, nadir viewing, "whisk-broom", multispectral scanning radiometer and is capable of providing highresolution imaging information of the earth's surface. Radiation in both the visible and infrared regions of the spectrum are detected by the instrument in eight distinct bands. The ETM+ is an improved version of the Landsat 4/5 Thematic Mapper (TM) payloads, but still provides data continuity with all prior Landsat missions. Improvements in the instrument include increased spatial resolution of the thermal IR band (Band 6), improvement of the radiometric calibration equipment, and the addition of a panchromatic band (Band 8).

29 LANDSAT Rome, 3-Aug-01

30 LANDSAT, New York City, New York, USA Acquisition Date: 14-Apr-01

31 Banda Aceh, Sumatra Tsunami Before and After Acquisition Date: Dec 29, 2004 and May 14, 2004 The upper image was taken three days after the massive wave struck the coastline while the lower image was taken months before.

32 Landsat 7 images of southwestern Greece before (left, 7/18/07) and after (right, 9/4/07) summer's severe fires. The Landsat 7 images above are a composites of ETM+ bands 7, 4, and 2. (

33 A Landsat 7 image of Baghdad acquired on Apr. 25, This natural color image uses ETM+ Bands 3,2,1.

34 Landsat 7 Southern Dubai in 2006 Palm Islands

35 LANDSAT 8 35 Landsat 8 è stato lanciato in data 11 febbraio È l'ottavo satellite del programma Landsat; il settimo a raggiungere l'orbita con successo. Originariamente chiamato Landsat Data Continuity Mission (LDCM), nasce dalla collaborazione tra la NASA e l'united States Geological Survey (USGS). Landsat 8 opera nel campo del visibile, dell'infrarosso vicino, delle onde corte a raggi infrarossi, e nel campo dell'infrarosso termico. Fornisce immagini a moderata risoluzione, da 15 metri a 100 metri, della superficie terrestre e delle regioni polari. Landsat 8 cattura circa 400 scene al giorno, con un incremento di 250 scene al giorno rispetto a Landsat 7. Monta a bordo i due sensori OLI (Operational Land Imagery) e TIRS (Thermal InfraRed Sensor). Band 10 10,6 11,2 µm Band 11 11,5 12,5 µm 100 m TIRS Bands 100 m

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37 SPOT (Systeme Probatoire d'observation de la Terre) La missione SPOT è stata avviata in Francia il 21 febbraio 1986 con il lancio del primo satellite. SPOT non attivo SPOT SPOT non attivo SPOT SPOT Lo SPOT 5 effettua rilevamenti in tre bande spettrali (verde, rosso e infrarosso vicino) con una risoluzione di 10 metri e in una banda nell infrarosso medio (risoluzione 20 m) È dotato inoltre di uno scanner pancromatico (risoluzione 5 m).

38 SPOT satellite spectral bands and resolutions sensor electromagnetic spectrum pixel size spectral bands SPOT 5 Panchromatic B1 : green B2 : red B3 : near infrared B4 : mid infrared (MIR) 2.5 m or 5 m 10 m 10 m 10 m 20 m µm µm µm µm µm SPOT 4 Monospectral B1 : green B2 : red B3 : near infrared B4 : mid infrared (MIR) 10 m 20 m 20 m 20 m 20 m µm µm µm µm µm SPOT 1 SPOT 2 SPOT 3 Panchromatic B1 : green B2 : red B3 : near infrared 10 m 20 m 20 m 20 m µm µm µm µm

39 Il satellite SPOT ha una funzione speciale di programmazione che consente di "acquisire immagini su due lati" effettuando la scansione della stessa striscia per due volte in due passaggi consecutivi da diversa angolazione. Le due diverse angolazioni sulla stessa area creano un effetto stereoscopico che consente di effettuare anche la restituzione altimetrica dell area.

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41 Caratteristiche tecniche del satellite SPOT 5 SPOT 5 Data di Lancio Maggio 2002 Veicolo utilizzato Ariane 4 Vita prevista 5 anni Orbita Eliosincrona Orario di passaggio sull'equatore (descending) Caratteristiche del sensore Instruments Bande e risoluzione 10:30 a.m. Altezza all'equatore 822 km Inclinazione Orbita 98.7 Velocità 7.4 kps Periodo orbitale minuti Ampiezza della ripresa 60 km x 60 km to 80 km Risoluzione radiometrica Programmabile Peso 3,000 kg Angolo di incidenza 90-Gbit di memoria (~ 210 immagini ) Capacità Onboard image processing Fino a 5 immagini acquisite simultaneamente, 2 inviate in real-time e 3 immagazzinate a bordo 2 pancromatiche (5 m) 3 multispettrali (10 m) 1 infrarosso medio (20 m) Range spettrale 26 giorni 3.1 x 3.1 x 5.7 m 2 HRGs P: µm B1: µm B2: µm B3: µm B4: µm Ciclo orbitale Dimensioni SPOT 5 Intervallo di rivisita 8 bits si ±31.06 Da 1 a 4 giorni

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43 SPOT 6 Il satellite SPOT 6 è stato lanciato il 9 settembre 2012, mentre per il 2014 è previsto il lancio di SPOT 7. Image product resolution: Panchromatic: 1.5 m Colour merge: 1.5 m Multispectral: 8 m Spectral bands, with simultaneous panchromatic and multispectral acquisitions: Panchromatic ( nm) Blue ( nm) Green ( nm) Red ( nm) Near-infrared ( nm) Footprint: 60 km 60 km Responsive satellite tasking, with 6 tasking plans per day, per satellite Capacity to acquire up to 3 million km2. daily

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45 ENVISAT Il primo marzo 2002, l Agenzia spaziale europea ha lanciato ENVISAT, un satellite in orbita polare per l osservazione della Terra, per indagare sui parametri dell atmosfera, degli oceani, del terreno e dei ghiacciai monitorare i cambiamenti ambientali e climatici. La missione è terminata, per improvvisa perdita di contatto con il satellite, in data 8 aprile (Tutti i dati acquisiti sono archiviati e disponibili). SENSORI a bordo Radiometro avanzato AATSR (Advanced Along Track Scanning Radiometer): segue le serie di sensori ATSR-1 e ATSR-2 dei satelliti ERS, per misurazioni accurate della temperatura degli oceani (0,3 K). Radar avanzato ad apertura sintetica (ASAR), si distingue per potenzialità avanzate in termini di copertura, gamma di angoli incidenti, polarizzazione e modalità di funzionamento. I miglioramenti consentono di guidare l elevazione del raggio radar e la selezione di diverse passate, con ampiezza di 100 o 400km.

46 Spettrometro MERIS per la misura della radiazione solare riflessa dalla Terra ad una risoluzione spaziale di 300m, con 15 bande spettrali nel visibile e nell infrarosso vicino programmabili in ampiezza e posizione, con copertura globale della Terra ogni 3 giorni. La missione primaria del MERIS è stata la misurazione del colore del mare negli oceani e nelle aree costiere. La conoscenza del colore del mare si può convertire nella misurazione della concentrazione del pigmento di clorofilla, della concentrazione di sedimento in sospensione e dei carichi di aerosol sulle aree marine, tutti fattori importanti per lo studio del ciclo del carbonio nell oceano e del regime termico dell oceano. Utilità delle informazioni acquisite per la gestione delle zone di pesca e delle zone costiere. DATI MERIS DISPONIBILI ON LINE da novembre 2013 (VD. SITO ESA) Altri sensori a bordo dell ENVISAT, finalizzati a comprendere i processi che determinano il comportamento fisico e fotochimico dell atmosfera, attraverso misurazioni globali della distribuzione orizzontale e verticale dell ozono, oltre che di molti altri gas: - GOMOS (Global Ozone Monitoring by Occultation of Stars); - interferometro MIPAS (Michelson Interferometer for Passive Atmospheric Sounding); - spettrometro SCIAMACHY (Scanning Imaging Absorption SpectroMeter for Atmospheric Chartography).

47 RESURS I satelliti della serie RESURS, che sono in orbita dal 1985, furono sviluppati dall Unione Sovietica e in seguito dalla Russia. Sono equipaggiati con scanner a quattro canali negli intervalli di spettro del visibile e dell infrarosso vicino e uno nel canale dell infrarosso termico. Dato che il satellite RESURS ha un area di copertura ampia,essendo in grado di acquisire una striscia della larghezza di 600km, le stesse aree vengono acquisite a intervalli brevi, 4 giorni all Equatore e 2 o 3 giorni in Europa.

48 IKONOS (Lockheed Martin Corporation, USA) Il satellite IKONOS è in grado di differenziare oggetti sul terreno con dimensioni inferiori a un metro quadro, sufficiente per distinguere tra una macchina e un camion. Questa capacità, ottenuta da un altezza orbitale di 680 km, rappresenta un aumento significativo nella risoluzione di immagine rispetto a tutti gli altri sistemi satellitari commerciali di telerilevamento realizzati prima. Un meccanismo basato su un telescopio ottico cattura immagini (in più passate) della superficie terrestre con ampiezza da 11 a 13km e le riflette ai sensori per la produzione di immagini digitali. Il satellite è dotato di un sensore multispettrale con risoluzione di 4 metri e con 3 canali nel visibile e uno nell infrarosso vicino. Come per il satellite Landsat 4 e 5, esso rende possibile il rilievo cartografico dettagliato dell uso del terreno. Le immagini da IKONOS sono alcune tra le più dettagliate producibili da un satellite per scopi non militari.

49 QUICKBIRD (Digital Globe, USA) Il satellite QuickBird è stato lanciato il 18 ottobre 2001 dalla base aerea di Vandenberg in California. QuickBird è stato a lungo il satellite commerciale dotato della maggiore risoluzione (oggi superato da Geo Eye, 41cm e WorldView, 50 cm). QuickBird orbita attorno al globo terrestre ad un altezza di 600km (circa 372 miglia) ed il suo sensore (una telecamera a risoluzione elevata) registra immagini della superficie della Terra durante le ore del giorno. Il sistema raccoglie dati pancromatici di 61 centimetri e dati stereoscopici multispettrali di 2,5 metri. I dati sono utili per il rilievo cartografico, la pianificazione agricola e urbana, per la ricerca meteorologica e la sorveglianza militare.

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51 QuickBird - Umbrella Cay, Bahamas

52 GeoEye -1 (Digital Globe Corporation, USA) September 6, 2008 Resolution: 0.41 m panchromatic (at Nadir) 1.65 m multispectral (at Nadir) GeoEye-1 Orbital Altitude: 681 kilometers Orbital Velocity: About 7.5 km/sec Inclination/Equator Crossing Time: 98 degrees / 10:30a Orbit type/period: Sun-synchronous / 98 minutes

53 GeoEye-2 (early 2013 and operational in the first half of ?) Swath Width 14.5 km Off-Nadir Imaging Up to 60 degrees Dynamic Range 11 bits per pixel Resolution: 0.34 m panchromatic (at Nadir) 1.36 m multispectral (at Nadir) Orbital Altitude: 681 kilometers Orbital Velocity: About 7.5 km/sec Inclination/Equator Crossing Time: 98 degrees / 10:30a Orbit type/period: Sun-synchronous / 98 minutes Mission Life Expected > 10 years Revisit Time Approximately 3 days Orbital Altitude 681 km Nodal Crossing 10:30 am

54 WorldView - 1 (Digital Globe, USA) WorldView -1 (USA)

55 WorldView-2 (lanciato in orbita nell'ottobre 2009) Primo satellite ad altissima risoluzione con otto bande multispettrali. Grazie al suo sistema di scanning bidirezionale, WorldView-2 è in grado di acquisire quasi 1 Mkmq al giorno, anche in modalità stereoscopica, con un tempo medio di rivisitazione di 1.1 giorni. Elenco dei prodotti commercializzati: Risoluzione: - 50 cm nel pancromatico; - 2 metri nel multispettrale. Pancromatico (Pan): B&W Multispettrale 4 bande (MS): Red, Green, Blue, Near Infrared Multispettrale 8 bande (MS): Red, Green, Blue, Near Infrared, Coastal, Yellow, Red Edge, Near Infrared 2 Bundle 4 bande (Pan+MS): B&W, Red, Green, Blue, Near Infrared Bundle 8 bande (Pan+MS): B&W, Red, Green, Blue, Near Infrared, Coastal, Yellow, Red Edge, Near Infrared 2 Natural Color 3 bande (MS): Red, Green, Blue Color Infrared 3 bande (MS): Red, Green, Near Infrared Pan-sharpened 4 bande (MS): Red, Green, Blue, Near Infrared

56 ASTER, Advanced Spaceborne Thermal Emission and Reflection Radiometer ASTER data is used to create detailed maps of land surface temperature, reflectance, and elevation The goal of NASA Earth Science is to develop a scientific understanding of the Earth as an integrated system, its response to change, and to better predict variability and trends in climate, weather, and natural hazards.

57 IRS (Indian Remote Sensing Satellite) IRS - 1A ( ) IRS - 1B ( ) IRS 1C e IRS 1D ( )

58 RESOURCESAT-1 is the tenth satellite of ISRO in IRS series, intended to not only continue the remote sensing data services provided by IRS-1C and IRS-1D, both of which have far outlived their designed mission lives, but also to vastly enhance the data quality. RESOURCESAT-1 is the most advanced Remote Sensing Satellite built by ISRO as of Launch date October 17, 2003 Orbit Polar Sun Synchronous Orbit height 817 km Orbit inclination 98.7o Orbit period min Number of Orbits Per day 14 Local time of equator crossing 10:30 am Revisit 5 days Mission Life 5 years Payload: - LISS-III, multi-spectral camera operating in four spectral bands, three in the visible and near infrared and one in the SWIR region, as in the case of IRS-1C/1D; - LISS-IV, high resolution multi-spectral camera operating in three spectral bands (B2, B3, B4); - AwiFS camera, an improved version compared to the WiFS camera flown in IRS-1C/1D; AWiFS operates in four spectral bands identical to LISS-III, providing a spatial resolution of 56 m and covering a swath of 740 Km.

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61 EROS, Earth Resources Observation and Science (USA)

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64 KOMPSAT-2 (KOrean MultiPurpose SATellite) KOMPSAT-2 acquires imagery in black and white (Pan) at a resolution of 1 m and in colour (MS) across 4 bands in the visible (red, green, blue) and near-infrared at a resolution of 4 m. Simultaneous acquisition of Pan and MS images means that merged 1-m images are available as a standard product. KOMPSAT-2 images cover a footprint of 15 km x 15 km.

65 KOMPSAT-2 imagery features Products B&W : 1 m Colour (4 bands) : 1 m Multispectral (R, V, B, PIR) : 4 m Bundle ( Pan and MS separated images) Pan : 0,50-0,90 µm MS1 (blue) : 0,45-0,52 µm MS2 (green) : 0,52-0,60 µm Spectral Bands MS3 (red) : 0,63-0,69 µm Locate, identify and measure surface features and objects primarily by their physical appearance Mapping shallow water, differentiating soil from vegetation Differentiating vegetation by health Differentiating vegetation by species Mapping vegetation, mapping vegetation vigor/health, Differentiating vegetation by species MS4 (near-infrared) : 0,76-0,90 µm Footprint 15 x 15 km Revisit rate / Viewing angle Orbital period of 28 days Revisit rate of 3 days with roll angle of 30 Satellite tasking yes Panchromatic and multispectral images can be acquired at the same time Dynamic range acquisition 10 bits/pixel, delivery 16 bits/pixel Preprocessing 1A, 2A and ortho

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67 AQUA carries six state-of-the-art instruments in a near-polar low-earth orbit. The six instruments are: Atmospheric Infrared Sounder (AIRS), Advanced Microwave Sounding Unit (AMSU-A), Humidity Sounder for Brazil (HSB), Advanced Microwave Scanning Radiometer for EOS (AMSR-E), Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer (MODIS), Clouds and the Earth's Radiant Energy System (CERES). Each has unique characteristics and capabilities, and all six serve together to form a powerful package for Earth observations.

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69 RapidEye (Germania) 69 RapidEye è una costellazione di 5 satelliti per il telerilevamento della superficie terrestre. Furono lanciati in orbita il 29 agosto 2008 nel cosmodromo di Bajkonur in Kazakistan grazie al vettore russo Dnepr-1. I 5 satelliti hanno lo stesso tipo di equipaggiamento di sensori e quindi anche la stessa risoluzione spaziale di 5 metri. Viaggiano uno dietro l'altro nella stessa orbita, permettendo quindi un tempo di rivisitazione molto breve.

70 ERS Sotto la gestione dell Agenzia spaziale europea ESA sono stati costruiti, grazie ad un consorzio europeo, i satelliti ERS-1 ed ERS-2, lanciati rispettivamente nel 1991 e nel Sono equipaggiati con un sistema attivo a microonde in grado di acquisire dati attraverso la coltre spessa di nubi e durante la notte. Uno degli strumenti, lo scatterometro, misura la direzione e la velocità del vento sugli oceani; un altro sensore, l altimetro, è in grado di misurare l altezza delle onde. Il sensore più noto in dotazione è il radar ad apertura sintetica (SAR), in grado di produrre immagini della superficie terrestre utilizzabili per applicazioni cartografiche. L interpretazione di un immagine SAR fornisce informazioni collegate alle irregolarità delle superfici. Il rilievo cartografico e il monitoraggio dell avanzamento/ritiro dei ghiacci nelle acque artiche sono stati resi possibili grazie al sensore radar in grado di funzionare con tutte le condizioni meteorologiche. Si tratta di un supporto importante per lo studio della climatologia del pianeta, poiché i cambiamenti nell area coperta dai ghiacci riflettono i cambiamenti della temperatura e delle correnti marine.

71 Sul satellite ERS2 è stato installato uno scanner ATSR (Along-Track Scanning Radiometer). Si tratta di uno scanner passivo tradizionale con 7 canali negli intervalli del visibile, dell infrarosso vicino e dell infrarosso termico. Il canale dell infrarosso termico è utile soprattutto per il rilievo della temperatura superficiale del mare. I canali nel visibile e nell infrarosso vicino si possono usare per rilievi cartografici globali della vegetazione, con una risoluzione spaziale di 1km. Il satellite ERS2 è equipaggiato inoltre con sensori in grado di rilevare lo strato di ozono. ERS-2.

72 MISSIONI SAR

73 MISSIONI SAR

74 RADARSAT 1 (Canadian Space Agency NASA) RADARSAT 2 Lanciato nel 2007 ha caratteristiche simili (risoluzione spaziale m)

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76 76 SMOS (ESA) SMOS è il nome di un satellite per l'analisi della salinità degli oceani e dell'umidità del suolo sviluppato dall'agenzia Spaziale Europea (ESA). Il principale strumento del satellite è il MIRAS (Microwave Imaging Radiometer with Aperture Synthesis), un innovativo radiometro passivo che acquisisce l'emissione della superficie terrestre nella banda L (19,30 76,90 cm). Il lancio del satellite, effettuato con un vettore russo dal Cosmodromo di Pleseck, è avvenuto con successo il 2 novembre 2009.

77 GOCE (ESA) 77 Il satellite GOCE (Gravity Field and Steady State Ocean Circulation Explorer) è stato lanciato il 17 Marzo del 2009 per produrre una mappa del geoide basata su misure accurate della forza di gravità. La missione si è conclusa l'11 novembre 2013 (il satellite si è disintegrato al rientro in atmosfera).