SIMDEO: SIstema di Monitoraggio delle Discariche con dati EO (Earth Observation)

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1 SIMDEO: SIstema di Monitoraggio delle Discariche con dati EO (Earth Observation) Ing. Salvatore Muto Euro.Soft S.r.l Viale Kennedy, Napoli (NA) - Italy Phone Fax web-site: Presentazione 4 bando PMI 14 Marzo 2014 ASI Roma Via del Politecnico 1

2 Sommario Introduzione Web GIS Prodotti Simdeo Sviluppi Futuri 2

3 Il progetto SIMDEO Contratto ASI/Euro.Soft I/055/11/10 (Cofinanziamento nell ambito del BANDO PUBBLICO PER PROGETTI DI RICERCA INDUSTRIALE E/O SVILUPPO SPERIMENTALE - BANDO PERIODICO RISERVATO ALLE P.M.I. BANDO TEMATICO N. 02 Osservazione della Terra ) Team: Euro.Soft, FoxBit External Service: ALI, SERCO Durata: dal al Obiettivi: Attività di ricerca e sviluppo relative ad un sistema integrato per il monitoraggio delle discariche con dati EO 3

4 Simdeo: Schema Funzionale e Software S/S Prodotti Intermedi Modulo NDVI-SAVI Modulo LST Data Providers Dati EO Dati NON-EO S/S Landfill detection Modulo Discariche Esistenti S/S GIS Modulo Quantità Rifiuto Stoccato Modulo Tipologia di Rifiuto Stoccato Modulo Discariche Illegali Operatore MODULO APPLICATION SERVER MODULO GEODATABASE XML, HTTP Sistema Esterno HTTP(S),(S) FTP Utente SISTEMA SIMDEO 4

5 WebGIS 5

6 Simdeo: Funzionalità del Sistema Generazione ed archiviazione dei prodotti Modalità Sincrona : prodotto ad intervallo temporale predefinito Modalità Asincrona : prodotto a richiesta Distribuzione dei Prodotti Prelievo Prodotti Tramite FTP Servizi Prodotti Fruibili attraverso WMS/WFS Autenticazione Web based con autenticazione, visualizzazione sinottica, footprint, query sul catalogo, preview navigabile (per alcuni prodotti). 6

7 Elenco Prodotti SIMDEO Prodotti Intermedi Prodotti Finali Prodotti intermedi Mappe trimestrali di NDVI-SAVI ad alta risoluzione (ris.: 2 m); Mappe termiche mensili di LST (ris.: < 90 m); Mappe Landfill Detection Mappe Emissioni Prodotti Finali Mappe Landfill Detection Mappe semi-statiche delle discariche esistenti - perimetro (ris.: 2 m); Mappe mensili di riempimento ed evoluzione delle discariche individuate con dato SAR e ottico quantità di rifiuti (ris.: 5-10 m); Mappe di contenuto da dato iperspettrale tipo di rifiuto (ris.: 30 m); Mappe detection discariche (ris.: <5 m); Mappe Emissioni Mappe di emissioni gassose trimestrali (ris.: 90 m); Mappe di probabilità di contaminazione del suolo (ris.: < 15 m). 7

8 Input: EO: Alta (5m) & Altissima (2m) Risoluzione - Sensori RapidEye & Spot - Sensori GeoEye & WorlView Mappe trimestrali di NDVI-SAVI ad altissima risoluzione Immagine: False Colors Infrared; SAVI zona Vesuvio - Terzigno 8

9 Mappe Termiche mensili di LST Input EO: - TM banda TIR Missione Landsat 8 OLI TIR, risoluzione (30 m) - Aster TIR notturne: Missione Terra, risoluzione (90 m) Immagine: LST 3D del Vesuvio, dato Landsat8 Da dato Landsat del 3 Maggio

10 Validazione Mappe Semistatiche Delle Discariche Esistenti: Giugliano Input: - Sensori Ottici GeoEye & WorlView 15 Agosto Aprile 2013 Mediante l algoritmo di Segmentazione Canny Edge detection, si riescono ad evidenziare in modo semi-automatico i confini della discarica relativamente alla data d osservazione. 10

11 Mappe detection Sversamenti Abusivi Integrando la mappatura di coerenza SAR, e gli indici di vegetazione, il prodotto evidenzia i siti che potrebbero essere con maggiore probabilità discariche. Terzigno Dati Input: - Ottiche RapidEye, - SAR Cosmo Immagine 2012: Classi di Rischio Presenza Sversamenti abusivi 11

12 Validazione Mappe degli Sversamenti Abusivi: Terzigno Nome Sito Censito PRB Cava Sari Cava Sari 2 Cava Vitiello Bosco Lavarella, Via Vicinale Lavarella Via Zabatta Cava Ranieri Via Muro Dei Boschi Proprietà Lanza Ex Discarica Cava Sari Deposito Ecoballe Individuazione da prodotto SI SI SI NO NO SI NO SI SI SI 12

13 Mappe di Probabilità di Contaminazione Suolo Incrociando il valore del RGI (indice di vegetazione) con la misura dell entropia spaziale per tenere conto della movimentazione del terreno si definisce così un indice sulla probabilità di contaminazione dei suoli. Dati Input: - Ottiche RapidEye, - Termiche Aster \ Landsat 13

14 Mappe tematiche di contenuto da dato iperspettrale Mediante l algoritmo SAM, si classificano tutti i pixel contenuti nell immagine, che presentano un contenuto informativo simile alla firma spettrale di riferimento. Dati Input: - Ottiche Iperspettrali Hyperion Zone di Giugliano Pianura e Salerno Metodologia Classificazione: a) Spectral Angle Mapper SAM b) Mixture Tuned Matched Filtering MTMF a) b) Imm Hyperion, area Giugliano del 21 Settembre

15 Validazione Mappe Tipologia Rifiuto Stoccato: SAM Amianto Classificazione Amianto, convegno ASITA 2008 indagine CNR Prelievo della firma spettrale Amianto dalla particella 5 individuata sull immagine Hyperion Classificazione immagine Hyperion con tecnica SAM 15

16 La mappa di Riempimento SAR riesce ad evidenziare, in casi particolari, le elevazioni del terreno e quindi a rilevare gli assestamenti dei rifiuti stoccati nel sito. Mappe Mensili di Riempimento ed evoluzione discariche da dato SAR a) b) Sito di Giugliano a)coerenza b)interferogramma c)modello di Elevazione c) La validazione del prodotto è stata eseguita considerando due piazzole perimetrali e monitorandone la differenza di quota ΔH con il suolo circostante. L errore medio riscontrato risulta di poco superiore al 12% 16

17 Dissemination: Pubblicazioni Azione Autori Rivista / Periodico / Eventi Articolo divulgativo: Discariche, arriva il monitoraggio satellitare Renato Aurigemma Il Denaro Pubblicato Stato Data / Data prev. 21 dicembre 2011 Articolo divulgativo: Satelliti, occhi sulla Terra. Vertice mondiale a Napoli Renato Aurigemma Il Denaro Pubblicato 20 giugno 2012 Partecipazione al convegno Le applicazioni di Osservazione Satellitare della Terra: I progetti delle aziende spaziali Campane Evento ufficiale del programma IAC Collateral events di Napoli Articolo divulgativo SAPNA, monitoraggio satellitare delle discariche Presentazione progetto SIMDEO durante il Prime tour del Polo Hi-Tech, alla presenza di istituzioni, aziende e stampa. Articolo per IGARSS 2013 Melbourne. SIMDEO: An integrated system for landfill detection and monitoring using EO data - Paper ID: Partecipazione al convegno (Luglio 2013) Slide Show sul progetto SIMDEO presso lo stand Euro.Soft all evento LIGHT 2013 La notte dei ricercatori Città della Scienza Napoli Partecipazione al "GIS DAY 2013" IL GIS PER LA GESTIONE DEL TERRITORIO, giornata mondiale dei Sistemi Informativi Geografici - Università di Napoli Federico II / Società Geografica Italiana / ESRI Italia Napoli: SIMDEO: sistema integrato per il monitoraggio discari- che e l individuazione di sversamenti illegali Evento di presentazione dei risultati, in collaborazione con SAPNA spa e con la partecipazione del Prof La Neve (Università La Sapienza di Roma DIAEE). Salvatore Muto, Andrea Melchiorre IAC 2012 Effettuato 4 ottobre 2012 Redazione Corriere della Sera Pubblicato 25 gennaio Effettuato 11 febbraio 2013 Enrico Giuseppe Cadau, Cosimo Putignano, Renato Aurigemma, Andrea Melchiorre, Pasquale Bosco, Andrea Tesseri, Fabrizio Battazza IGARSS 2013 Pubblicato Effettuata - LIGHT 2013 Effettuato Renato Aurigemma, Salvatore Muto, Valerio Pisacane, Salvatore Schiano, Fabrizio Battazza - GISday 2013 Workshop Provincia Napoli 2013 Effettuato Effettuato Maggio 2013 Luglio Settembre novembre dicembre 2013 Sottomissione Articolo per rivista IGARSS 2014 special issue of the IEEE Journal of Selected Topics in Applied Earth Observations and Remote Sensing (JSTARS) Enrico Giuseppe Cadau, Cosimo Putignano, Salvatore Muto, Valerio Pisacane, Renato Aurigemma, Fabrizio Battazza IGARSS 2014 Previsto post progetto (Giugno 2014). 17

18 Dissemination: Sito Web 18

19 Dissemination: WorkShop In data 10 Dicembre 2013, presso la sala consiliare della provincia di Napoli si è tenuto il workshop conclusivo del progetto Simdeo. All evento ha preso parte ASI, gli utenti coinvolti, le amministrazioni ed alcuni comitati civici vicine alle tematiche affrontate dal progetto. 19

20 Sviluppi futuri: Elaborazione Stereocoppie Prodotto di ricostruzione tridimensionale della zona di Chiaiano e Giugliano da Stereocoppia. Come supporto alle immagini DEM generate da dato SAR per il monitoraggio delle discariche controllate. 20

21 Sviluppi futuri: Architettura DSS Un Decision Support System (DSS) è un sistema software di supporto alle decisioni, che permette di aumentare l'efficacia dell'analisi del problema in esame, servendosi di una base di dati; esso estrarre in poco tempo e in modo versatile le informazioni utili ai processi decisionali, anche se il problema in esame riguarda una rilevante quantità di dati. L implementazione di tale tecnologia è pertanto molto utile nella fase di detection delle discariche illegali, aumentando così l affidabilità del Sistema e la velocità di processamento. Software Processing DSS Mappe Detection GIS 21

22 Sentinel 1 Sviluppi futuri: Acquisizione dati - Nuovi Satelliti Prisma è un sistema di Osservazione della Terra con strumentazione elettro-ottica di tipo innovativo, che integra un sensore iperspettrale (0.4 a 2.5 μm con risoluzioni di 30 m) con una camera pancromatica (0.4 a 0.7 μm con risoluzione di 5 m). Tale mappatura potrà essere pertanto utilizzata per gli algoritmi di classificazione e detection del sistema. Sentinel 1, il primo di 5 satelliti della costellazione Copernico, fornirà gratuitamente immagini SAR in banda C. Per la natura del dato sarà possibile sfruttare le sue acquisizione con ogni condizione climatica e data la banda i dati rilevati saranno di notevole utilizzo per mappare umidità del terreno contribuendo così ai prodotti di detection Prisma 22

23 L utilizzo di sensori montati su DRONI, garantisce un completamento d analisi nelle zone segnalate dal satellite come potenzialmente a maggiore rischio. A bordo dell UAV c è la possibilità di montare differenti tipologie di sistemi per l acquisizione immagini: Lidar per la mappatura 3D e la ricostruzione del DEM Termico per l analisi di Temperatura Multispettrale. Sviluppi futuri: Acquisizione dati Drone Ottico Termico Lidar 23

24 Sviluppi futuri In una parola OS IRIDE Grazie per l attenzione 24

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