Consiglio Nazionale delle Ricerche. Lorenza Fiumi CNR INSEAN

Transcript

1 Consiglio Nazionale delle Ricerche IL TELERILEVAMENTO Lorenza Fiumi Lorenza Fiumi CNR INSEAN

2 Il telerilevamento per l osservazione della terra Si parla di telerilevamento attraverso immagini per indicare quell insieme di tecniche volte ad analizzare oggetti sulla superficie terrestre e fenomeni ambientali attraverso misure radiometriche registrate a distanza da sensori posti su piattaforme terrestri, aeree, o spaziali. Fra i primi fotografi ad intuire le potenzialità della vista dall alto va sicuramente ricordato G. Félix Tournachon detto Nadar che nel 1856 attrezzò un pallone ed effettuò le prime riprese steoroscopiche aeree su Parigi

3 Nuovi metodi d indagine: il telerilevamento Anno 1856 Saturno e i suoi anelli - Missione Cassini Le caratteristiche delle riprese: - multispettrali: acquisizione in diverse bande dello spettro (0,35-14,0 micron); - multitemporali: osservazione ripetuta regolarmente in un medesimo territorio - sinottiche: possibilità di osservare nel medesimo tempo su aree molto estese; - con diversa risoluzione geometrica: con un pixel che varia da 0.70 m fino 5 km.

4 Telerilevamento vuol dire: -Seguire i processi dinamici in atto, come le perturbazioni atmosferiche, il passare delle stagioni, il mutare del paesaggio, le correnti del mare, l'inquinamento. -Osservare i cambiamenti globali del nostro pianeta, come, il clima, la desertificazione, la riduzione dei ghiacci, e la deforestazione; -Leggere il territorio nei suoi contenuti fisici e ambientali, oltre le frontiere poste dall'uomo; -Vedere oltre il visibile, dove l'esperienza può essere solo mediata dagli strumenti; S. Francisco (1906) Riprese da 600 metri dall aquilone di Lawrence prima e dopo il terremoto.

5 Il telerilevamento è la sintesi di due campi applicativi e di indagine TECNOLOGIA progettazione e messa in opera di attrezzature capaci di acquisire dati ANALISI ED INTERPRETAZIONE DEI DATI astrarre informazioni sulle caratteristiche fisiche dell oggetto studiato New York - Riprese multitemporali effettuate dal satellite Ikonos prima e dopo l 11 settembre (2001)

6 Nuovi metodi d indagine: il telerilevamento Ripresa multitemporale Las Vegas, Nevada, acquisita dal satellite Landsat 5 il 22/10/84 e il 12/1/09. Con una risoluzione di 30 metri per pixel, l'immagine permette di rilevare i cambiamenti di uso del suolo Ripresa con diversa risoluzione geometrica Barcellona. Ripresa pancromatico dal satellite QUICK BIRD che viaggia ad un altezza dalla terra di 450 km, ha una frequenza di osservazioni variabile tra 1 e 4 giorni, la risoluzione a terra del pixel è di 70 cm

7 IKONS (USA) QuickBird (USA) Eros-A1 (Israel) SPOT-5 (FR)

8 MIVIS Multispectral Infrared Visible Imaging Spectrometer Il LARA (Laboratorio Aereo Ricerche Ambientali) del CNR possiede e gestisce il sistema a scansione MIVIS (Multispectral Infrared Visible Imaging Spectrometer) capostipite di una nuova generazione di apparati sensoriali iperspettrali che opera con elevate risoluzioni spaziali e spettrali.

9 LA RISOLUZIONE SPETTRALE Il telerilevamento e l elaborazione dei relativi dati consentono la sorveglianza ambientale dall alto, a diverse quote, in diverse regioni dello spettro elettromagnetico e con riprese ripetute nel tempo, permettendo uno studio del territorio in altro modo difficilmente attuabile. La scena al suolo viene ripresa in tante diverse parti dello spettro, per produrre altrettante immagini diverse della stessa realtà. L alta potenzialità all indagine multispettrale (102 bande investigative), con discriminazione radiometrica fine (spinta fino a 0.02 micron) propria del sensore MIVIS, unitamente alle caratteristiche dei dati telerilevati con sensori aero-trasportati (risoluzione spaziale fino a 3m x 3m), ne fanno uno strumento innovativo ed unico nelle applicazioni dirette sul territorio e delle relative risorse.

10 Caratterizzazione delle coperture in cemento-amianto attraverso dati telerilevati MIVIS Volo MIVIS sulla città di Roma: Quota 2000 m Risoluzione a terra 4m x 4m Sintesi in RGB ch La risoluzione spaziale delle immagini esprime le dimensioni del dettaglio rilevabile. Per i satelliti la dimensione dell area risolta al suolo solitamente coincide con quella del pixel e varia da 0,69 m fino a qualche chilometro, mentre da aereo la risoluzione risulterà molto maggiore.

11 CEMENTO-AMIANTO Immagine in RGB Classificazione Attraverso la classificazione vengono individuate nelle immagini classi di superfici con caratteristiche spettrali omogenee esistenti al suolo.

12 CEMENTO-AMIANTO La metodologia di classificazione sviluppata, permette di: -Individuare -Caratterizzare -Quantificare le superfici in cemento-amianto con margini di accuratezza pari al 94% Sup. in cemento-amianto: 4657 pixel pari a m 2 Sup. insediata 96% Sup. in cemento-amianto 4%

13 Analisi termica dei corpi idrici L elaborazione delle bande relative all infrarosso termico consente la realizzazione di mappe di temperatura di corpo nero. La distribuzione di temperatura superficiale delle acque risulta di estremo interesse per un analisi dei livelli di eutrofizzazione da indagare successivamente attraverso analisi di laboratorio. Nell immagine si apprezza una variabilità della temperatura delle acque. Ciò può essere dovuto a diversi fattori tra i quali si possono annoverare le condizioni di marea, di corrente (es. darsena interna al porto), di vento, tipo e profondità dei fondali (es. linea di costa) e la presenza di sostanze in sospensione nell acqua che mascherano parzialmente o totalmente l aspetto originario dell oggetto di osservazione. < 22,0 C 22,1-22,5 C 22,6-23,0 C 23,1-23,5 C 23,6-24,0 C > 24,1 C Gioia Tauro - temperature apparenti di corpo nero B56/DIPIA/03

14 Analisi termica dei corpi idrici: dettagli < 22,0 C 22,1-22,5 C 22,6-23,0 C 23,1-23,5 C 23,6-24,0 C > 24,1 C La temperatura delle acque è un indicatore di una modifica avvenuta o in atto riconducibile ad eventi antropici. Nelle immagini si evidenziano due dettagli di anomalie termiche. A sinistra si evidenzia l immissione del torrente Budello nelle acque costiere caratterizzata da una temperatura diversa. A destra la darsena turistica è contraddistinta da elevati livelli termici (>24,1 C), probabilmente a causa di uno scarso ricambio idrico con possibili conseguenze sulla qualità delle acque. Gioia Tauro - temperature apparenti di corpo nero B56/DIPIA/03

15 Analisi termica dei corpi idrici L analisi termica, ottenuta mediante la visualizzazione del canale dell infrarosso termico, ha dato una visione globale sullo stato della qualità delle acque e ha permesso di descrivere alcuni interessanti parametri in modo sinottico (distribuzione areale) di anomalie termiche. L immagine visualizzata a destra si riferisce ad un acquisizione di dati MIVIS realizzata contestualmente alla precedente, su un tratto di costa più esteso che va dall abitato di Nicotera fino a Gioia Tauro. Dall analisi termica si apprezzano sottili variazioni di temperatura dovute al traffico marittimo, alle correnti marine, alla batimetria dei fondali, etc. A sinistra si evidenzia l immissione con temperature più basse delle acque del torrente Mesima sotto la quale è presente un innalzamento anomalo della temperatura del mare. < 22,0 C 22,1-22,5 C 22,6-23,0 C 23,1-23,5 C 23,6-24,0 C > 24,1 C Gioia Tauro - temperature apparenti di corpo nero B56/DIPIA/03

16 Analisi delle temperature al suolo nelle aree urbane Profilo dell isola di calore urbano Il clima terrestre ha subito variazioni nel corso dei secoli. Il quest ultimo secolo con l incremento della popolazione ed il progresso tecnologico il fenomeno è diventato sempre più evidente. La città rappresenta il luogo dove l uomo ha modificato il clima locale o microclima. Tale fenomeno è conosciuto come isole di calore urbano. Una delle diverse cause del fenomeno dell Isola di Calore è la sigillatura o impermeabilizzazione dei suoli. Obiettivi: individuazione di superfici permeabili e impermeabili utilizzando tecniche di classificazione; analisi del comportamento in termini di emissività delle superfici, attraverso la visualizzazione delle temperature registrate al sensore; indagini in campo al fine di conoscere la risposta termica dei materiali da costruzione alla radiazione solare. Considerazioni sulle conseguenze dell eccessiva impermeabilizzazione

17 Classificazione Edificato Strade Alberi Prati Suolo nudo Acqua - Le superfici permeabili come acqua, suolo nudo, prati ed alberi, registrano temperature più basse. - Le superfici impermeabili come edificato e strade registrano le temperature più alte. Temperature registrate al sensore C

18 Napoli, caratterizzazione termica delle superfici di copertura Città di Napoli. Al centro è riconoscibile la Piazza del Plebiscito e a sinistra il Molo Beverello. La classificazione del dato MIVIS caratterizza le superfici impermeabili da quelle permeabili e l acqua. Le percentuali sono riportate nel grafico a sinistra

19 Napoli: caratterizzazione termica delle superfici di copertura Temperature al sensore C NAPOLI -Luglio 2005 Elevati livelli termici si segnalano lungo le principali arterie di comunicazione, in prossimità di incroci o, in presenza de superfici estese, soggette ad un maggiore irraggiamento, realizzate in materiale bituminoso. Le superfici impermeabili come edificato e strade registrano le temperature più alte.