Telerilevamento: una panoramica sui sistemi

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Agostino Angelini
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1 Telerilevamento: una panoramica sui sistemi

2 Il telerilevamento: cos è? Il telerilevamento è la scienza (o l arte) di ottenere informazioni riguardanti un oggetto, un area o un fenomeno utilizzando dati acquisiti da un sistema che non è in diretto contatto con la cosa osservata.

3 Telerilevamento a terra Analisi di strutture da lontano Radar meteorologico Radar sottosuperficiale Laser per inquinanti Costi ridotti Applicazioni (semi)commerciali

4 Telerilevamento da aereo Fotogrammetria Copertura locale Tempi rapidi Sensibilità al tempo Costi di missione ridotti Applicazioni commerciali

5 Telerilevamento da satellite Esplorazione dello spazio Copertura globale Tempi elevati Insensibilità al tempo Costi di missione elevati Applicazioni scientifiche

6 La situazione reale: alcuni esempi

7 Telerilevamento e 11 settembre

9 Intelligence

11 Le due componenti di un sistema di telerilevamento da satellite Segmento di spazio Acquisizione dei dati Memorizzazione Trasmissione a terra Segmento di terra Controllo Ricezione dei dati Correzione Elaborazione

12 Satellite Un satellite è un oggetto che ruota attorno ad un altro oggetto. Satelliti artificiali Satelliti per l osservazione della terra

13 Come rimane in orbita? Il satellite sfrutta l equilibrio tra la forza di gravità e la forza centrifuga, dovuta al suo moto La forza di gravità è inversamente proporzionale al quadrato della sua distanza dalla terra, mentre la forza centrifuga è proporzionale alla velocità tangenziale. Quindi: un satellite artificiale ruota tanto più lentamente, tanto più è lontano dalla terra.

14 Orbita geostazionaria Copertura locale e fissa Satelliti per la meteorologia e le telecomunicazioni

15 Orbita bassa Adatta per coprire larghe parti della superficie terrestre in (relativamente) poco tempo. Satelliti per l osservazione della terra con tempi ridotti di rivisita. Costellazioni di satelliti per le telecomunicazioni

16 Orbita polare Adatta per una copertura globale Satelliti per l osservazione della terra, dell atmosfera e dell acqua

17 Orbita ellittica Adatta per la copertura delle regioni polari o sub-polari Satelliti per le telecomunicazioni

18 Più nel dettaglio

19 Sistemi di comunicazione E costituito da uno o più ricetrasmettitori e da varie antenne. Il controllo a terra lo usa per mandare comandi al processore del satellite. Serve anche per ritrasmettere le immagini e i dati dal satellite a terra.

20 Sistemi di misura Nel caso di satelliti per il telerilevamento, è composto da sensori e camere digitali, più memorie per memorizzare temporaneamente o dati.

21 Sistemi di navigazione I sistemi di navigazione sono basati sulla misura della posizione del satellite. Essi permettono anche il riposizionamento o la correzione dell orbita, se pur in maniera limitata.

22 Sistemi di alimentazione L energia operativa è fornita normalmente dal sole. L energia in eccesso viene immagazzinata in batterie.

23 Struttura e involucro E la struttura che tiene il tutto insieme. La struttura è normalmente realizzata in materiali leggeri ma molto resistenti, sia allo stress meccanico che a quello termico.

24 Cosa si vede realmente? Non solo immagini b/n immagini a colori, in genere a più di tre bande Sensori passivi energia emessa energia riflessa Sensori attivi illuminano il bersaglio

25 Microwave Sensing for Image Formation a. Riflessione b. Diffusione multipla (superficiale) c. Riflettore ad angolo d. Diffusione volumetrica

26 Lo spettro elettromagnetico Gli atomi di cui è composta la materia emettono energia sotto forma di fotoni, secondo la formula Ogni atomo (e quindi ogni materiale) ha frequenze caratteristiche. L insieme di queste possibili frequenze rappresenta lo spettro elettromagnetico.

27 Lo spettro elettromagnetico

28 Interazione con l atmosfera Un satellite sta fuori dell atmosfera, quindi ciò che vede dipende dai materiali che costituiscono la nostra atmosfera

29 Interazione con la superficie I sensori si un satellite ricevono energia elettromagnetica dalla superficie terrestre. La fonte primaria di tale energia può essere il sole la superficie stessa il sensore

30 Sensori nel visibile Risoluzione da 100 metri fino a 1 metro Problemi pochi sensori tempi di acquisizione lunghi nessuna capacità 3D Problemi di classificazione Costi elevati per alte risoluzioni (da 30$ al Kmq)

31 Sensori multispettrali Sono i più diffusi LANDSAT SPOT IRS Risoluzioni più basse Poche capacità 3D Analisi dell ambiente Governativi (NASA, ESA)

32 Sensori multispettrali Risoluzione fino a 5 metri Problemi Costi calibrazione bassi (qualche $ al Kmq) Applicazioni Agricoltura, geologia, ambiente fenomeni legati ad effetti termici

33 Banda termica Visualizza le temperature Bianco: corpi caldi Nero: corpi freddi Legge del corpo nero

34 In definitiva E possibile usare il telerilevamento per definire le caratteristiche del territorio (da satellite e da aereo). I dati telerilevati sono accessibili sotto forma di immagini. Tali immagini sono il risultato dell interazione della radiazione elettromagnetica con la superficie terrestre. Per riconoscere cosa queste immagini rappresentano ci vuole una conoscenza del sensore, un po di esperienza, e qualche operazione di manipolazione. Sensori diversi danno immagini completamente diverse, in molti casi complementari.

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