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: radici storiche

2 Radici scientifiche del Telerilevamento Ottica (XVII secolo-galileo) Spettrometria (XVII secolo-newton) Fisica (XIX secolo-herschel, Maxwell, Planck) Fotografia (XIX secolo - Daguerre) Elettronica (XX secolo) Informatica (XX secolo)

3 Lo spectrum di Newton la luce che passa attraverso un prisma si scompone in fasci di luce di diverso colore. Newton adottò la parola latina spectrum per descrivere l'insieme di questi colori ( immagine della luce bianca.. o apparizione misteriosa?) spettro della luce solare

4 La scoperta dei raggi infrarosssi Sir William Herschel (XIX sec), astronomo alla corte di Re Giorgio III d Inghilterra, scoprì la presenza di una forma di energia non visibile. Scopo dell esperimento era misurare il calore trasmesso dalla radiazione solare alle diverse bande dello spettro (separate con un prisma di vetro). Scoprì che anche spostando il termometro oltre la banda del rosso la temperatura si innalzava. raggi infrarossi

5 La prima fotografia della storia (1824) Eseguita da Niépce (Francia) utilizzando una lastra di peltro (stagno) di 16,5 x 20 cm2 ricoperta con uno strato di bitume di Giudea, collocata all interno di una camera oscura ed esposta per tutto un giorno alla luce solare eliografia (disegno del sole) Daguerre (Francia, 1839) immagini non riproducibili prodotte su lastre di rame ricoperte con sali d'argento dagherrotipia Già nel 1727 J.H.Schulze, chimico tedesco, aveva descritto la proprietà del carbonato d'argento di annerirsi in seguito ad esposizione alla luce.

6 Equazioni di James C. Maxwell ( ) L'oscillazione di una particella carica genera un campo elettrico e un campo magnetico che oscillano in direzioni perpendicolari. 4 relazioni legano in modo inscindibile i campi elettrico e magnetico in movimento relativo. Il fenomeno produce energia elettromagnetica sotto forma di onde che si propagano nello spazio differenziate per la frequenza di oscillazione. L'insieme delle radiazioni ordinate per lunghezza d'onda (o frequenza) (cosmiche, γ, x, UV, visibili, infrarosse, costituisce lo spettro elettromagnetico. microonde, radio)

7 Max Planck (1900) Tutti i corpi con temperatura superiore a 0 K emettono radiazioni che coprono porzioni di spettro variabili in funzione della temperatura. Scaldando un metallo, ad esempio, vediamo che il suo colore cambia all'aumentare della temperatura, passando dal rosso all'arancio e poi al giallo, fino al bianco. Con la temperatura, quindi, cambia la lunghezza d'onda della radiazione emessa. La temperatura alla quale corrisponde una prevalente emissione nella banda del rosso è detta calor rosso. A temperature molto alte, corrispondenti al calor bianco, la radiazione copre tutto lo spettro elettromagnetico. Lo spettro visibile occupa il 44% di tutta l emissione solare

8 Le prime riprese dall alto mongolfiera (1850).... piccione (1903)... aquilone (1906).... aereo (1909)

9 Félix Nadar (1858) La prima fotografia aerea della storia scattata su Parigi, nel 1858, a bordo di una mongolfiera

10 Julius Neubronner (1903) Farmacista tedesco, pensò di utilizzare un piccione viaggiatore per fotografare dall alto il territorio. Fu per diverso tempo uno strumento strategico in quanto offriva una rotta di navigazione nota ed era difficilmente intercettabile.

11 George Lawrence (Illinois, ) Riprese di S. Francisco effettuate con aquiloni dopo il terremoto del 1906

12 Il Flyer dei fratelli Wright : Prime foto da aereo

13 1943: in Germania si installa una macchina fotografica automatica a bordo dei missili V : lo Sputnik, primo satellite artificiale della storia, ha a bordo macchine da ripresa

14 Prime prese multispettrali Cluster di 4 fotocamere Hasselblad per ottenere una presa multispettrale (1970) Cluster di 9 obiettivi diversamente filtrati per realizzare fotografie multispettrali su fotogramma da 9

15 Multispettrale oggi La scena al suolo viene ripresa su più canali sensibili a diverse parti dello spettro. Si producono altrettante immagini digitali diverse della stessa scena (formato raster matrici numeriche).

16 Sensori iperspettrali MIVIS (102 canali) 20 canali nel visibile: 0,430 0,430-0,830 μm; 8 canali nel vicino infrarosso: 1,150 1,150-1,550 μm; 64 canali nell infrarosso medio: 2,0 2,0-2,5 μm; 10 canali nell infrarosso termico: 8,2 8,2-12,7 μm; canali 102 informazioni per pixel

17 LiDAR Ligth Detection And Ranging (Ackermann, Università di Stuttgart, 1988) Si rileva la topografia della superficie terrestre acquisendo un elevato numero di coordinate tridimensionali (XYZ) di punti al suolo. Tali coordinate sono calcolate mediante misure di distanza effettuate con fasci di raggi laser inviati dallo strumento aerotrasportato in combinazione con le informazioni derivanti da sistemi GPS e inerziali. Laser scanner ALS60 (Leica)

18 Alta risoluzione da satellite IKONOS (USA) GeoEye (USA) GeoEye 1 WorldView (USA) DIGITAL GLOBE (USA) Missione Altezza orbitale [km] Risoluzione al suolo (pancromatico) Rivisitazione [giorni] IKONOS (2001) GeoEye -1 (2008) <3 QuickBird (2001) WorldView 1 (2007) Eros B (2006) EROS B (Israele)

19 Immagini satellitari ad alta risoluzione IKONOS New York, prima dell 11 settembre

20 QuickBird Pechino, giochi olimpici 2008 National Stadium

21 QuickBird Pechino, giochi olimpici 2008 Football (Soccer) and Boxing

22 QuickBird High-Resolution 60cm and 2.44m satellite Imagery Pricing per Sq. Km. Image Library (where available) New Collect (standard tasking) 60 cm Pan (black & white) $16 $ m Multispectral (four bands) $16 $22 60 cm 3-band PSM (single 3-band GeoTiff -true / natural or false / infra-red color) $16 $22 60 cm 4-band PSM (all four bands, R,G,B,NIR, as four band-separated GeoTiff images) $17 $28 Bundle (60cm Pan m MS) $17 $28 QuickBird Product Description Minimum order from archive (if available) = 25 sq. km., for new collect = 64 square km.

23 GeoEye-1 Beijing Capital International Airport, 2012 (

24 GeoEye-1 Japan's central business district (