Cluster 10 Area MARE Napoli, 29-30 Marzo 2007 Workpackage 6 Realizzazione di un sistema di...

Cluster 10 Area MARENapoli, 29-30 Marzo 2007

Workpackage 6Realizzazione di un sistema di monitoraggio da satellite in

tempo reale sul mare con elaborazione distribuita

ARPAT– Regione ARPAT– Regione Toscana, Area MareToscana, Area Mare

Progetto MIR METODOLOGIE INTEGRATE DI INDAGINE IN AREE DI PREGIO

AMBIENTALE MIRATE ALLA VALORIZZAZIONE E GESTIONE DELLE RISORSE

PIN – Polo Universitario di PratoPIN – Polo Universitario di PratoStazione Ricezione SatellitiStazione Ricezione Satelliti

Università di Palermo -Università di Palermo -Dipartimento Ingegneria Dipartimento Ingegneria Idraulica ed Applicazioni Idraulica ed Applicazioni AmbientaliAmbientali

2Cluster 10 Area Mare – Napoli, 25-26 Marzo 2007

ARPAT– ARPAT– Regione Regione ToscanaToscanaArea Mare Area Mare

Polo Universitario di PratoPolo Universitario di PratoStazione Ricezione Stazione Ricezione Satelliti - PINSatelliti - PIN

Università di Palermo Università di Palermo Dipartimento Ingegneria Idraulica Dipartimento Ingegneria Idraulica ed Applicazioni Ambientalied Applicazioni Ambientali

PIN Polo Universitario PratoStazione Ricezione Satelliti

P. F. Pellegrini M. TommasiniM. InnocentiL. NencioniG. PoliG. Adembri

Gruppo di RicercaARPAT Regione ToscanaArea Tutela Ambiente Marino, Lagunare, Lacustre, Costiero e dell’Ittiofauna- Piombino (LI)

M. BucciF. SerenaF. Gambassi A. Melley G. MagnelliUniversità degli Studi di Palermo Dipartimento di Idraulica ed Applicazioni Ambientali - DIIAA

G. La LoggiaG. CiraoloA. Maltese

PNAT Parco Nazionale

Arcipelago Toscano Portoferraio Isola d’Elba (LI)

M. Tozzi

M. Corsi





Strutture realizzate nell’Attività MIR

• Implementazione della Stazione Ricezione Satelliti orientata all’osservazione del mare in tempo reale

• Laboratorio di Telerilevamento presso la sede ARPAT – Area Mare di Piombino

• Stazione di Osservazione del mare da immagini satellitari presso la sede del Parco Nazionale dell’Arcipelago Toscano di Portoferraio

• Sistema di connessione tra i Laboratori e il DIIA (Univ. Palermo) con elaborazione distribuita

• Sistema per il monitoraggio in continuo dell’Arcipelago Toscano con dati da satellite





Obiettivi raggiunti nell’Attività MIR• Operazioni del sistema di monitoraggio in continuo da satellite (Aprile

2002 – Agosto 2003) dell’Arcipelago Toscano e del Mar di Sicilia in tempo reale

• Realizzazione di algoritmi proprietari per la Georeferenziazione Precisa dei dati satellitari per analisi sub-pixel

• Messa a punto di algoritmi originali per l’interpolazione dei dati satellitari (Interpolazione Segmentata)

• Ricondizionamento dei dati su mare acquisiti dal Battello Oceanografico Poseidon dell’ARPAT per l’ottimizzazione, su Scala Regionale (zona di test: Arcipelago Toscano), degli algoritmi di calcolo dei parametri fisici su mare

• Ottimizzazione dell’Algoritmo di calcolo della SST (Sea Surface Temperature)

• Ottimizzazione dell’Algoritmo di calcolo della Clorofilla-A

• Osservazione del Moto di Zone di SST (isoterme) sul Mar Tirreno

• Determinazione degli andamenti spazio-temporali della SST Media sul Mar di Toscana nel periodo Luglio 2001 – Agosto 2005





Il sistema di monitoraggio in continuo del Mar di Toscana e di SiciliaUnità coinvolte:

Lab. Telecomunicazioni DET – Univ. di Firenze,

Staz. Ricezione Satelliti Pin – Polo Univ. di Prato,

ARPAT – Area Mare Regione Toscana (Piombino)

Parco Nazionale Arcipelago Toscano – PNAT (Portoferraio)

DIIA – Dipart. Ingengeria Idraulica ed Applicazioni Ambientali - Università di Palermo

Satelliti NOAA

Stazione di Ricezione SatellitiPIN - Polo Universitario Prato

Laboratorio di TelerilevamentoARPAT - Area Mare Piombino,ricezione ed elaborazione datisatellitari pre-elaborati pressosatlab

Battello Poseidon ARPAT,raccolta dati verita' sumare

Laboratorio TelecomunicazioniDip. Elettronica eTelecomunicazioni - DETdell'Università di Firenze

Osservatorio Mare con datitelerilevati - Parco NazionaleArcipelago Toscano (PNAT)(Portoferraio -Elba (Li))





Acquisizione ed elaborazione dei file ricevuti dai satelliti della serie NOAA

Satelliti NOAA

Calibrazione dei dati satellitari elaborati tramite i parametri ambientali misurati in mare da ARPAT

Server locale ARPAT- Accesso Stazione di Prato;- Database dati verità a

mare;- Database file immagini

telerilevate e di prodotti fisici ottenuti;

- Backup dati su unità CDROM e Nastro;

Stazione remota per l'elaborazione distribuita di dati HRPT NOAA e visualizzazione file. Le immagini sono prodotte localmente o acquisite direttamente dalla stazione di Prato.

Stazione di ricezione satelliti PIN - Prato

Stazione di ricezione ed elaborazione dati pre-elaborati di ARPAT Piombino

Battello Poseidon ARPAT, raccolta dati verita' su mare

Server locale Lab. Sen. Sat.- Pagine web attivita' MIR;- Archivio file di immagini (count e

prodotti) da dati NOAA/HRPT;- Backup dati su unità CDROM e

Nastro;

ARPAWORK

ARPASAT

Laboratorio di Telecomunicazioni DET

dell'Università di Firenze

Osservatorio mare con dati telerilevati - Ente Parco Arcipelago Toscano (Portoferraio -Elba (Li))

Altri Gruppi di Ricerca Cluster 10

Dipartimento di Ingegneria Idraulica ed Applicazioni Ambientali - Università degli Studi di Palermo

NOAASAT

MAREWORK

MARESAT

Schema del flusso dei dati interscambiati tra le unità di ricerca partecipanti al progetto





Antenna di ricezione Satelliti NOAACaratteristiche: Diametro 1.8 m,

motorizzata, coperta da Radome

Il sistema di monitoraggio in continuo del Mar di Toscana e di Sicilia realizzato

Stazione Ricezione SatellitiPIN – Polo Universitario di Prato

Coordinate (Datum WGS-84)Lat. 43° 53'.134 - Lon. 11° 05'.942





Laboratorio Telerilevamento ARPAT – Area Mare di Piombino

Coordinate (Datum WGS-84)Lat. 42° 58'.095 - Lon. 11° 15'.170


Osservatorio Mare -PNAT Parco Nazionale Arcipelago Toscano.Portoferraio, Isola d’Elba (LI)

Coordinate (Datum WGS-84)Lat. 42°48’.885 - Lon. 10°19’.785





Catena elaborazione immagini NOAA-AVHRRper il calcolo di parametri fisici sul mare (ad es. SST) in tempo reale e su base mensile Acquisizione dei file ricevuti dai

satelliti della serie NOAASatelliti NOAA Stazione Ricezione

Satelliti PIN - Prato

Estrazione dei count per i 5 canali AVHRR

Immagine dei count del ch.3 dell'AVHRR, non georeferita

Immagine dei count del ch.3 dell'AVHRR, georeferita correttamente, con artefatti

Georeferenziazione count per i 5 canali AVHRR

Immagine della temperatura di brillanza del ch.4 dell'AVHRR, georeferita correttamente

Calibrazione count per i 5 canali AVHRR

Calcolo della Temperatura virtuale della Superficie del mare ed identificazione delle nubi

Maschera delle nubi, in falsi colori, per i pixel di terra

Calcolo della Temperatura Superficiale del Mare (SST) con riconoscimento delle nubi

Immagine della SST, con riconoscimento delle nubi, con artefatti in falsi colori

Calcolo della media mensile della SST

Immagine della media mensile della SST, con artefatti in falsi colori

Analisi dei dati ottenuti

Elaborazione dei file NOAA

Grafico dell'andamento della media mensile della SST

Battello Poseidon ARPAT, raccolta dati verita' su mare per verifica ed ottimizzazione algoritmi





Esempi di prodotti fisici su mare

SST calcolata sui mari di Sicilia e sull’Arcipelago Toscano da dati NOAA-AVHRR

Clorofilla-A calcolata sul mare di Toscana da dati MERIS





Esempio di Analisi Spazio-Temporali

Applicazione dei risultati al calcolo delle SST medie mensili in sub-aree del Mar di Toscana

100

101

111

113

117

120

106

108





Parametri fisici ottenibili da dati satellitari con osservazione in tempo reale:SST, Clorofilla-a, Torbidità, SPM (Suspended Particulate Matter)

Possibilità di osservazione su zone di mare (da decidere in base a progetti attivi) sia sul Tirreno che su altre zone dell’intero Mediterraneo

Ottimizzazione degli algoritmi su scala regionale (Analisi Regionale, es: zona di mare del Santuario dei Cetacei)

Incremento ed aggiornamento dell’archivio di immagini satellitari costituito a partire dal 1997 con dati NOAA-HRPT, METEOSAT-7, MSG, SSM/I acquisite direttamente

Disponibilità di serie storiche

Certificazione di qualità sui dati ricevuti ed elaborati

Utilizzazione di test pilota sull’Arcipelago Toscano in collaborazione con ARPAT-AREA MARE (Dati satellite – Misure verità a terra)

Alcune Attività prevedibili nell’immediato futuro

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