IL TELERILEVAMENTOIL TELERILEVAMENTO Lorenza FiumiLorenza Fiumi

Consiglio Nazionale delle Ricerche

Lorenza Fiumi CNR – INSEAN

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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

Nuovi metodi d’indagine: il telerilevamento

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.

Anno 1856

Saturno e i suoi anelli - Missione Cassini

S. Francisco (1906) Riprese da 600 metri dall’aquilone di Lawrence prima e dopo il terremoto.

-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;

Telerilevamento vuol dire:

New York - Riprese multitemporali effettuate

dal satellite Ikonos prima e dopo l’11 settembre

(2001)

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

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

1984 2009

IKONS (USA)

QuickBird (USA) Eros-A1 (Israel)

SPOT-5 (FR)

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.

MIVISMIVIS MIVISMIVIS Multispectral Infrared Visible Imaging SpectrometerMultispectral Infrared Visible Imaging Spectrometer

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.

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.

LA RISOLUZIONE SPETTRALELA RISOLUZIONE SPETTRALE LA RISOLUZIONE SPETTRALELA RISOLUZIONE SPETTRALE

La scena al suolo viene

ripresa in tante diverse parti

dello spettro, per produrre

altrettante immagini diverse

della stessa realtà.

Volo MIVIS sulla città di Roma:

Quota 2000 m

Risoluzione a terra 4m x 4m

Sintesi in RGB ch 13-7-3

Caratterizzazione delle coperture in cemento-amianto Caratterizzazione delle coperture in cemento-amianto

attraverso dati telerilevati MIVIS

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.

Immagine in RGB Classificazione

Attraverso la classificazione vengono individuate nelle immagini classi di superfici con

caratteristiche spettrali omogenee esistenti al suolo.

CEMENTO-AMIANTO CEMENTO-AMIANTO

Sup. in cemento-amianto:

4657 pixel pari a 74512 m2

Sup. insediata

96%

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

4%

CEMENTO-AMIANTO CEMENTO-AMIANTO

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.

B56/DIPIA/03

< 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

Analisi termica Analisi termica dei dei corpi idricicorpi idrici

GioiaGioia TauroTauro - temperature apparenti di corpo nero

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.

B56/DIPIA/03

< 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.

Analisi termica dei corpi idrici: dettagli

GioiaGioia TauroTauro - temperature apparenti di corpo nero

B56/DIPIA/03

< 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

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.

GioiaGioia TauroTauro - temperature apparenti di corpo nero

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

Profilo dell’ isola di calore urbano

Analisi delle temperature al suolo nelle aree urbane

Alberi

Strade

Edificato

Prati

Suolo nudo

Acqua

Classificazione

26-30

22-26

- 22

30-34

34-38

38-42

+ 42

Temperature registrate al sensore °C

- 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.

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

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.

38-42

+ 42

Temperature

al sensore °C

Napoli: caratterizzazione termica delle superfici di copertura