Corso di Telerilevamento

Lezione 3

Strumenti di ripresaRisoluzioni

Satelliti per il telerilevamento

Caratteri i una immagine digitale raster

I valori relativi a ciascun pixel (DN = DigitalNumber) indicano la radianza media giunta al sensore e proveniente dalla superficie a terra che ricade nel pixel.

In una immagine multispettrale la radianza è misurata in più intervalli dello spettro elettromagnetico e per ciascuno di questi viene creata la matrice di DN

Importanza della visualizzazione a colori

Esistono diversi sensori e piattaforme

?

Per la scelta bisogna considerare vari aspetti

Caratteristiche del Sensore• Caratteristiche tecniche del sistema

di acquisizione• Caratteristiche spettrali• Caratteristiche geometriche• Tipo di visione

Caratteristiche della Piattaforma

• Caratteristiche tecniche • Orbita

Caratteristiche dell’immagine

Risoluzioni: Spettrale, Radiometrica, Geometrica, Temporale

Le risoluzioni

• Spettrale: indica il numero di bande di acquisizione e la loro ampiezza.

• Radiometrica: sensibilità del rivelatore di un certo sensore nel percepire e codificare in segnale le differenze di flusso radiante riflesso o emesso dalle superfici analizzate. In pratica la risoluzione radiometrica rappresenta il numero di livelli in cui può essere scomposto il segnale originario.

• Geometrica: dimensioni dell’area elementare al suolo di cui si rileva l’energia elettromagnetica (pixel).

• Temporale: periodo di tempo che intercorre tra due riprese successive di una stessa area.

La risoluzione spettrale

Le finestre atmosferiche

La risoluzione radiometrica

8 bit(256 livelli)

3 bit(8 livelli)

2 bit(4 livelli)

1 bit(2 livelli)

La risoluzione radiometrica

La risoluzione geometrica

Pixel: 10 m160 x 160

Pixel: 20 m80 x 80

Pixel: 40 m40 x 40

Pixel: 80 m20 x 20

La risoluzione temporale

La risoluzione angolare

La riflettanza varia anche in funzione della geometria Sole – oggetto – sensore

Può essere utile osservare l’oggetto da diversi angoli di vista

Oggi esistono sensori da piattaforma sia aerea che satellitare capaci di riprendere lo stesso oggetto da varie angolazioni: si

introduce la risoluzione angolare

Un esempio di sensore satellitare: lo scanner

A. specchio

B. detectors

C. IFOV (Instantaneous field of view)

D.risoluzione a terra

E. FOV (Field of view)

F. swath (larghezza immagine)

Distorsioni geometriche

Caratteristiche della piattaforma: l’orbitaL’inclinazione definisce anche l’estensione della zona della Terra che può essere investigata: per angoli bassi si perdono le alte latitudini sia a Nord che a Sud

Caratteristiche della piattaforma: l’orbita

Orbita eliosincronaRitorna sullo stesso punto dopo un tempo T, funzione della velocità e dell’altezza, nelle medesime condizioni di ora solare

Orbita geostazionariaHa inclinazione uguale a zero e ruota alla stessa velocità della Terra. Riprende sempre la stessa area.

Per la scelta del dato satellitare da utilizzare bisogna conoscere

Elementi dell’orbita

Risoluzioni caratteristiche

Principali missioni satellitari

• Programma LANDSAT• Programma SPOT• Altri satelliti a media risoluzione (JERS, RESURS)• Satelliti meteorologici (METEOSAT, NOAA)• Satelliti oceanografici (SEAWIFT)• Satelliti per osservazione della Terra (TERRA, AQUA, ENVISAT)• Satelliti ad alta risoluzione spaziale (IKONOS, QUIKBIRD)

E’ un progetto della NASA per l’esplorazione delle risorse della Terra

Programma LANDSAT

Landsat 1 (1972 – 1978)

Landsat 2 (1975 – 1982)

Landsat 3 (1978 – 1983)

Landsat 4 (1982 – )

Landsat 5 (1984 – )

Landsat 6 (1993 – 1993)

Landsat 7 (1999 – )

Risoluzione temporale: 16 gg.

Dimensione Immagine: 185 km

450 – 515 nm525 – 605 nm630 – 690 nm750 – 900 nm1.55 – 1.75 µm2.09 – 2.35 µm

30 m

BandeRisoluzione Geometrica

10.4 – 12.5 µm60 m

520 – 900 nm15 m

Landsat ETM+

Landsat ETM+

Progetto Franco – Belga - Svedese

Programma SPOT

Due sensori identici HRV accoppiati con

strisciata larga 60 km e un overlap di 3 km

Programma SPOT

Possibilità di visione laterale con angolo fino a 27°. Alla

massima apertura la strisciata è larga 80 km.

La ripresa laterale permette una visione stereoscopica

Spot HRVIR

Risoluzione temporale: 26 gg.

Dimensione Immagine: 117 km

500 – 590 nm610 – 680 nm780 – 890 nm1.58 – 1.75 µm

20 m

BandeRisoluzione Geometrica

610 – 680 nm10 m

Spot VEGETATION

Risoluzione temporale: 0.5 g.

Dimensione Immagine: 2250 km430 – 470 nm610 – 680 nm780 – 890 nm1.58 – 1.75 µm

1000 m

BandeRisoluzione Geometrica

JERS - 1

Risoluzione temporale: 44 gg.

Dimensione Immagine: 75 km550 – 600 nm630 – 690 nm760 – 860 nm760 – 860 nm*

18 x 24 m

radar18 m

BandeRisoluzione Geometrica

* : banda stereoscopica

RESURS 01

Risoluzione temporale: 1 – 4 gg.

Dimensione Immagine: 600 km500 – 600 nm600 – 700 nm700 – 800 nm800 – 1100 nm

170 m

10.4 – 12.6 µm600 m

BandeRisoluzione Geometrica

NOAA AVHRR 1

Risoluzione temporale: 0.5 – 0.25 g.

Dimensione Immagine: 3000 km550 – 900 nm720 – 1000 nm3.55 – 3.93 µm10.5 – 11.5 µm

1100 m

BandeRisoluzione Geometrica

NOAA AVHRR 2

Risoluzione temporale: 0.5 – 0.25 g.

Dimensione Immagine: 3000 km580 – 680 nm720 – 1000 nm3.55 – 3.93 µm10.3 – 11.3 µm11.5 – 12.5 µm

1100 m

BandeRisoluzione Geometrica

METEOSAT

MODIS

Risoluzione temporale: 0.5 g.

Dimensione Immagine: 2320 km

5 bande500 m

29 bande1000 m

2 bande250 m

BandeRisoluzione Geometrica

IKONOS 2

Risoluzione temporale: 3 gg.

Dimensione Immagine: 11 km450 – 900 nm1 m

450 – 530 nm520 – 610 nm640 – 720 nm760 – 880 nm

4 m

BandeRisoluzione Geometrica

Risoluzione temporale: 1- 5 gg.

Dimensione Immagine: 16.5 km450 – 900 nm0.61 – 0.72 m

450 – 520 nm520 – 600 nm630 – 690 nm760 – 900 nm

2.44 – 2.88 m

BandeRisoluzione Geometrica

QUICK BIRD

Sensori ad alta risoluzione spaziale

Landsat ETM+ P (15 m) Spot HRVIR P (10 m)

IKONOS P (1 m)

2250 km0.5 g.1000 m4SPOT VEGETATION

2320 km0.5 g.250 – 1000 m36MODIS

117 km26 g.20 m4SPOT HRVIR

600 km1 – 4 g.170 – 600 m5RESURS 01

185 km16 g.15 – 30 m8LANDSAT ETM+

11 km3 g.1 – 4 m5IKONOS

3000 km0.25 – 0.5 g.1100 m5NOAA AVHRR 2

75 km44 g.18 m4JERS - 1

16.5 km1 – 5 g.0.61 – 2.88 m5QUICKBIRD

Dim.Immagine

Ris. Temporale

Ris. Geometrica

N° BandeSensore

Schema riassuntivo di alcuni dei sensori esistenti

AIRBONE TM

Risoluzione temporale: sensore aereo

Dimensione Immagine:

3 bande0.91 – 2.35 µm

7 bande420 – 900 nm

1 banda8.5 – 13 µm

N° BandeIntervallo

MIVIS

Risoluzione temporale: sensore aereo

Dimensione Immagine:

64 bande2.00 – 2.50 µm

8 bande1.15 – 1.55 µm

20 bande430 – 833 nm

10 bande8.20 – 12.7 µm

N° BandeIntervallo

A.S.P.I.S.(Advanced Spettroscopic Imaging System)

• Sensore multispettrale con 4 camere digitali• Camera pancromatica digitale• GPS• Sensore giroscopico• Radiometro• Risoluzione radiometrica a 14 bit

• Risoluzione geometrica variabile da 1 m a meno di 10 cm in funzione dell’altezza di volo

• Ruota portafiltri a 8 posizioni

Piattaforma aerea per l’ASPIS

Il sistema ASPIS nel suo alloggiamento

λ=699.8 λ=719.3

λ=748.5λ=733.5

Risoluzione geometrica Landsat TM - ASPIS