Tulone: Monitoraggio della qualità delle acque marine a partire da dati telerilevati
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Monitoraggio della Monitoraggio della qualità delle acque qualità delle acque marine a partire da marine a partire da dati telerilevati dati telerilevati Ing. Mario Tulone (1)(2) , Ing. Antonino Maltese (2) Dipartimento di Ingegneria Idraulica ed Applicazioni Ambientali Università di Palermo (1) (2)
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Monitoraggio della qualità Monitoraggio della qualità delle acque marine a partire delle acque marine a partire
da dati telerilevatida dati telerilevati
Ing. Mario Tulone (1)(2), Ing. Antonino Maltese (2)
Dipartimento di Ingegneria Idraulica ed Applicazioni AmbientaliUniversità di Palermo
(1) (2)
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Il degrado dell'ambiente rende necessario ed urgente l'avvio di concrete e coerenti attività mirate al monitoraggio ed alla salvaguardia degli ecosistemi marini e terrestri
Realizzare una catena di processi automatizzati e controllati per la pre-elaborazione di serie temporali di immagini grezze e per successive elaborazioni
determinazione di distribuzioni spazio-temporali di variabili di qualità delle acque marino-costiere quali SST, concentrazione di clorofilla-a, concentrazione di solidi sospesi, torbidità, ecc., nonché i fronti di temperatura
Remote sensing
IntroduzioneIntroduzione
GIS
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Area di StudioArea di Studio
Acque marino-costiere (fino a 50 km dalla costa siciliana)
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Monitoraggio classicoMonitoraggio classico
Disco di SecchiSonda multiparametrica
Campionatori acqua (Bottiglia di Niskin)
Analisi di laboratorio
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Remote SensingRemote Sensing
Satellite Aereo
In Situ
Il telerilevamento è la scienza che permette di ottenere informazioni circa un oggetto, un’area, o un fenomeno attraverso l’analisi di dati acquisiti per mezzo di un dispositivo che non è in contatto con l’oggetto, l’area o il fenomeno sotto esame
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Monitoraggio classico Remote Sensing
elevata risoluzione spaziale
e bassa risoluzione temporale
elevata risoluzione temporale
e bassa risoluzione spaziale
dati in continuo
ma dati puntualidati spazialmente distribuiti
Costi elevati
(S)Vantaggi(S)Vantaggi
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Il sensore MODISIl sensore MODISIl MODIS (MODerate-resolution Imaging Spectroradiometer) è uno spettroradiometro a 36 bande, 21 delle quali tra 0,4 e 3,0 nm, e le restanti 15 tra 3,0 e 14,5 mm. Esso ha una campo di vista di 2300 km con una risoluzione spaziale di 250 m in 2 bande, 500 m in 5 bande e 1 km nelle altre 29 bande, con una risoluzione temporale di circa 12 ore.
Particolarmente adatto al monitoraggio delle variazioni a scala globale, permette di ricavare, tramite le bande nell’infrarosso termico, la temperatura superficiale dei mari e della crosta terrestre
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Il MODIS (MODerate-resolution Imaging Spectroradiometer) è uno spettroradiometro a 36 bande, 21 delle quali tra 0,4 e 3,0 mm, e le restanti 15 tra 3,0 e 14,5 mm. Esso ha una campo di vista di 2300 km con una risoluzione spaziale di 250 m in 2 bande, 500 m in 5 bande e 1 km nelle altre 29 bande, con una risoluzione temporale di circa 12 ore.
Particolarmente adatto al monitoraggio delle variazioni a scala globale, permette di ricavare, tramite le bande nell’infrarosso termico, la temperatura superficiale dei mari e della crosta terrestre
Il sensore MODISIl sensore MODIS
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I satelliti Terra e AquaI satelliti Terra e Aqua
Data e luogo di lancio8 Novembre 1999 da Vanderberg,
California
Veicolo per il lancio Delta II
Peso 5190 kg
Numero di strumenti5 sensori: MODIS, CERES, ASTER,
MIRS, MOPITT
Orbita Elio-sincrona, quota di 720 km
Inclinazione 98.1°
Durata di un’orbita 101 minuti
Vita della missione 6 anni
Data e luogo di lancio4 Maggio 2002 da Vanderberg,
California
Veicolo per il lancio Delta II
Peso 2934 kg
Numero di strumenti6 sensori: MODIS, CERES, AIRS, AMSR-E,
AMSU-A, HSB
Orbita Elio-sincrona, quota di 705 km
Inclinazione 98.2°
Durata di un’orbita 99 minuti
Vita della missione 6 anni
I satelliti NASA Terra (AM1), e Aqua, (PM1) sono progetti per l’osservazione della terra concepiti dall’EOS (Earth Observing System).
Il Terra sorvola la Terra da nord a sud, sorvolando l’Italia all’incirca alle 10:30 a.m. e p.m
Terra Aqua
l’Aqua da sud a nord, sorvolando l’Italia all’incirca alle 01:30 a.m. e p.m.
Orbita eliosincrona quasi-polare di quota 705 km
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X-Band Antenna
Terra/Aqua
PDS
Level 1A
MOD01
Geolocation
Level 1B
MOD03
MOD02
IMAPP
SeaDAS
ProcessingProcessing
I dati acquisiti sono in formato grezzo (raw) Production Data Set (PDS), e non sono direttamente utilizzabili dai software di image processing ma vanno processati per ottenere i prodotti L1B (calibrated radiance)
antenna ricevente del DLR Center
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Pre-elaborazioniPre-elaborazioniIl prodotto MODIS non è esente da problemi ed errori: le immagini risultano in teoria georiferite ad una proiezione Integerized Sinusoidal, poco nota alla maggior parte dei pacchetti software di analisi dell’immagine
Riorganizzazione del dataset
Georeferenziazione
Subset spaziale
Subset spettrale
Correzione atmosferica con il modello dello scattering relativo
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087.1)645(9.1203 Rturbidity Modello per la stima della Turbidity [NTU] (Chen, 2007)
9322.3550440 /2602.3 RRTSS
Modello per la stima della concentrazione di TSS [mg/l] (Delu et al. 1999)
Modello per la stima della concentrazione di CHL (CCHL) [mg/m3] (O’Reilly et al. 2001)
)403.1659.0457.1753.22830.0( 432
10 RRRRChl 488550
44355010 ,maxlog RRR
Modello dello split windows per il calcolo della SST [K](Mao, Qin, Shi e Gong, 2004)
32313132
323231313132 )()(
ACAC
BDCDBCTs
I ModelliI Modelli
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Calibrazione dei modelli
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Clorophyll-a Total Solid Suspended
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I GIS ed il telerilevamento forniscono un potente mezzo operativo per l’analisi dell’ambiente costiero, consentendo di coprire spazialmente e temporalmente maggiori estensioni di mare, in modo complementare ed integrato con i sistemi tradizionali
L’analisi multitemporale di immagini satellitari, permette di monitorare l'evoluzione delle dinamiche spazio-temporali di diversi fenomeni chimico-fisici e di ottenere mappe sinottiche su vasta scala
I risultati delle elaborazioni hanno mostrato un buon accordo tra i dati misurati e quelli ricavati dalle immagini satellitari
La calibrazione dei modelli in ambito mediterraneo consente il raggiungimento di risultati più accurati rispetto a quanto ottenibile utilizzando i parametri di calibrazione internazionale
ConclusioniConclusioni
