Telerilevamento

LO SCATTEROMETRO

Solitamente hanno una traccia a terra detta ‘’footprint’’

Utile in oceanografia per ottenere informazione sui venti in prossimità di superfici marine.

RADAR DA IMMAGINE

Il radar da immagine ha la proprietà di presentare il territorio osservato sotto forma di mappa

bidimensionale. Le immagini ottenute riportando in ogni pixel la potenza dell’eco radar operano nella

banda del visibile e dell’infrarossociene scelta una direzione di moto del veicolo e la striscia di territorio

viene presa lateralmente: la superficie terrestre viene analizzata inviando un fascio di microonde sotto

forma di impulsi e con traiettoria inclinata sull’orizzonte. Per tale motivo le immagini radar risultano

deformate da un punto di vista geometrico. . Sui satelliti vengono utilizzati i cosiddetti Radar ad

Apertura Sintetica (SAR). Negli ultimi ani i SAR hanno completamente sostituito i RAR.

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I satelliti sono piattaforme orbitanti . L'utilizzo dei satelliti per il telerilevamento dei dati è efficace

perchè permettono un'acquisizione su scala globale dei dati e quasi in tempo reale . Grazie alla

forza gravitazione ,che attira verso la terra = forza centrifuga, che attira verso l'esterno, il satellite è

in grado di orbitare senza mai precipitare .

La somma tra l'approssimazione del raggio della terra e l'altezza a cui è situato il satellite fornisce

la distanza del satellite dalla terra: R=Ro + h

Il rapporto tra la forza gravitazionale e la distanza del satellite , tutto sotto radice fornisce la velocità

di rotazione Ve=√(k/R)

Moltiplicando per 2Π la distanza del satellite e dividento per la velocità otteniamo il periodo di

rivoluzione intorno alla terra del satellite p= 2Π*R/Ve.

I satelliti sono di 2 tipi :

GEOSTAZIONARI , sono satelliti orbitanti in zona equatoriale. Anche se possono sembrare fermi

in realtà si muovono alla stessa velocità della terra , questo permette di avere una stessa aerea sotto

controllo 24 h su 24 , ovviamente velocità e orbita costante comportano non pochi problemi in fase

di lancio. Questo tipo di satelliti è utilizzato per le previsioni meteorologiche e per lo studio di

fenomi come l'effetto serra.

ELIOSINCRONI , sono satelliti che descrivono orbite polari . Essi sono sincronizzati col sole ,

questo permette di avere una copertura totale del globo e un'esservazione periodica di una stessa

aerea sulla terra , infatti ogni giorno alla stessa ora il satellite si troverà sempre sulla stessa zona ,

questo perchè è sincronizzato con il sole.

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I sensori che utilizziamo per il telerilevamento forniscono diverse risoluzioni a seconda del lavoro

da svolgere.

Risoluzione GEOMETRICA, permette di stabilire la distanza minima entro la quali due oggetti

compaiono distinti e nitidi. All'aumentare dell'altezza del satellite , diminuisce la risoluzione

geometrica .

Risoluzione RADIOMETRICA, stabilisce l'intervallo dei valori possibili da rilevare . Esempio se

la foto è di 8 bit , allora avremo 2^8 possibili tonalità di colore.

Risoluzione SPETTRALE, Determina l'ampiezza della banda dei canali usati ed è data dalla

differenza tra l'estremo sx e dx dell'intervallo .

Risoluzione TEMPORALE, determina il tempo che intercorre tra l'acquisizione di 2 immagini

della stessa zona

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Oltre al sensore per l'elaborazione di dati si necessita anche di una stazione Terra che riceve ed

elabora i dati. La trasmissione dei dati può avvenire in maniera DIRETTA , cioè dal satellite

vengono trasmessi direttamente alla stazione o in maniera INDIRETTA dal satellite vengono

trasmessi ad un altro satellite e questo li trasmette alla terra.

I dati telerilevati non sono altro che foto , dette RESTER, come sappiamo ogni foto è formata da

pixel.

La superficie telerilevata è considerata liscia se la sua irregolarità è minore della lunghezza d'onda

La superficie telerilevata è considerata rugosa se la sua irregolarità è maggiore della lunghezza

d'onda.

L'elaborazione dei dati prevede l'utilizzo della statistica. Per poter avere una buona classifiicazione

del suolo si procede con la raccolta di un buon numero di immagini per poter poi distinguere i

diversi oggetti presenti sulla superficie terrestre.

Un immagine telerilevata non è altro che una matrice di i righe e j colonne , l'intersezione tra

l'iesima riga e la jiesima colonna forma proprio il pixel. Il sensore trasforma ciascun pixel in un

formato digitale detto Brightness Valoue o piu comunemente chiamato BV.

Le immagini telerilevate vengono salvate in formati diversi a seconda delle informazioni di cui

necessitiamo :

BSQ utilizzato quando necessitiamo informazioni sulle singole bande spettrali , infatti con

• questo formato vengono create tanti file quante sono le bande presenti

BIP utilizzato per salvare sia immagini che i dati in un unico file. Di ciascun pixel sono

• memorizzati il valore corrispondente in ogni singola banda.

BIL utilizzato per salvare sia immagini che i dati in un unico file. Differisce dal BIP dal

• fatto che i valori dei pixel sono organizzati per righe.

Abbiamo detto che la statistica è utilizzata per l'elaborazione dei dati . Noi utilizziamo diversi

strumenti statistici per compiere operazioni sui dati , tra cui :

INSTOGRAMMA, detto diagramma delle frequenze . Sull'asse delle x ci sono i valori della

radianza dei pixel , sulle Y i valori delle frequenze. Poichè la frequenza può essere assoluta ,

relativa o comulata , per ciascun tipo di frequenza ci saranno altrettanti tipi di instogrammi.

Poiché l'istogramma rappresenta un immagine in statistica , questo può rappresentare solo un range

ristretto di valori . Però operando con un opportuno “ allargamento del range “ possiamo avere una

diversificazione dei colori della foto . Questa operazione è detta STRENCHING LINEARE.

SCATTEROGRAMMA, strumento che ci permette di analizzare due immagini

contemporaneamente. In pratica due foto vengono messe a confronto in 2 diverse bande, cioè come

variano i pixel in un intervallo di valori stabilito , se le foto sono a 8 bit allora sarà nell'intervallo 0-

255. Sull'asse delle x ci sono i valori della radianza di una banda , sulle y i valori della radianza di

un altra banda

COVARIANZA . strumento che permette di sapere come variano i valori di BV di due bande

rispetto alla loro media comune. In particolare definisce come variano due immagini rispetto alla

loro media.

COEFFICIENTE DI CORRELAZIONE. Questo coefficiente è un valore che esprime la

correlazione esistente tra due bande.

Il coefficiente di correlazione è dato dal rapporto tra la covarianza e il prodotto degli scarti

quadratici medi nelle due bande. Questo valore è sempre compreso tra 1 e -1 . Se =1 allora c'è

correlazione tra le due bande , altrimenti no .

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INDICE OIF

Nel caso del Thematic Mapper è stato sviluppato un fattore detto OIF che serve ad identificare

quantitativamente quale tema di bande produce la migliore composizione RGB . Dall’osservazione

fatta su numerose immagini TM si possono dedurre le seguenti considerazioni:

- Combinazioni con valori dell’OIF simili producono risultati simili.

• - La banda TM4 è quasi sempre presente nelle prime sei combinazioni.

• Le prime tre combinazioni oltre la TM4 una del visibile e una dell’infrarosso.

•

CORRELAZIONE DEI DATI TELERILEVATI

Il processo d’acquisizione dei dati telerilevati può contenere errori. Gli errori possono essere di due

tipi: INTERNI e ESTERNI

ERRORI INTERNI

Gli errori interni generalmente sono sistematici quindi prevedibili, e sono generati dai sensori stessi.

Ad esempio perdita di segnale.

ERRORI ESTERNI

Gli errori esterni invece sono errori casuali e sono legati essenzialmente alle pertubazioni della

piattaforma, o alle condizioni atmosferiche ecc. Tali errori possono essere ridotti ma mai totalmente

eliminati e le correzioni dei relativi dati possono essere di due tipi: radiometrico e geometrico.

CORRELAZIONI RADIOMETRICHE

La diffusione atmosferica e l'assorbimento sono 2 fenomeni che provocano una distorsione

radiometrica nei dati perchè anche in assenza di atmosfera il sensore può comunque rilevare

l'energia riflessa dalla superficie terrestre. Questo comporta il fatto di avere immagini di un'area più

luminosa nella banda del visibile e molto scura nella banda dell'infrarosso.

Per ovviare a questo problema , prima di trattare i dati , questi devono essere coretti . Aggiustare

problemi relativi all'assorbimento è un po difficile in quanto occorrerebbero informazioni circa le

condizioni meteorologiche del momento in cui è stata fatta la foto.

Per la diffusione si utilizza la tecnica degli aggiustamenti dell'istogramma e la tecnica degli

aggiustamenti con regressione

TECNICA DEGLI AGGIUSTAMENTI DEGLI ISTOGRAMMI

Questa tecnica si basa sulla valutazione degli istogrammi delle bande del visibile. Gli istogrammi di

tutte le bande del visibile dovrebbero iniziare da un valore del BV molto prossimo allo 0.

L’influenza della diffusione atmosferica fa in modo che questi istogrammi siano invece più elevati

con un BV minimo diverso dallo 0. Per correggere quest’effetto gli istogrammi vengono spostati

verso sinistra in modo che essi partano da zero, ciò avviene sottraendo da tutti i dati ,per ogni

singola banda, la stessa quantità (bias) che è il valore minimo apparente in quella banda. Questa

tecnica viene ad essere vanificata quando in una banda del visibile vi sia uno o più pixel con BV

uguale a 0.

TECNICA DEGLI AGGIUSTAMENTI MEDIANTE LA REGRESSIONE

I BV dei pixel dovrebbero essere molto bassi anche nell'infrarosso se non ci fosse diffusione

atmosferica.

Dopo aver estratto da ogni banda i pixel della rispettiva zona , questi vengono plottati in funzione

dei valori corrispondendi nella banda dell'infrarosso. Il confronto tra i 2 produce uno

schettogramma . Con la tecnica dei minimi quadrati troviamo la retto che meglio approssima i punti

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CORRELAZIONI GEOMETRICHE

Nella maggior parte dei casi i dati tele rilevati vengono forniti già corretti dagli errori interni. Per

quanto riguarda gli errori esterni nel caso della piattaforma aerea gli errori geometrici possono

essere corretti sulla base della conoscenza dei dati di volo. Tutti gli errori geometrici possono essere

corretti rivedendo i dati delle coordinate dell’immagine stessa. Questa tecnica fa uso di punti di

controllo dei quali si devono conoscere le coordinate cartografiche. Occorre distinguere due casi: se

le coordinate sono ottenute direttamente da carte topografiche si parla di rettificazione geometrica,

se le coordinate sono