Telerilevamento e Satelliti

Generalità

Per telerilevamento si intende la raccolta di informazioni per identificare, misurare ed analizzare le caratteristiche di un oggetto senza entrare in contatto con lo stesso, studiando la radiazione elettro magnetica emessa o riflessa dall'oggetto.

Gli strumenti utilizzati per rilevare ed analizzare le radiazioni sono dei particolari sensori remoti, che possono essere collocati su diverse tipologie di piattaforme quali palloni, aerei e satelliti.

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Tipologie di telerilevamento

Una prima classificazione, fondamentale, di telerivamento può essere fatta fra telerilevamento attivo e passivo.

Telerilevamento passivo il sensore è deputato al solo ricevimento della radiazione elettromagnetica emessa o riflessa dall'oggetto che si sta analizzando.

Telerilevamento attivo il sensore è sia emettitore di radiazione elettromagnetica sia misuratore delle radiazioni quando le stesse hanno interagito con la superficie e ne sono state riflesse.

I sistemi per il telerilevamento passivo sono di due categorie, strumenti che raccolgono la radiazione elettromagnetica emessa dal sole e riflessa dalla superficie terrestre, ed operano nel visibile e nell'infrarosso medio, e strumenti che raccolgono le radiazioni emesse direttamente dalla superficie terrestre ed operano principalmente nell'infrarosso termico.

I sistemi per il telerilevamento attivo si dividono in sistemi a scattering che operano nel visibile e nell'infrarosso, e in sistemi radar che operano nel range delle microonde.

I satelliti ottici

La disponibilità di satelliti ottici commerciali con a bordo sensori ad alta risoluzione fornisce una importante opportunità di acquisizione di immagini pancromatiche e di immagini multispettrali; le elevate risoluzioni spaziali raggiungibili hanno aperto interessanti prospettive sia nel campo della descrizione metrica del territorio e dunque della cartografia a grande e media scala, sia nel campo dell'analisi multispettrale dei dati.

Attualmente sono operativi diversi satelliti commerciali con a bordo sensori ad alta risoluzione, Eros A1, Ikonos, QuickBird e Spot 5, ogni piattaforma con caratteristiche diverse.

FPquadro commercializza su tutto il territorio nazionale le immagini satellitari ikonos, uno dei satelliti ad altissima risoluzione con le migliori caratteristiche.

Risoluzione e precisione

Per risoluzione si intende la dimensione di ogni pixel che compone l'immagine, che dipende dalla qualità dei sensori, del loro ingrandimento e dalla quota del satellite.

10 m	permettono l'individuazione parziale di grandi edifici.
5 m	permettono di riconoscere, ma non identificare, edifici e veicoli.
2,5 m	permettono di identificare in parte gli edifici.
1 m	permette di identificare gli edifici.
50 cm	permettono di identificare in parte i veicoli.
25 cm	permettono di identificare i veicoli.
10 cm	permettono di descrivere un veicolo.

Per precisione si intende l'accuratezza con la quale possono essere identificati al suolo i pixel in termini di coordinate latitudine/longitudine.

Quindi la caratteristica della risoluzione spaziale consente di distinguere i diversi dettagli di una ripresa, mentre la precisione, ottenibile tramite elaborazioni, consente di determinare la posizione geografica dei dettagli individuati.

Processamento dei dati

Le immagini satellitari ad alta risoluzione, al momento del rilevamento, contengono delle distorsioni geometriche e radiometriche che ne impedirebbero il corretto utilizzo nelle applicazioni cartografiche.

Le distorsioni sono dovute al sistema di acquisizione (piattaforma e sensore), al mezzo di propagazione del segnale (atmosfera), all'angolo di ripresa rispetto al Nadir ed all'effetto della curvatura terrestre.

Le correzioni radiometriche vengono effettuate dal fornitore prima del rilascio delle immagini, mentre i diversi livelli di correzioni geometriche determinano le differenti tipologie di prodotto.

Per ottenere delle immagini che abbiano caratteristiche per un utilizzo cartografico occorre avere informazioni tridimensionali sulla morfologia del terreno DTM (Digital Terrain Model), tali informazioni dovranno avere caratteristiche minime di precisione, sia in orizzontale che in verticale, per potere consentire il raggiungimento della precisione prefissata per l'ortofotoproiezione; inoltre è necessario che la sovrapposizione fra immagine e DTM sia effettuata all'interno dello stesso DATUM.

Per raggiungere determinati livelli di precisione al suolo, le immagini oltre ad essere georeferenziate devono essere elaborate tramite l'utilizzo di un certo numero di punti, coordinate, note GCP (Ground Control Points), identificabili sull'immagine stessa.

Vantaggi della ripresa satellitare

Capacità di vista sinottica della scena, ovvero la possibilità di cogliere in un unico colpo d'occhio vaste scene, non dovendo così ricorrere ad una serie di immagini (da aereo) ed all'attività di mosaico delle singole riprese dell'area di interesse.

Regolarità di acquisizione, in quanto i satelliti passano regolarmente sulle diverse zone della terra. Ne consegue il vantaggio che, quasi sempre, è disponibile una scena storica di ogni area.

Stabilità della ripresa, ottenuta grazie ai sofisticati sistemi di asseto e all'assenza d'atmosfera, i sistemi satellitari hanno una piattaforma più stabile, in quanto meno disturbata, delle piattaforme aeree, consentendo riprese di più alta precisione.

Disponibilità di dati multispettrali, quasi tutti i satelliti ad alta risoluzione sono dotati, oltre di sensori pancromatici, di sensori multispettrali, che essendo in grado di discriminare le lunghezze d'onda che consentono d'individuare firme spettrali utili al riconoscimento delle componenti della scena.

Svantaggi della ripresa satellitare

Copertura nuvolosa, la presenza di nubi sull'area della ripresa rende impossibile l'acquisizione dei dati da satellite.
In particolare per satelliti dotati di sensori pancromatici e multispettrali, che operano nel visibile, le nuvole rendono impossibile le riprese.

Illuminazione, nel caso di piattaforme satellitari dotate di sensori ottici, passivi, sono operativi solamente nelle ore diurne.

Limiti di risoluzione, attualmente la migliore risoluzione al suolo che è possibile ottenere con i satelliti commerciali è di 0,65 metri, mentre la risoluzione al suolo delle riprese da aereo è di 0,10 metri.

Limitazioni sulle serie storiche, dato che riprese ad alta risoluzione, da satellite sono disponibili solo dal 1999, per effettuare paragoni con situazioni in epoche anteriori è necessario utilizzare dati provenienti da piattaforme diverse.

Campi di applicazione

Le applicazioni delle immagini satellitari sono innumerevoli, spaziano dalla semplice rappresentazione in colori realistici o in falso colore della superficie, alla evidenziazione di singoli dettagli e particolari tipologie di oggetti; il loro utilizzo è possibile per:

	l'aggiornamento della cartografia digitale e tradizionale, e dei dati catastali;
	la classificazione ed il monitoraggio sia dell'uso sia delle condizioni del suolo, delle acque ed anche della vegetazione agraria e forestale;
	lo studio dell'evoluzione temporale dell'occupazione del suolo;
	il monitoraggio per la valutazione danni e la pianificazione interventi, sia di soccorso sia di ripristino, in seguito a calamità naturali quali incendi, esondazioni e frane;
	il monitoraggio per la valutazione danni e la pianificazione interventi, sia di soccorso sia i ripristino, in seguito ad eventi di inquinamento dell'aria, del terreno e delle acque;
	la realizzazione di modelli di simulazione per la prevenzione di calamità naturali quali incendi, esondazioni e frane;
	la realizzazione di modelli di simulazione per la prevezione di eventi di inquinamento dell'aria, del terreno e delle acque;

È da precisare che le attività di monitoraggio sono legate sia al periodo di rivisitazione dell'area in oggetto, sia alle condizioni di copertura nuvolosa; ne consegue che è impossibile effettuare un monitoraggio continuo in tempo reale, mentre un monitoraggio ad intervalli regolari è strettamente legato alle condizioni metereologiche.