Telerilevamento

CorsoCorso didi TelerilevamentoTelerilevamento

Marco Moriondo

Camilla Dibari

marco.moriondo@unifi.itTel.: 055 328 8257

Dipartimento di Scienze Agronomiche e Gestione del Territorio Agro-forestale DISAT

Università di Firenze

Esame di Monitoraggio Ambientale del Territorio

Telerilevamento

Definizione

In generale : Per Telerilevamento (Remote Sensing - RS) si intende l’osservazione di una data area da parte di un dispositivo posto ad una certa distanza.

In pratica : Insieme di tecniche, strumenti e mezzi interpretativi che permettono la ripresa a distanza di oggetti attraverso la captazione delle radiazioni emesse o riflesse dagli stessi (Gomarasca)

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Principi

Capacità di differenziare il maggior numero possibile di elementi/oggetti sul territorio (suolo, vegetazione, urbanizzato, ecc.) sulla base delle caratteristiche spettrali alle diverse lunghezze d’onda alle quali sono sensibili i vari sensori.

principio fisico: qualunque superficie ext di un corpo, se a temp > 0 assoluto, emette radiazioni elettromagnetiche proprie che dipendono dalla temp del corpo e dalle caratteristiche fisico/chimiche/geometriche della sua superficie. Riflette , assorbe o lascia passare invece le radiazioni elettromagnetiche provenienti dall’esterno.

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Perché si usa

Punto centrale degli studi sui fenomeni ambientali èl’osservazione delle loro caratteristiche e la misurazione dei parametri che li contraddistingono

Tali informazioni possono essere ottenute tramite analisi dirette (acquisizione “in situ”) o tramite l’elaborazione di dati rilevati da apparecchi posti su aerei, palloni o satelliti (telerilevamento)

In situ = più costose + peggior visione d’insieme

telerilevamento = meno costose + spazializzate

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da Aereo - da SatelliteAereo : sensore posto a bordo di un aereo (spesso macchina fotografica a volte sensori multispettrali come es. MIVIS). Immagine Fotografica: rappresentazione del territorio per attivazione di un processo chimico sulla pellicola da parte della energia elettromagnetica proveniente naturalmente dalla superficie terrestre.

Satelliti : hanno a bordo dei sensori che misurano l’energia riflessa dalle superfici dei vari corpi della sup. terrestre.

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RS e altre discipline

Sviluppo

Telerilevamento

↑↑↑↑Fotointerpretazione

↑↑↑↑Fotogrammetria

GeodesiaRilevamento a terra

Fotogrammetria

etc.Dati di supporto

Cartografia tematicaAnalisi GIS

Utenti

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Campi di applicazione� Meteorologia

� Climatologia

� Idrologia

� Oceanografia

� Geologia

� Agricoltura

� Foreste

� Uso del suolo

� Inquinamento (marino, atmosferico, ecc.)

� Ambiente antropizzato

� Rischi e disastri

� Ecologia

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Lo spettro elettromagneticoInsieme continuo delle onde elettromagnetiche ordinate secondo la loro frequenza, lunghezza o numero d’onda

Bande maggiormente utilizzate in RS

- Visibile- Infrarosso vicino (NIR)- Infrarosso termico- Microonde

Altre bande come ad esempio Ultravioletto, Radio, Raggi X sono usate in astronomia

0.4-0.7µ

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Radiazione elettromagneticaLeggi

La superficie di un corpo può :

1. assorbire la radiazione incidente,2. riflettere la radiazione incidente,3. trasmettere la radiazione incidente,4. emettere radiazione propria

N.b.: Tali caratteristiche sono in funzione della specifica lunghezza d’onda della radiazione.

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Firma spettrale

VT

A

Tre tipi di copertura del suolo:

A = Acqua,

T = Terreno nudo,

V = Vegetazione

Funzione che descrive la riflettività di un corpo in funzione della lunghezza d’onda della radiazione incidente.La firma spettrale può essere determinata mediante analisi di laboratorio (spettrometri).

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Concetti di radiometria

Trasmittanza = rapporto fra flusso radiante trasmesso e quello incidente su una determinata superficie (varia fra 0 e 1)

Energia Radiante = energia associata alle onde elettromagnetiche (Joule)

Flusso Radiante = quantità di energia irradiata per unità di tempo fra una sorgente e un’unità ricevente (Watt)

Radianza = flusso radiante tot emesso da una sorgente per unità di angolo solido ovvero quantità di luce emessa (o riflessa, o trasmessa) attraverso una particolare sezione, e diretta verso un determinato angolo solido in una direzione indicata.

Riflettanza = percentuale di energia radiante che viene riflessa (varia tra 0 e 1). Dipende dalla struttura geometrica delle superfici e dalla natura dei corpi

Assorbanza = rapporto fra flusso radiante assorbito e quello incidente su una determinata superficie (varia fra 0 e 1)

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Componenti RS

Interazione energia/materia sulla superficie terrestre: diverso comportamento degli oggetti nei confronti della rifles sione e dell’emissione di energia elettromagnetica ( firma spettrale)

Sensori: registrazione dell’energia riflessa emessa dalla superficie . Non esiste un sensore che copra l’intera gamma dello spettro

Sorgente di energia: Naturale (sole) o Artificiale (radar)

Atmosfera: variazioni di intensità e distribuzione spettrale

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L’atmosferaL’atmosfera contiene numerosi GAS(vapore acqueo, CO2, O2, ecc.) e anche particelle in sospensione.

Queste componenti emettono pertanto radiazioni elettromagnetiche in tutte le direzioni producendo pertanto cambiamenti profondi sia sull’intensitàsia sulla composizione spettrale della radiazione elettromagnetica che realmente ritorna al sensore (scattering ) .

Inoltre parte della radiazione incidente viene assorbita dall’atmosfera a causa del traferimento di parte dell’energia stessa alle molecole dell’atmosfera.

Parte della radiazione viene infine anche ulteriorme nte deviata in quanto passa da un mezzo trasmissivo ad un altro ( rifrazione )

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Interazione energia-materiaI fenomeni fisici che avvengononell’interazione fra energia elettromagneticae il suolo sono:

•Riflessione•Trasmissione•Emissione

La proporzione fra questifenomeni è molto diversa per

I vari elementi della terra e varia in funzione della

lunghezza d’onda. Allora èpossibile distinguere oggetti

in base alle loro proprietàspettrali

(FIRMA SPETTRALE)

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Riflessione Vegetazione

Ei energia incidenteEa energia assorbitaEt energia trasmessaEr energia riflessa

La vegetazione è una delle classi che megliosi distingue tramite telerilevamento perchè ha una firma spettrale unica e tipica

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Strumenti RS

La tipologia e la qualità delle immagini dipendono dalle tecniche di acquisizione e di restituzione e dalle lunghezze d’onda prescelte che esaltano più o meno un determinato oggetto/fenomeno rispetto ad un altro.

Passivi: misurano le radiazioni provenienti dalla superficie investigata (siano esse riflesse o prodotte sulla superficie)

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Strumenti RSAttivi: determinati sensori sono in grado di emettere un’energia elettromagnetica tramite un emettitore (radar) e vengono poi registrate le onde riflesse dalla superficie (radiazione di backscattering), il tempo di ritorno di tali onde e l’intensitàdi riflessione

Consentono di localizzare oggetti riflettenti sulla superficie terrestre e di riconoscerli in base al loro comportamento.

Il loro funzionamento è indipendente da illuminazione solare(funzionano anche di notte) e operano in qualsiasi condizione metereologica. Molto importante orografia del terreno (pendenza, esposizione rispetto alla direzione di osservazione del radar)

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Dati utilizzati in RS

Tipologia:-Dati telerilevati-Dati derivati da rilievi a terra

Molteplicità :- Multistazione : nello stesso tempo da più sensori, installati su piattaforme diverse

- Multispettrale : nello stesso momento ma da diverse bande dello spettro elettromagnetico

-Multitemporale : in tempi diversi, rilevate dallo stesso sensore

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Fasi di lavoro RSI dati telerilevati e quelli rilevati a terra vengono elaborati da opportuni software (Idrisi, Erdas, PCI, GRASS, ecc.) dot ati di strumenti ottici, elettronici e meccanici. Il tecnico professionista diventa essenziale nella fase di int erpretazionein quanto associa un significato ai risultati

Riprese Fonti diverse

Dati telerilevati Dati di riferimento

Elaborazione

Interpretazione, uso dei dati

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VT

A

Tre tipi di copertura del suolo:

A = AcquaT = Terra nudoV = Vegetazione

Ogni tipo di copertura riflette una certafrazione ρ della radiazioneelettromagnetica differente per ognilunghezza d’onda λ

La funzione ρ(λ) è la firma spettraledel tipo di copertura

A. Dermanis, L. Biagi

La realtà fisica

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Acquisizione dei dati

VT

A

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I valori di un pixel nelle trebandecostituiscono le sue coordinate nello spazio

Le tre bande generano uno spazio tridimensionale: lo spaziomultispettrale

Pixel corrispondenti allo stessotipo di copertura (classe) hannovalori simili nello spaziomultispettrale

Pixel in classi diverse hanno valori differenti

A. Dermanis, L. Biagi

Analisi ed elaborazione dati

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Pancromatiche o monocromatiche: a ciacun punto dell’immagine èassociata una intensità luminosaespressa in toni di grigio (dal nero = 0 al bianco = 255)

A. Dermanis, L. Biagi

Tipologie di immagini

A colori: sovrapposizione diimmagini monocromatiche, ciascuna delle quali è associataad un colore fondamentale

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Immagini multispettrali

Mutispettrali : sovrapposizione di più immagini ad ognuna dellequali sono associate un insieme di lunghezze d’onda

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Risoluzione dei sensori

• Radiometrica = numeri di livelli discreti in cui può essere suddiviso il segnale ricevuto

• Spettrale = lunghezza della banda (intervallo di lunghezze d’onda) del canale di ricezione utilizzato dal sensore.Maggiore n°bande => maggiore risoluzione

• Temporale = intervallo di tempo che intercorre fra due riprese successive su una stessa areaCresce quando l’intervallo temporale fra due passaggi successivi su una stessa area diminuisce

• Geometrica o spaziale = minima distanza fra due oggetti che il sensore può distinguere. Immagine costituita da insieme di elementi di base chiamati pixel (picture element).maggiore n°di pixel => maggiore la risoluzione, a parità di immagine

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Classificazione delle immaginiSpettrale

Fusione di pancromatico e multispettralePan-sharpened

≅ 100 bandeIperspettrali

In genere B/G/R + una o più bande in infrarossoMultispettrali

Scala di grigi sullo spettro visibilePancromatiche

< 1:500000Bassissima> 250

1:100000 - 1:500000molto bassa50 – 250

1:25000 - 1:100000bassa12 – 50

1:15000 - 1:25000media4 – 12

1:10000 - 1:15000alta1 – 4

1:1000 - 1:10000Altissima0.5 – 1

Scala di applicazioneDefinizioneRisoluzione (m)

Spaziale

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I SatellitiAttorno alla terra ruotano in orbita diversi satelliti lanciati da diversi paesi e aventi scopi molto diversi (militare, ambientale, metereologico, ecc.)

Generalmente quelli metereologici sono geostazionari, mentre gli altri fanno generalmente un’orbita quasi polare ed il loro periodo di rivoluzione èvariabile (Landsat 16 gg)

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perchè Satelliti?

• Effettuano orbita regolare

• Immagini relativamente economiche (Ikonos: 16

Euro/Kmq)

• Ripetizioni relativamente frequenti (Landsat 7 TM

ogni 16 giorni)

• Possibilità di analisi ambientali e territoriali

multitemporali e multispettrali

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Requisiti fondamentali1. osservare la Terra quando è illuminata dal Sole: orbita

eliosincrona (solo per satelliti con sensori passivi)

2. osservare la maggior parte possibile del pianeta il piùspesso possibile: basso ciclo di ripetizione

3. osservare la Terra da distanza costante: orbita circolare

N.B.: Tutti i parametri d’orbita sono univocamente determinati dalle leggi di Keplero, una volta scelto il ciclo di ripetizione/la quota di volo.

SPOT4

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Principali famiglie di satelliti

Landsat

SPOTIRS

IKONOSQUICKBIRDENVISAT

ERSAVHRR/NOAA

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Satelliti e sensori

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La serie Landsat

•Landsat 1: dal 1972 al 1978, MSS, RBV•Landsat 2: dal 1975 al 1982, MSS, RBV•Landsat 3: dal 1978 al 1983, MSS, RBV•Landsat 4: dal 1982 al 1995, MSS, TM•Landsat 5: dal 1984, MSS (spento), TM•Landsat 6: lancio fallito•Landsat 7: dal 1999, ETM+

Gestito dalla NASA. Orbite circolari polari sincron e con il sole a circa 800 km di quota. Risoluzione temporale 16 gg. Molto utilizzato per studi sulla vegetazione – agricoltura e foreste

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Landsat 7 ETM

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La serie SPOT•SPOT 1: dal 1986 al 1994, 2 HRV

•SPOT 2: dal 1990, 2 HRV

•SPOT 3: dal 1993 al 1997, 2 HRV

•SPOT 4: dal 1998, 2 HRVIR, VGT

•SPOT 5: dal 2002, 2 HRG

Satellite francese lo SPOT 4 fu lanciato con a bordo il sistema VEGETATION. Orbita polare eliosincrona a quota circa 850 km

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Satelliti di nuova generazione

Rosso0.64-0.72MS3

Infrarosso vicino

0.77-0.88MS4

Verde0.52-0.61MS2

Blu0.45-0.53MS1

Pancromatico0.45-0.90Pan

λ (λ (λ (λ (µµµµm)Banda

IKONOS in orbita dal 1999 risoluzione spaziale 4metri

QuickBird

4 bande: PAN + Multispettralerisoluzione: P: 0.61 × 0.61 m, MS: 2.44 × 2.44 m, 11 bitciclo di ripetizione: ≅≅≅≅ 5 giorni al nadirPrese fuori nadir (45°e 25°rispettivamente)

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Riepilogo

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Sensori iperspettrali

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I dati sensori multispettraliUn’immagine multispettrale: per ogni banda k viene registrata la medesima scena

pixel xij

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Indagini a terra a supporto• Le indagini a terra sono importanti per avere una

effettiva informazione degli aspetti sul suolo. • Occorre selezionare piccole porzioni di territorio

rappresentative training area scelti in base ai seguenti criteri:

� Obiettivi dello studio� Periodo migliore per eseguire osservazioni in

riferimento al passaggio del satellite� Numero e dimensioni delle aree necessarie� Dati da acquisire� Personale, mezzi e risorse necessari e costi

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Training area

• Devono essere rappresentative• I rilievi devono essere condotti in

concomitanza del passaggio del satellite• Devono essere omogenee• Avere una dimensione congrua a ciò che

rileva il sensore• Devono essere in numero rappresentativo• Devono essere scelte sulla base di criteri

soggettivi/oggettivi

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Utilizzo dati training area• Correzione e calibrazione dei dati telerilevati (effetti

dovuti all’atmosfera, all’angolo di illuminazione d ella radiazione incidente, all’angolo di vista del senso re);

• Relazioni fra proprietà radiative e fisiche degli oggetti per avere esatte interpretazioni e correlazioni fra sensore – realtà fisica indagata (riconoscimento della firma spettrale caratteristica)

• Identificazione degli aspetti o dei materiali della superficie quali il tipo di coltura, il tipo di for este, il tipo di roccia, aree infestate

• Verifica delle prestazioni e delle procedure utilizzate per l’interpretazione (classification accuracyassessment)

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Elaborazione delle immaginiElaborazione immagini : tutte le operazioni necessarie per rendere più agevole l’estrazione di informazioni degli oggetti in essa rappresentati

Immagine satellitare è una immagine digitale caratterizzata da una distribuzione a due dimension i di pixel, dove a ciascun pixel è associato un numero intero positivo ( Digital Number - DN) che rappresenta la radianza media misurata su una piccola area del sensore (risoluzione spaziale) normalizzato ad un valore dipendente dal numero di bit utilizzati per rappresentarlo. Ogni pixel è caratterizzato da tanti DN quante sono le bande spettrali

Preprocessamento – Processamento vero e proprio

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Pre-processamento immagini

Tutti quei procedimenti per correggere tutti quegli errori, rumore, distorsioni introdotte durante l’acquisizione e la trasmissione delle immagini dovute ai sensori, atmosfera e dal satellite

Obiettivo : produrre un’immagine corretta e che sia geometricamente e radiometricamente più possibile vicina alle caratteristiche di radianza della scena originaleAlcune di queste elaborazioni vengono effettuate dalle ditte che vendono le immagini.

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Correzioni geometricheCorrezioni geometriche : servono ad eliminare

deformazioni dovute al sistema di ripresa. Sono indispensabili per la registrazione e mosaicatura di piùimmagini.

Cause:• rifrazione atmosferica• diversa velocità di scansione lungo una linea• assetto della piattaforma su cui è installato il sen sore• Variazione di altezza della piattaforma• Rotazione della terra durante la ripresa

Le trasformazioni geometriche vengono applicate tramite correzioni sistematiche , cambiamenti di scala , rettificazioni . Come risultato si ha che ciascun pixel si trova in una nuova posizione, più accurata.

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Rettificazione - Registrazione

La rettificazione delle immagini o georeferenziazione è il processo di correzione che permette di proiettare i dati telerilevati su di un piano conformemente ad un sistema di proiezioni cartograficheConsiste nel dare delle coordinate (reali o di mappa) ai pixel delle immagini .

Registrazione immagini : operazione che consente di ricondurre due o piùimmagini ad un unico sistema,

ovvero permette di rendere 2 immagini coincidenti l’una all’altra pixel per pixel

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GeoreferenziazioneNel processo di rettificazione occorre individuare dei punti di riferimento sull’immagine che corrispondono a specifici elementi al suolo per i quali sono note le coordinate geografiche (GCP = Ground Control Points)Le coordinate possono essere rilevate a terra tramite un sistema GPS.

Tramite l’utilizzo di equazioni polinomiali, è possibile convertire le coordinate sorgenti dell’immagine in quelle geografiche.

Le immagini si dicono Geocodificatequando hanno subito una correzione radiometrica e geometrica.

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RicampionamentoL’operazione di ricampionamento ( resampling) serve ad assegnare I valori dei pixel nell’immagine rettificata a partire da quelli nell’immagine di partenza. In pratica tramite delle formule di interpolazione matematica viene fatta una stima d ei nuovi valori di radianza e quindi dei nuovi numeri digitali (DN) dei pixel

Algoritmi di campionamento:

-Nearest neighbor: il nuovo DN è dato dal numero digitale del pixel che ha coordinate piùvicine

-Bilinear: il nuovo DN è dato dalla media pesata dei valori dei 4 pixel dell’intorno piùvicini

-Cubic: il nuovo DN è dato sulla base dei 16 pixel più vicini

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IstogrammaL’istogramma delle frequenze è lo strumento di base e più importante per l’elaborazione delle immagini spettrali.É la rappresentazione della funzione di distribuzion e del numero di pixel aventi un certo valore di DNSull’asse delle ascisse sono riportati i valori di DN (da 0 a 255 per immagini a 8 bit) e sulle ordinate il numero di pixel aventi quel valore

MediaMedianaModaDeviazione standard

parametri molto importanti

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Tecniche di enfatizzazioneSono tecniche per il miglioramento spettrale delle immagini per accentuare o meno determinati fattori come il contrasto, la tessitura, la forma, il colore agendo sull’istogramma.

• Accentuazione del contrasto tramite redistribuzione dei livelli di grigio applicando algoritmi lineari (redistribuzione uniforme) o no (redistribuzione non uniforme)

•LUT (Look Up Table) sono tabelle di trasformazione per modulare l’intensità dell’immagine

•Falso colore

•Contrast matching viene cambiata la forma dell’istogramma

•Algebra delle immagini applicate a determinati valori di pixel

•Miglioramento multispettrale compressione di informazioni a più bande

•Analisi delle componenti principali (PCA – Principal Component Analysis)

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Risultati enfatizzazioneLe 3 bande originali di un’immagine Landsat TM e il loro istogramma

Le medesime 3 bande dopo l’accentuazione lineare e il lor o istogramma

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Classificazione immaginiUna volta corrette, le immaginivengono elaborate per estrarcidelle informazioni tramite variemetodologie:

Analisi visiva è molto utile per fini geologici, idrogeologici o per prime analisi di coperture del suolo

Classificazione (guidate“ supervised” o non guidate“ unsupervised”)

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Classificazione UnsupervisedÉ una classificazione che prescinde dalla conoscenza della realtà al suolo.L’algoritmo di classificazione analizza l’insieme di dati in modo da raggrupparli in un certo numero di famiglie o cluster SOLO in base ai valori di radianza dei pixel

In pratica vengono usate delle operazioni statistic he di raggruppamento dei pixel.N.B.: Affinché un cluster rappresenti una sola classe, la distribuzione dei valori di pixel, per ciascuna car atteristica del suolo deve essere unica e discontinua (molto ra ro in natura)

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Classificazione SupervisedSi basa sulla conoscenza a priori delle informazioni che si voglionoestrarreVengono utilizzate delle areecampione ( training area) caratteristiche e i valori di DN deipixel in esse ricadenti vengonoutilizzati per classificare l’interascena

Il classificatore compara la firma spettrale di ciascun pixel dell’immagine con la firma delle aree training.Se firme simili, allora il pixel verràaggregato a quella classe, altrimenti verrà scartato

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Caratteristiche classificatori

• Massima verosimiglianza : I pixel vengono assegnati alla classe per cui èmaggiore la probabilitàcondizionale

• Minima distanza : vengono calcolate le distanze medie fra i pixel

• Parallelepipedo : delimita delle regioni multispettralitridimensionali

• Fuzzy sets : logica sfocata• Reti neurali : indipendenza

dalla conoscenza a priori della distribuzione statistica dei dati

Nell’ambito della classificazione guidata èpossibile utilizzare diversi algoritmi:

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Stima accuratezza Classificazione

Ogni classificazione prodotta deve essere sempre sott oposta ad una operazione di verifica del suo livello di accurate zza, ovvero ènecessario valutare se ciò che rappresenta è conforme all a veritàa terra.

Tale verifica è di fondamentale importanza per coloro c he dovranno, in futuro, utilizzare la carta.

Uno dei metodi è la costruzione di una Matrice di Confusione(Confusion Matrix), tramite la quale le mappe prodotte con quelclassificatore vengono confrontate (pixel per pixel) con i dati diverità a terra (diversi dalle aree training eventualmente uti lizzateper classificare)

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Matrice di confusione

Gli elementi della matrice sono il numero di pixel che una procedura assegna ad una determinata classe. La diagonale della matrice rappresenta i punti di incrocio fra il classificato e la verità a terra, ovvero il numero dei pixel in cui classificazione e realtà coincidono per la stessa classe, e quindi ritenuti corretti. Gli elementi al di fuori della diagonale sono invece errori di classificazione

La matrice di confusione è una griglia quadrata in cui il numero di righe e di colonne è dato dal numero delle classi oggetto di verifica (quelle quindi della classificazione da satellite) e quelle rilevabili a terra.Accuratezza totale = (23+8+30)/(23+5+3+8+3+30) =

= 84,7%

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Comportamento spettrale dellavegetazione

Assorbim

entoC

lorofilla

Assorbim

entoacqua

B G R

visibile

Infrarosso vicino Infrarosso medio- lontanoS

trutturaparenchim

afogliare

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Comportamento spettralevegetazione

• La vegetazione ha comportamenti specifici a varie lunghezze d’onda producendo firme spettrali caratteristiche. La sua curva di riflettanza varia a seconda del tipo di vegetazione, della sua densità, stadio fenologico, contenuto di umidità, stato fitosanitario, ecc.

• Il suo andamento è molto caratteristico nel campo del VISIBILE, INFRAROSSO VICINO (NIR) E INFRAROSSO MEDIO-LONTANO

• I pigmenti fogliari contengono clorofilla che ha un max di riflessione nel VERDE mentre max di assorbimento nel ROSSO e BLU

• La struttura fogliare è responsabile del comportamento spettrale nelle bande del NIR (importante per distinguere vegetazione)

• Nel campo dell’INFRAROSSO MEDIO-LONTANO è il contenuto in acqua nelle cellule delle foglie il maggior responsabile (importante per valutare stress idrici)

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Comportamento spettralevegetazione

Il comportamento spettrale delle diverse specie vegetalidifferisce in funzione della struttura sia delle piante siadelle foglie. Pertanto dall’analisi dei comportamentispettrali è possibile definire delle relazioni quantitative fradati telerilevati e fenologia e calcolare la Biomassatramite specifici algoritmi (Indici di Vegetazione VI) che sibasano su rapporto fra le firme spettrali tipiche diassorbimento e riflessione della vegetazione in osservata.Gli indici di vegetazione hanno un alta correlazione fra la produttività delle colture come densità e copertura, biomassa fotosinteticamente attiva, indice di clorofilla, Indice di Area Fogliare (LAI)

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Indici di VegetazioneGli indici di vegetazione trovano concreto utilizzo in:

• Studio e stima della biomassa vegetale

• Studio del degrado del patrimonio forestale a causa di incendi e disboscamento

• Studio infestazioni , patologie e stress idrici alle colture agricole e forestali

• Valutazione e controllo degli stadi fenologici della vegetazione per la messa a punto di modelliagrometerologici

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Indici di Vegetazione• NDVI = Normalized Difference Vegetation Index

• Mette in relazione l’assorbimento spettrale della clorofilla nella banda del rosso (RED) con il fenomeno di riflessione nel vicino infrarosso (NIR) laddove è fortemente influenzata dal tipo di struttura fogliare

• si basa sulla combinazione di bande spettrali del rosso-RED e dell’infrarosso vicino- NIR

• Questo indice normalizzato (varia tra -1 e +1) alla biomassa vegetale fotosinteticamente attiva

REDNIR

REDNIRNDVI

+−=

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Altri Indici di Vegetazione

TSAVI = Transformed Soil Adjusted Vegetation IndexSAVI = Soil Adjusted Vegetation IndexEntrambi sono indici di vegetazione con formula molto complessa per eliminare il più possibile l’influenza di riflessione del suolo nudo sulla ris posta spettrale della vegetazione

GEMI = Global Environmental Monitoring VegetationIndexIndice che tende a minimizzare il più possibile interferenze ( backscattering) dovute all’atmosfera

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Altre Principali Applicazioni del Telerilevamento (cenni)

• Metereologia• Climatologia• Idrologia• Geologia e geomorfologia• Ambiente antropizzato• Rischio e disastri• Ecologia

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Meterologia

• Strumenti RADAR sono migliori per questi studi infatti si può quantificare ed esaminare fenomeni atmosferici

• studio composizione e comportamento atmosfera sopra regioni più o meno estese per periodi relativamente brevi (max qualche giorno)

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Climatologia

Studi sull’atmosfera chesuperano i 5 giorni:

•Bilancio energetico e radiativo fra terra e atmosfera•Distribuzione vaporeacqueo, nuvole e pioggia•Circolazione aria e flusso dei venti

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IdrologiaStudio della presenza, distribuzione e proprietà fisiche dell’acqua e delle sue interazioni con l’ambiente

•Idrometereologia (acqua contenuta nell’atmosfera)•Idrologia superficiale (riferita all’acqua della superficie della terra)•Idrogeologia (se riferita all’acqua sotto la superficie terrestre e nelle rocce)•Oceanografia (comportamento degli oceani e mare)

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Geologia e Geomorfologia

• Conoscendo la risposta spettrale di alcuni tipi di roccia, funzione del tipo e del contenuto di minerali in essa presenti, èpossibile valutare le possibilità di sfruttamento di un determinato territorio

• Studio della morfologia del paesaggio• Studio sui fenomeni gravitativi (frane e dissesti)

Telerilevamento

Ambiente antropizzato

• Individuazione di tutti quei fenomenidi aumento del consumo di suolo

• Discariche e cave• Cartografia di base• Flusso del traffico

Telerilevamento

Rischio e disastri

• Analisi di tutti quei fattori chepossono avere come conseguenzarischi e/o disastri (pioggia, suolo, ecc.)

• Individuazione della dimensione del disastro

• Monitoraggio di zone a rischio e prevenzione

• Formulazione piani di intervento

Telerilevamento

Ecologia, conservazione e gestione delle risorse

• Mappatura delle associazioni vegetali e nella stima di popolazioni di grandi animali

• Biomassa (applicazione di indici di vegetazione)

• Stati fitosanitari e di stress idrico• Desertificazione• Deforestazioni• Ecc.