fond_RS

Satelliti....


SPOT5

TERRA-ASTER

LANDSAT

PRE-PROCESSING

In questa sezione dedicata al Remote Sensing, saranno illustrati alcuni progetti affrontati e risolti grazie all’impiego di immagini satellitari (ASTER,  LANDSAT, IKONOS, QuickBird, ERS, RADARSAT) e sviluppati nel settore umanitario, ingegneristico e ricerca mineraria.
Consiglio vivamente per chi non Ú ancora avvezzo a questa materia, di consultare i tutorial http://rst.gsfc.nasa.gov/start.html e http://www.ccrs.nrcan.gc.ca/resource/index_e.php#tutor  corsi  estremamente completi per quello che concerne le principali tecniche di elaborazione, i satelliti, la storia, le metodologie e la teoria. Se siete in grado di scaricare l’intero sito sul vostro PC (per esempio con il soft WebDownloader od acquistare il CD-ROM con l’intero corso) avrete a disposizione un’eccellente base di riferimento. Chiaramente il corsi sono in inglese..

Il numero dei satelliti attualmente in orbita si aggira sulle 4000 unitÓ, di cui un centinaio solamente Ú attualmente attivo, il resto sono “cadaveri” o satelliti che hanno terminato il loro ciclo di vita. Inutile dire che giÓ cominciano a sussistere problemi per quello che riguarda la sicurezza nello spazio, considerando che la velocitÓ con cui si muovono Ú in genere variabile tra i 3 e 7Km/s, funzione della distanza dalla terra... insomma sono micidiali ordigni (strano che non siano stai ancora decretati come ‘terroristi’...).
I satelliti piu’ impiegati nel settore delle scienze della terra sono riassunti nella tabella sottostante:

Si possono distinguere due tipi princiali di satelliti: quelli ottici e quelli radar.
I primi si basano sul principio dell’acquisizione del segnale tramite sensori che sono sensibili allo spettro luminoso (normalmente CCD), che lavorano su lunghezze d’onda che coprono lo psettro dall’ultravioletto, il visibile e l’infrarosso; i secondi utilizzano onde radar come impulso che viene emesso dal satellite e ricevuto dallo stesso dopo essere stato riflesso sulla superficie terrestre. Si possono anche distinguere come satelliti di tipo attivo (radar) e di tipo passivo (ottici);

http://www.infoterra-global.com/data_media/spec_bands.gif

Ú subito evidente come i secondi siano piu’ sensibili alle condizioni meteorologiche: una spessa copertura nuvolosa infatti impedisce di vedere ‘cosa ci sta sotto’, mentre invece i satelliti che impiegano tecnologie radar non sono soggetti a problemi di questo genere, non essendo le onde radar arrestate dalle nuvole.

Di seguito propongo una serie di tabelle riportanti le caratteristiche principali delle immagini acquisite dai satelliti piu’ utilizzati.


Landsat7 ETM+ (http://landsat.gsfc.nasa.gov/)
Questa ben nota serie di satelliti, in orbita dal 1972 con il modello Landsat TM1 (TM= Thematic mapper) ha fornito milioni di scene su tutto il globo. La versione TM7 Ú in orbita dal 1999 (15 aprile) e possiede caratteristiche simili ai modelli precedenti, con la differenza dell’aggiunta di una banda pancromatica a 15m di risoluzione. Il satellite si trova ad un’altitudine di 705Km, e la superficie coperta da un’immagine (scene) occupa circa 185Km per 175Km.

I modelli Landsat 1 e 3, possedevano un sensore MSS (Multi-Spectral Scanner) e RBV (return beam vidicon)
Landsat 4 e 5, lanciati rispettivamente nel 1982 e 1984, possiedono sensori MSS e TM a bordo
La versione Landsat 6 ha avuto problemi tecnici ed Ú stato “spento”
Landsat ETM+ (Enhanced Thematic Mapper) possiede una banda pancromatica a 15m di risoluzione supplementare che Ú co-registrata rispetto alle bande multispettrali e la banda sita nell’infrarosso termico (Banda 6) Ú stata migliorata come risoluzione da 120m a 60m ed Ú stata divisa in due immagini aventi valori di gain differenti.

 

Larghezza della Banda

Risoluzione Spaziale

Banda 1

0.45 - 0.52Ám (blu)

30 m

Banda 2

0.52 - 0.60Ám (verde)

30 m

Banda 3

0.63 - 0.69Ám (rosso)

30 m

Banda 4

0.75 - 0.90Ám (vicino infrarosso)

30 m

Banda 5

1.55 - 1.75Ám (infrarosso)

30 m

Banda 6

10.4 - 12.50Ám (infrarosso termico)

60 m

Banda 7

2.08 - 2.35Ám (vicino infrarosso)

30 m

Banda 8

0.52 - 0.90Ám (verde - vicino infrarosso)

15 m


TERRA-ASTER (http://edcimswww.cr.usgs.gov/pub/imswelcome/)
Advanced Spaceborne Thermal Emission and Reflection Radiometer (ASTER), lanciato nel dicembre del ‘99, possiede un sensore capace di ottenere immagini ad alta risoluzione (da 15 a 90m) su 14 differenti canali, sensibili allo spettro luminoso tra il visibile e l’infrarosso termico. La dimensione delle immagini copre una superficie di 60Km x 60Km ed il satellite trova interessante impiego nell’interpretazione geologica, ambientale e nella produzione di DSM

 

Larghezza della Banda

Risoluzione Spaziale

Banda 1

0.52-0.60 (verde)

15m

Banda 2

0.63-0.69 (rosso)

15m

Banda 3

0.76-0.86 (vicino infrarosso)

15m

Banda 4

1.60-1.70 (SWIR)

30m

Banda 5

2.145-2.185 (SWIR)

30m

Banda 6

2.185-2.225 (SWIR)

30m

Banda 7

2.235-2.285(SWIR)

30m

Banda 8

2.295-2.365 (SWIR)

30m

Banda 9

2.36-2.43 (SWIR)

30m

Banda 10

8.125-8.475 (infrarosso termico)

90m

Banda 11

8.475-8.825 (infrarosso termico)

90m

Banda 12

8.925-9.275 (infrarosso termico)

90m

Banda 13

10.25-10.95 (infrarosso termico)

90m

Banda 14

10.95-11.65 (infrarosso termico)

90m


SPOT (Satellite pour l’Observation de la Terre) (http://www.spotimage.com)
Orbita ad un’altezza di 810Km ed una scena occupa un’area di circa 60Km x 60Km.
Esistono 5 versioni di questo satellite, con risoluzioni spaziali differenti
 

SPOT 5, lanciato il 4 maggio 2002 possiede una risoluzione spaziale di 5m (2.5 nella versione “supermode”) per le immagini pancromatiche e 10m per le immagini acquisite nel visibile ed infrarosso (5m nella versione supermode). Possiede uno strumento HRS (High resolution stereoscopic) capace di acquisire immagini in stereoscopia per poter ottenere DSM aventi precisione secondo l’asse Z di 10m

SPOT 1-4
SPOT 1, 2 and 3 traspostano sensori multispettrali (XS) e pancromatici (Pan). SPOT 3 ha cessato di funzionare nel mese di novembre ‘96, mentre le versioni 1 e 2 sono ancora funzionanti.
SPOT 4 ha caratteristiche tecniche analoghe alle versioni 1, 2 e 3 ma possiede in piu’ una banda che lavora nel medio infrarosso, imbarca uno strumento dedicato al monitoraggio della vegetazione e la banda Pan Ú stata sostituita da una banda che lavora nel rosso. 

SPOT XS / XI

Con l’aggiunta della banda 4 (medio infrarosso) nel modello SPOT4, il satellite SPOT4 Ú diventato molto piu’ versatile, specialmente nell’impiego nei settori dell’agricoltura e foreste.

 

Larghezza della Banda

Risoluzione Spaziale

Banda 1

0.50 - 0.59Ám (verde)

20 m

Banda 2

0.61 - 0.68Ám (rosso)

20 m (& 10m XI)

Banda 3

0.79 - 0.89Ám (vicino infrarosso)

20 m

Banda 4

1.58 - 1.73Ám (medio infrarosso)

20 m


IRS-1D ( http://www.euromap.de/products/prod_102.html )
Ú l’ultimo di una serie di satelliti indiani, che possiedono le medesime caretteristiche del precedente IRS-C; esso possiede i seguenti sensori:

  • Ě Linear Imaging Self-scanning Sensor (LISS III)
  • Ě Panchromatic (Pan)
  • Ě Wide Field Sensor (WiFS)

L’IRS si trova ad un’altitudine di 87Km, le immagini pancromatiche coprono una superficie di 70Km x 70Km, mentre le immagini acquisite con lo strumento LISS sono piu’ grandi, cioÚ 140Km x 140Km
 

IRS Panchromatic

Le immagini Pan lavorano sullo spettro dal verde sino alla porzione del vicino infrarosso, e con una risoluzione di 5.8m. Rispetto ad altri satelliti pero’ possiede una scala di grigi limitata a 64livelli (rispetto ai 256 di SPOT)
 

IRS LISS III

Il sensore LISS III possiede un numero di bande analoghe al satellite SPOT XI, con la differenza che l’ultima banda (4) ha una risoluzione inferiore (70m) che riduce il campo di appliocazioni di questo tipo di sensore.

 

Larghezza della Banda

Risoluzione Spaziale

Banda 1

0.52 - 0.59Ám (verde)

23 m

Banda 2

0.62 - 0.68Ám (rosso)

23 m

Banda 3

0.77 - 0.86Ám (vicino infrarosso)

23 m

Banda 4

1.55 - 1.70Ám (medio infrarosso)

70 m


IKONOS (http://www.spaceimaging.com)
Lanciato nel settembre 1999, IKONOS Ú il primo satellite commerciale ad altissima risoluzione. Il sensore Ú in grado di acquisire quattro bande multispettrali ed una pancromatica. Inoltre le immagini sono codificate ad 11bit/pixel (corrispondenti a 2048 livelli di grigio, cioÚ 211) e questo significa una maggior definizione dell’immagine soprattutto nelle zone in ombra o in piena luce.
E’ possibile effettuare acquisizioni stereoscopiche per produrre DSM ad altissima risoluzione.

 

Larghezza della Banda

Risoluzione Spaziale

Pancromatico

0.45 - 0.90Ám

1 m

Banda 1

0.45 - 0.53Ám (blu)

4 m

Banda 2

0.52 - 0.61Ám (verde)

4 m

Banda 3

0.64 - 0.72Ám (rosso)

4 m

Banda 4

0.77 - 0.88Ám (vicino infrarosso)

4 m


QuickBird (http://www.digitalglobe.com)
Lanciato il 18 ottobre 2001; Ú attualmente il satellite commerciale che possiede la piu’ elevata risoluzione spaziale disponibile.
Permette di ottenere immagini aventi una larghezza di circa 16.5Km, ed il sensore acquisisce immagini pancromatiche a 61cm di risoluzione ed a 2.44m in modo multispettrale. E’ evidente che tutte le infrastrutture di una cittÓ sono visibili. Per avere un’idea del livello di dettaglio potete scaricare il soft GoogleEarth e zoomare su qualche grossa cittÓ (Roma o Milano per esempio).

 

Larghezza della Banda

Risoluzione Spaziale

Pancromatico

 

0.6-0.72 m

Banda 1

0.45 - 0.52Ám (blu)

2.44 - 2.88 m

Banda 2

0.52 - 0.60Ám (verde)

2.44 - 2.88 m

Banda 3

0.63 - 0.69Ám (rosso)

2.44 - 2.88 m

Banda 4

0.76 - 0.90Ám (vicino infrarosso)

2.44 - 2.88 m


RADARSAT (http://www.rsi.ca/)
Questo satellite, lanciato nel novembre del 1995 utilizza una tecnologia radar chiamata SAR (Systhetic Aperture Radar).
Utilizzando il radar, si puo’ lavorare in qualsiasi condizione meteorologica, penetrando nuvole, nebbia, polvere e pioggia, potendo acquisire di giorno come di notte, sostituendo l’acquisizione di immagini dove i satelliti ottici ne sono impediti. A differenza dai satelliti ottici, come detto in precedenza, il SAR Ú un sensore attivo, ed il buon risultato per la ricostruzione di un’immagine dipende essenzialmente dalle proprietÓ dielettriche della superficie (i metalli riflettono le onde radar meglio che la vegetazione), la rugostitÓ della superficie (mare mosso rispetto al mare calmo daranno segnali differenti), la pendenza della superficie acquisita e la variabilitÓ della stessa nello spazio.
Le immagini sono sostanzialmente differenti ed a volte difficilmente interpretabili per chi non Ú avvezzo a questo tipo di segnale.

Esistono differenti tipi di scene aventi risoluzione spaziale differente:

http://www.infoterra-global.com/radarsat.htm

Beam Mode

Beam Position

Angolo di incidenza
(gradi)

Risoluzione
aprossimata

Area nominale
(Km)

Fine

F1N - F5F

36 - 48

8 m

50 x 50

Standard

S1 - S7

20 - 49

25 m

100 x 100

Wide

W1
W2
W3

20 - 31
31 - 39
39 - 49

30 m

160 x 160
150 x 150
135 x 135

ScanSAR Narrow

SN1 - SN2

20 - 46

50 m

300 x 300

ScanSAR Wide

SW1

20 - 49

100 m

500 x 500

Extended High Incidence

H1 - H6

49 - 59

25 m

75 x 75

Extended Low Incidence

L1

10 - 23

35 m

170 x 170


ERS-1 e ERS-2 (http://earth.esa.int/ers/)

Questo satellite utilizza la stessa tecnologia impiegata dal RADARSAT. Lanciati dall’agenzia spaziale europea (ESA) hanno permesso un’acquisizione globale in tutte le condizioni e per monitoraggi ambientali, inquinamento da petrolio in mare aperto, zone alluvionate... ERS-1 ha operato dal 25 luglio 1991 al 10 marzo 2000; ERS-2 ha iniziato le acquisizioini nel mese di maggio 1995 ed Ú ancora operazionale.

Questi satelliti supportano differenti tipi di acquisizione:

Ě Image mode - 100Km x 100Km lungo la direzione di avanzamento del satellite a destra dello stesso;
Ě Wave mode - 5Km x 5Km immagini che danno informazioni sulla direzione e lunghezza d’onda di sistemi di onde in mare aperto;
Ě Wind mode - griglia spaziata di 25Km, utilizzata in genere con il Wave mode;
Ě Radar altimetre - Il segnale radar viene inviato lungo la perpendicolare superficie-satellite per fornire il valore dell’altezza dell’onda, velocitÓ del vento e valori dell’altitudine. Puo’ fornire anche informazioni sulla topografia su superfici innevate
Ě Along Track Scanning Radiometre (ATSR) - Fornisce informazioni sulla temperatura alla superfici edl mare e delle nuvole.


Le informazioni di questa pagina sono state estratte dai siti di Infoterra (http://www.infoterra-global.com/satellite.htm)

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TERRA-ASTER

LANDSAT

PRE-PROCESSING