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Laboratorio di Telecomunicazioni

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Presentazione sul tema: "Laboratorio di Telecomunicazioni"— Transcript della presentazione:

1 Laboratorio di Telecomunicazioni
Stazione Ricezione Satelliti, Polo Universitario di Prato Dipartimento di Elettronica e Telecomunicazioni (Università di Firenze) Compatibilità ed integrazione di dati NDVI da sensori AVHRR/NOAA e SEVIRI/MSG Gabriele Poli, Giulia Adembri, Maurizio Tommasini, Matteo Polverini 11a Conferenza Nazionale ASITA Torino, novembre 2007

2 Compatibilità di osservazioni NDVI da sensori AVHRR e SEVIRI
Efficace indicatore dello stato della vegetazione (lungh. d’onda del rosso e del vicino infrarosso), in particolare su larghe scale temporali AVHRR/NOAA: sensore operativo dalla fine degli anni ’70, rinnovato tecnologicamente fino ad oggi conservando caratteristiche funzionali e radiometriche Ampie serie storiche di dati, metodologia di riferimento SEVIRI/MSG: sensore di nuova generazione con alcune bande simili a quelle AVHRR e con caratteristiche vantaggiose per le osservazioni di NDVI Obiettivo: valutare, con tecniche statistiche, la compatibilità e la possibilità di integrare e confrontare i dati NDVI ottenuti dai sensori AVHRR e SEVIRI

3 Stazione Ricezione Satelliti - Laboratorio di Telecomunicazioni
Ricezione diretta di dati dai satelliti MSG, NOAA Elaborazione in tempo reale o quasi-reale Mantenimento e aggiornamento dell’archivio di dati satellitari della Stazione (serie storiche METEOSAT-7 e NOAA dal 1996 ad oggi e MSG dal 2006) Monitoraggio ambientale in continuo di zone a carattere regionale Sviluppo e calibrazione di algoritmi per il calcolo di parametri ambientali su scala regionale da dati telerilevati su mare e su terra Sviluppo di procedure per l’interpretazione e l’analisi dei dati satellitari

4 Ambito dell’attività di ricerca e collaborazione
Progetto SEDEMED II, Sécheresse et Désertification dans le bassin Méditerranée (Siccità e Desertificazione nel Bacino del Mediterraneo) Dipartimento di Ingegneria Idraulica ed Applicazioni Ambientali (DIIAA), Università di Palermo Coordinatore: ARRA - Agenzia Regionale per i Rifiuti e le Acque (ex Ufficio Idrografico Regionale, Regione Sicilia) Regione Sicilia

5 Dati satellitari utilizzati, periodo e zona geografica di interesse
AVHRR/NOAA: Aprile e Agosto bande: 1 (0.63 µm) 2 (0.86 µm) SEVIRI/MSG: Aprile e Agosto bande: VIS0.6 (0.63 µm) VIS0.8 (0.81 µm) periodi: Aprile, Agosto 2006 longitudine: 11°45’-15°45’ latitudine: 36°00’-39°00’ dim griglia: 11561088 [pixel] dim pixel: [km]

6 Mappe mensili NDVI: tecnica composita a massimo valore (MVC)
minimizzazione dell’influenza degli effetti atmosferici e della variazione delle condizioni di ripresa e di illuminazione

7 Selezione delle immagini NOAA e MSG presenti nell’archivio
Caratteristiche immagini AVHRR/NOAA Caratteristiche immagini SEVIRI/MSG Posiz. del sole Data di acquisizione [GG.MM.AAAA] Ora UTC di acquisizione [hh:mm] γm [deg] n. satellite NOAA αm [deg] βm [deg] Diff. AVHRR [min] AzS,m [deg] ElS,m [deg] 4:44 26.77 12 4:45 1.85 5.91 +1 84.63 0.22 5:01 14.68 15 5:00 –1 86.90 3.19 16:20 1.70 16:15 –5 267.20 11.18 10:04 26.19 17 10:00 –4 154.62 55.28 12:14 6.50 12:15 215.42 54.42 15:18 23.27 15:15 –3 259.78 24.05 9:50 6.72 9:45 147.85 55.73 12:04 20.17 18 12:00 209.90 56.34 9:35 15.1 9:30 141.01 55.78 16:36 23.69 16:30 –6 273.65 10.25 4:52 25.47 –7 81.30 3.90 15:45 14.96 +0 267.14 19.33 12:34 20.30 12:30 224.30 54.78 .... selezione delle immagini MSG più “vicine” a quelle NOAA, registrazione degli angoli medi di puntamento da satellite e di elevazione ed azimuth del Sole

8 Mappe Mercatore WGS84, Sicilia – Aprile 2006 (AVHRR e SEVIRI)
AVHRR/NOAA SEVIRI/MSG mappe mensili con tecnica composita MVC (Maximum Value Composite)

9 Mappe Mercatore WGS84, Sicilia – Agosto 2006 (AVHRR e SEVIRI)
AVHRR/NOAA SEVIRI/MSG mappe mensili con tecnica composita MVC (Maximum Value Composite)

10 Istogramma delle differenze NDVI SEVIRI–AVHRR
Agosto 2006 fmax = 0.06 Aprile 2006 fmax = 0.12

11 Diagrammi di diffusione NDVI SEVIRI-AVHRR
Aprile 2006 Agosto 2006 N = 1850 N = 1857 X = Y = X = Y = analisi statistica con metodo dei momenti geometrici (calcolo media e varianza)

12 Regressione lineare e coefficiente di correlazione
Aprile 2006 Agosto 2006 θ = 37.9, m = 0.78 θ = 42.3, m = 0.91 r = r = analisi statistica con metodo dei momenti geometrici (calcolo retta di regressione e coefficiente di correlazione)

13 Coefficiente di correlazione con rigetto di una parte di dati
Aprile 2006 Agosto 2006 Nd = 1776 (– 4.00%) Nd = 1789 (– 3.66%) 3σd = 3σd = rd = rd = σd: deviazione standard delle distanze dei punti del diagramma dalla retta di regressione

14 Confronto e riepilogo dei risultati
Tabella 1 NDVI SEVIRI/MSG NDVI AVHRR/NOAA Diff. tra medie e dev. standard Mese X σx2 σx Y σy2 σy X – Y σx – σy aprile 2006 agosto 2006 diff. su singolo sensore all’aumentare del contenuto vegetativo, comportamento maggiormente lineare dell’indice NDVI SEVIRI, che presenta valori più alti (mentre la dinamica dell’indice NDVI AVHRR tende a comprimersi) Tabella 2 Retta di regressione (y = mx + q) e correlazione lineare Correlazione con rigetto dei punti Mese N m ( = tan θ) q θ [deg] r 3σd Nd Ne [%] rd aprile 2006 1850 37.95 1776 4.00 agosto 2006 1857 42.31 1789 3.66 buona correlazione lineare tra gli indici NDVI SEVIRI e AVHRR (r > 0.8), con valori vicini a 0.9 se si scarta una certa quantità di dati

15 Conclusioni e precisazioni
all’aumentare del contenuto vegetativo, comportamento maggiormente lineare dell’indice NDVI SEVIRI, che presenta valori più elevati (mentre la dinamica dell’indice NDVI AVHRR tende a comprimersi) buona correlazione lineare tra gli indici NDVI SEVIRI e AVHRR (r > 0.8), con valori vicini a 0.9 (nel caso di rigetto di alcuni dati): ciò può incoraggiare l’utilizzo combinato e la fusione dei dati metodo di analisi seguito di tipo solo statistico: risultati a validità esclusivamente regionale e limitata al periodo osservato utile indagine sui punti più lontani dalla retta di regressione nei diagrammi di diffusione utile ulteriore studio che consideri anche le caratteristiche radiometriche SEVIRI e AVHRR delle bande per il calcolo di NDVI I dati MSG (METEOSAT Second Generation) utilizzati per questo lavoro sono forniti da EUMETSAT (European Organisation for the Exploitation of Meteorological Satellites) e sono stati ricevuti per concessione del Servizio Meteorologico dell’Aeronautica Militare (Ministero della Difesa conv. N. 4123/62 del and Prot. N.M-DGTEL/4123/2508 del )

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