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Gabriele Poli, Giulia Adembri, Maurizio Tommasini, Matteo Polverini Compatibilità ed integrazione di dati NDVI da sensori AVHRR/NOAA e SEVIRI/MSG Laboratorio.

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Presentazione sul tema: "Gabriele Poli, Giulia Adembri, Maurizio Tommasini, Matteo Polverini Compatibilità ed integrazione di dati NDVI da sensori AVHRR/NOAA e SEVIRI/MSG Laboratorio."— Transcript della presentazione:

1 Gabriele Poli, Giulia Adembri, Maurizio Tommasini, Matteo Polverini Compatibilità ed integrazione di dati NDVI da sensori AVHRR/NOAA e SEVIRI/MSG Laboratorio di Telecomunicazioni Dipartimento di Elettronica e Telecomunicazioni (Università di Firenze) 11 a Conferenza Nazionale ASITA Torino, 6 - 9 novembre 2007 Stazione Ricezione Satelliti, Polo Universitario di Prato

2 11 a Conferenza Nazionale ASITA. Torino, 6 - 9 novembre 2007 Compatibilità ed integrazione di dati NDVI da sensori AVHRR/NOAA e SEVIRI/MSG (G. Poli, G. Adembri, M. Tommasini, M. Polverini) 2 Compatibilità di osservazioni NDVI da sensori AVHRR e SEVIRI 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 Efficace indicatore dello stato della vegetazione (lungh. donda del rosso e del vicino infrarosso), in particolare su larghe scale temporali 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 11 a Conferenza Nazionale ASITA. Torino, 6 - 9 novembre 2007 Compatibilità ed integrazione di dati NDVI da sensori AVHRR/NOAA e SEVIRI/MSG (G. Poli, G. Adembri, M. Tommasini, M. Polverini) 3 Stazione Ricezione Satelliti - Laboratorio di Telecomunicazioni http://maresat.ing.unifi.it Ricezione diretta di dati dai satelliti MSG, NOAA Elaborazione in tempo reale o quasi-reale Mantenimento e aggiornamento dellarchivio di dati satellitari della Stazione (serie storiche METEOSAT-7 e NOAA dal 1996 ad oggi e MSG dal 2006) http://labtele.det.unifi.it 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 linterpretazione e lanalisi dei dati satellitari

4 11 a Conferenza Nazionale ASITA. Torino, 6 - 9 novembre 2007 Compatibilità ed integrazione di dati NDVI da sensori AVHRR/NOAA e SEVIRI/MSG (G. Poli, G. Adembri, M. Tommasini, M. Polverini) 4 Ambito dellattività di ricerca e collaborazione Progetto SEDEMED II, 2004-2006 Sécheresse et Désertification dans le bassin Méditerranée (Siccità e Desertificazione nel Bacino del Mediterraneo) Coordinatore : ARRA - Agenzia Regionale per i Rifiuti e le Acque (ex Ufficio Idrografico Regionale, Regione Sicilia) Dipartimento di Ingegneria Idraulica ed Applicazioni Ambientali (DIIAA), Università di Palermo Regione Sicilia

5 11 a Conferenza Nazionale ASITA. Torino, 6 - 9 novembre 2007 Compatibilità ed integrazione di dati NDVI da sensori AVHRR/NOAA e SEVIRI/MSG (G. Poli, G. Adembri, M. Tommasini, M. Polverini) 5 Dati satellitari utilizzati, periodo e zona geografica di interesse AVHRR/NOAA : Aprile e Agosto 2006 bande:1 (0.63 µm) 2 (0.86 µm) SEVIRI/MSG : Aprile e Agosto 2006 bande:VIS0.6 (0.63 µm) VIS0.8 (0.81 µm) longitudine:11°45-15°45 latitudine:36°00-39°00 dim griglia:1156 1088 [pixel] dim pixel:0.282 [km] periodi: Aprile, Agosto 2006

6 11 a Conferenza Nazionale ASITA. Torino, 6 - 9 novembre 2007 Compatibilità ed integrazione di dati NDVI da sensori AVHRR/NOAA e SEVIRI/MSG (G. Poli, G. Adembri, M. Tommasini, M. Polverini) 6 Mappe mensili NDVI: tecnica composita a massimo valore (MVC) minimizzazione dellinfluenza degli effetti atmosferici e della variazione delle condizioni di ripresa e di illuminazione

7 11 a Conferenza Nazionale ASITA. Torino, 6 - 9 novembre 2007 Compatibilità ed integrazione di dati NDVI da sensori AVHRR/NOAA e SEVIRI/MSG (G. Poli, G. Adembri, M. Tommasini, M. Polverini) 7 Selezione delle immagini NOAA e MSG presenti nellarchivio Caratteristiche immagini AVHRR/NOAACaratteristiche immagini SEVIRI/MSGPosiz. del sole Data di acquisizione [GG.MM.AAAA] Ora UTC di acquisizione [hh:mm] γ m [deg] n. satellite NOAA Ora UTC di acquisizion e [hh:mm] α m [deg] β m [deg] Diff. AVHRR [min] Az S,m [deg] El S,m [deg] 01.04.20064:4426.77124:451.855.91+184.630.22 01.04.20065:0114.68155:001.855.91–186.903.19 01.04.200616:201.701516:151.855.91–5267.2011.18 03.04.200610:0426.191710:001.855.91–4154.6255.28 07.04.200612:146.501712:151.855.91+1215.4254.42 07.04.200615:1823.271215:151.855.91–3259.7824.05 08.04.20069:506.72179:451.855.91–5147.8555.73 08.04.200612:0420.171812:001.855.91–4209.9056.34 13.04.20069:3515.1179:301.855.91–5141.0155.78 13.04.200616:3623.691516:301.855.91–6273.6510.25 14.04.20064:5225.47154:451.855.91–781.303.90 14.04.200615:4514.961215:451.855.91+0267.1419.33 15.04.200612:3420.301812:301.855.91–4224.3054.78....................................................................... 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 11 a Conferenza Nazionale ASITA. Torino, 6 - 9 novembre 2007 Compatibilità ed integrazione di dati NDVI da sensori AVHRR/NOAA e SEVIRI/MSG (G. Poli, G. Adembri, M. Tommasini, M. Polverini) 8 Mappe Mercatore WGS84, Sicilia – Aprile 2006 (AVHRR e SEVIRI) AVHRR/NOAA SEVIRI/MSG mappe mensili con tecnica composita MVC ( Maximum Value Composite )

9 11 a Conferenza Nazionale ASITA. Torino, 6 - 9 novembre 2007 Compatibilità ed integrazione di dati NDVI da sensori AVHRR/NOAA e SEVIRI/MSG (G. Poli, G. Adembri, M. Tommasini, M. Polverini) 9 Mappe Mercatore WGS84, Sicilia – Agosto 2006 (AVHRR e SEVIRI) mappe mensili con tecnica composita MVC ( Maximum Value Composite ) AVHRR/NOAA SEVIRI/MSG

10 11 a Conferenza Nazionale ASITA. Torino, 6 - 9 novembre 2007 Compatibilità ed integrazione di dati NDVI da sensori AVHRR/NOAA e SEVIRI/MSG (G. Poli, G. Adembri, M. Tommasini, M. Polverini) 10 Istogramma delle differenze NDVI SEVIRI–AVHRR Aprile 2006 diff@ f max = 0.12 Agosto 2006 diff@ f max = 0.06

11 11 a Conferenza Nazionale ASITA. Torino, 6 - 9 novembre 2007 Compatibilità ed integrazione di dati NDVI da sensori AVHRR/NOAA e SEVIRI/MSG (G. Poli, G. Adembri, M. Tommasini, M. Polverini) 11 Diagrammi di diffusione NDVI SEVIRI-AVHRR Aprile 2006 analisi statistica con metodo dei momenti geometrici (calcolo media e varianza) N = 1850 X = 0.503268 Y = 0.391059 Agosto 2006 N = 1857 X = 0.286930 Y = 0.211725

12 11 a Conferenza Nazionale ASITA. Torino, 6 - 9 novembre 2007 Compatibilità ed integrazione di dati NDVI da sensori AVHRR/NOAA e SEVIRI/MSG (G. Poli, G. Adembri, M. Tommasini, M. Polverini) 12 Regressione lineare e coefficiente di correlazione Aprile 2006 Agosto 2006 θ = 37.9, m = 0.78 θ = 42.3, m = 0.91 r = 0.802263 r = 0.855158 analisi statistica con metodo dei momenti geometrici (calcolo retta di regressione e coefficiente di correlazione)

13 11 a Conferenza Nazionale ASITA. Torino, 6 - 9 novembre 2007 Compatibilità ed integrazione di dati NDVI da sensori AVHRR/NOAA e SEVIRI/MSG (G. Poli, G. Adembri, M. Tommasini, M. Polverini) 13 Coefficiente di correlazione con rigetto di una parte di dati 3σ d = 0.085061 σ d :deviazione standard delle distanze dei punti del diagramma dalla retta di regressione 3σ d = 0.092946 Aprile 2006 Agosto 2006 N d = 1776 ( – 4.00% ) N d = 1789 ( – 3.66% ) r d = 0.843253 r d = 0.891816

14 11 a Conferenza Nazionale ASITA. Torino, 6 - 9 novembre 2007 Compatibilità ed integrazione di dati NDVI da sensori AVHRR/NOAA e SEVIRI/MSG (G. Poli, G. Adembri, M. Tommasini, M. Polverini) 14 Confronto e riepilogo dei risultati Tabella 1 NDVI SEVIRI/MSGNDVI AVHRR/NOAA Diff. tra medie e dev. standard Mese Xσx2σx2 σxσx Yσy2σy2 σyσy X – Yσ x – σ y aprile 2006 0.5032680.0107900.1038760.3910590.0072300.0850290.1122090.018847 agosto 2006 0.2869300.0136200.1167030.2117250.0115980.1076920.0752050.009011 diff. su singolo sensore 0.216338–0.00283–0.012830.179334–0.00437–0.02266 Tabella 2 Retta di regressione ( y = mx + q ) e correlazione lineare Correlazione con rigetto dei punti Mese Nm ( = tan θ ) qθ [deg] r3σ d NdNd N e [%] rdrd aprile 2006 18500.779857–0.00141837.950.8022630.08506117764.000.843253 agosto 2006 18570.910349–0.04948242.310.8551580.09294617893.660.891816 allaumentare del contenuto vegetativo, comportamento maggiormente lineare dellindice NDVI SEVIRI, che presenta valori più alti (mentre la dinamica dellindice NDVI AVHRR tende a comprimersi) 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 11 a Conferenza Nazionale ASITA. Torino, 6 - 9 novembre 2007 Compatibilità ed integrazione di dati NDVI da sensori AVHRR/NOAA e SEVIRI/MSG (G. Poli, G. Adembri, M. Tommasini, M. Polverini) 15 Conclusioni e precisazioni allaumentare del contenuto vegetativo, comportamento maggiormente lineare dellindice NDVI SEVIRI, che presenta valori più elevati (mentre la dinamica dellindice 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 lutilizzo 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 dellAeronautica Militare (Ministero della Difesa conv. N. 4123/62 del 15.11.2005 and Prot. N.M- DGTEL/4123/2508 del 25.01.2007)

16 11 a Conferenza Nazionale ASITA. Torino, 6 - 9 novembre 2007 Compatibilità ed integrazione di dati NDVI da sensori AVHRR/NOAA e SEVIRI/MSG (G. Poli, G. Adembri, M. Tommasini, M. Polverini) 16 G


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