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Rimodulazione Attività WP 11 (Unità di Ricerca n. 6 ASI)

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Presentazione sul tema: "Rimodulazione Attività WP 11 (Unità di Ricerca n. 6 ASI)"— Transcript della presentazione:

1 Rimodulazione Attività WP 11 (Unità di Ricerca n. 6 ASI)
Progetto FIRB Piattaforme abilitanti per griglie computazionali a elevate prestazioni orientate a organizzazioni virtuali scalabili Rimodulazione Attività WP 11 (Unità di Ricerca n. 6 ASI) PISA Maggio 2003

2 Obiettivi Il Wp 11 rientra nelle attività dei gruppi applicativi.
Le applicazioni di OT previste dall’Unità sono tre: Frane (ed in generale movimenti lenti) oil-spill Previsioni ed analisi meteorologiche e di qualità dell’aria. Nell’ambito delle applicazioni saranno affrontati gli aspetti trasversali relativi a diverse problematiche connesse al calcolo intensivo. Ad esempio: Algoritmi di compressione (focalizzazione) di dati SAR. Algoritmi per le diverse configurazioni di acquisizione di sistemi SAR: Stripmap, Spot, Scansar, …. Elaborazione, analisi e qualifica dei dati provenienti da sistemi SAR in configurazione interferometrica. Geocodifica ed integrazione di dati ottici e SAR in preparazione di COSMO-SkyMed: registrazione di dati multifrequenza e multitemporali.

3 Le Unità Operative (UO) del Wp11
Le quattro unità i cui finanziamenti passano per l’UR n.6 ASI sono: CGS/ASI (Matera), Responsabile dr. Giovanni Milillo; ISUFI/CACT (Lecce), Responsabile prof. Giovanni Aloisio; Politecnico di Bari e Sez. di Taranto, Responsabile prof Luciano Guerriero; Dipartimento Interateneo di Fisica Università di Bari (DipFI). Responsabile: prof. L. Guerriero Dipartimento di Ingegneria Elettronica Politecnico di Bari (DEE). Responsabile: prof. V. di Lecce CNR-ISSIA (Bari), Responsabile dr. Nicola Veneziani L’unità i cui finanziamenti non passano attraverso UR n 6: ICAR-Napoli

4 Le attività I pacchi di lavoro per unità operativa sono:
WP1110 ASI G. Milillo Wp 1120 Unilecce G. Aloisio Wp 1130 ISSIA-CNR N. Veneziani Wp 1140 PoliBari L.Guerriero Wp 1150 ICAR-Napoli A. Murli

5 Wp1110 ASI Le attività dell’ASI si suddividono in due grosse aree che individuano due sottopacchi di lavoro: Wp 1111 Gestione-Amministrativa Coordinamento dell’UR Coordinamento del WP11 Contratti per le Unità Operative Eventuali Contratti per affidamenti esterni all’UR Gestione delle risorse dell’UR e del WP11 Controllo delle pianificazioni dell’UR del WP11 e trasversali alle diverse UO del Wp11 Rapporti con il MIUR e gli altri enti su aspetti gestionali, contrattuali e amministrativi, Wp 1112 Attività Tecnico-scientifica Analisi e armonizzazione dei requisiti delle applicazioni e dei prodotti relativi Analisi ed armonizzazione delle attività di altri progetti ASI: es ASI PQE 2000 (prototipi e sviluppi già fatti), COSMO-Skymed interfacce verso altre UO Analisi e studio per la “parallelizzazione e messa su GRID” dell’applicazione oil-spill Analisi e studio per la “parallelizzazione e messa su GRID” dell’applicazione frane (parte complementare all’interferometria) Sviluppo: “parallelizzazione e messa su griglia” delle applicazione di competenza ASI

6 Wp 1120 ISUFI/CACT, Unilecce
WP 1121 Caratterizzazione delle “Risorse Hardware”: Progetto e sviluppo di un GRID Information Server esteso WP1122 Caratterizzazione delle “Risorse Dati”: Progetto ed implementazione del MetaData Server Wp 1123Caratterizzazione delle “Risorse Applicazioni”: Progetto ed implementazione del MetaSoftware Server WP1124 Gestione delle Risorse: Progetto ed implementazione dell' RMS (Resource Management System) WP1125 Interfaccia Utente: Progetto ed implementazione dell'Interfaccia Utente

7 WP1130 ISSIA-CNR WP1131 - Dinamica dei ghiacciai in Antartide
A.1.1 Realizzazione di un archivio in linea di dati telerilevati e cartografici. A.1.2 Definizione e realizzazione di software proprietario, per l’analisi integrata dei dati GIS e delle coppie interferometriche SAR, finalizzata alla valutazione della dinamica di scorrimento superficiale dei ghiacci. Il software sarà operativo sul nodo ISSIA della griglia. A.1.3 Configurazione sul nodo di Bari delle utilities software commerciali coinvolte nell'applicazione. Problemi di integrazione in linea di una o più delle utilities software qui indicate, saranno temporaneamente superati attraverso l’impiego off-line delle stesse e la costituzione di basi di dati intermedie parzialmente elaborate. La fornitura delle licenze software è a carico dell’ ISSIA. A.1.4 Sperimentazione dell’applicazione in configurazioni diverse di localizzazione delle risorse, distinte tra quelle di archiviazione dei dati e le unità preposte all’elaborazione degli stessi. WP Dinamica della terra solida

8 WP1130 ISSIA-CNR WP1132 - Dinamica della terra solida
A.2.1 Realizzazione di un archivio in linea, costituito da un’ampia selezione del data set IPAF già disponibile (ERS-1 e 2) per l’Applicazione “Frane”, relativamente ad aree dell’Appennino centro-meridionale. Sviluppo di interfacce software per la conversione di formato dei files. A.2.2 Modifica del processore SARENG parallelo attualmente installato presso l’ISSIA e l’Univ. di Lecce nel quadro del progetto ASI/PQE-2000 (o, in alternativa, di software proprietario dell’ ISSIA), per la focalizzazione in range a banda parziale dei dati grezzi SAR. Il processore modificato opererà in ambiente parallelo MPI/Assist (e relative evoluzioni in ambito Grid). A.2.3 Completamento della catena software accessibile su griglia, con moduli proprietari per: La rilevazione di aree e punti del territorio che manifestano coerenza di fase nel dominio tempo-frequenza (definizione estesa dei permanent scatterers ) e la loro georeferenziazione in un layer del GIS; La stima e la sottrazione del termine di fase morfologico dei PS, sulla base dell’analisi delle loro fasi nel dominio tempo-frequenza-baseline; La sottrazione dello schermo di fase atmosferica, ottenuta per interpolazione delle fasi (non residuali) dei PS, dopo la sottrazione della fase morfologica; L’analisi dei valori di fase rimanenti, imputabili a spostamenti nel tempo della cella di risoluzione SAR (come a componenti di errore non compensato), e stima eventuale di spostamenti coerenti collettivi dei PS, differenziati per aree. A.2.4 Sperimentazione dell’applicazione in condizioni di diverso punto di accesso alla griglia.

9 WP1140 PoliBari WP1141 Dipartimento di Fisica
Coregistrazione di immagini SAR ERS-1/2 anche per alti valori di baseline temporale e spaziale (DORIS – Delft University, software proprietario). Generazione di Interferogrammi da acquisizioni TANDEM ERS-1/2 (DORIS – Delft University, software proprietario).. Generazione di mappe di coerenza inteferometrica e stima del valore di decorrelazione dei segnali (software proprietario). Ricostruzione della fase interferometrica assoluta: algoritmi di srotolamento di fase sono stati messi a punto e testati a seguito di approfondimento degli aspetti teorici e computazionali del problema (software proprietario).. Generazione di Interferogrammi differenziali (DORIS – Delft University, software proprietario). Individuazione di riflettori permanenti (PS) su lunghe serie di immagini (>30) SAR ERS-1/2 ed analisi dell’informazione di fase interferometrica differenziale. La tecnica richiede massima cura nella gestione dell’informazione di fase del segnale in ognuna delle diverse fasi dell’elaborazione realizzate con software progettato appositamente. Stima e sottrazione di campi di fase atmosferici sovrapposti al segnale interferometrico differenziale legato alle deformazioni del suolo (software proprietario). Sono in fase di approfondimento problematiche relative all’elaborazione di dati distribuiti su griglie irregolari, e all’impiego delle proprietà di scalabilità delle grandezze osservate.

10 WP1140 PoliBari WP1142 Dipartimento di Ingegneria Elettronica Politecnico di Bari (DEE) generazione signature. Selezione feature di interesse. Generazione database. Generazione query. Retrieval con referenziazione per zone geografiche. Stima dei risultati con integrazione dell’applicativo in ambienti gia’ esistenti (es. Sara-UniLe).

11 WP1150 ICAR-CNR Integrazione di SPMIAC con metodologie e tecnologie tipiche del “web – servicing”; Porting di SPMIAC in un’architettura a componenti per Griglia, disponibile all’inizio delle attività, anche su indicazioni provenienti dal WP8; Definizione, progettazione e implementazione di strumenti software per la fruizione remota e la composizione dinamica dei vari componenti software, anche in virtù delle caratteristiche del portale del WP11 e delle indicazioni provenienti dal WP7 e dal WP8; Valutazione e testing del PSE di Qualità dell’Aria su casi test definiti a partire dai dati disponibili all’ASI.

12 Quadro finanziamenti Riassunto Wp11 Quota MIUR Cofinanziamento
Quota MIUR Cofinanziamento Unilecce Wp11 170 k€ 62,96 ASI Ricercatori 171 60 Totale 231 85,56 Poliba 156 57,78 Issia 138 51,11 695 257,41

13 Le Applicazioni nel FIRB:
Frane, Oil-spill

14 SAR Basics Advantages  all-weather imaging capability — microwave wavelengths penetrate through clouds and light rain  day/night data acquisition — radar does not rely on the sun’s energy to illuminate the target  sensitivity to geometric shape, surface roughness, and motion  provides subsurface as well as surface information

15 SAR basics cont’d  it transmits microwave pulses towards a target
 it receives a returned portion of the transmitted signal (backscatter) after it has inter-acted with the target  it observes the strength (detection), temporal behavior, and the time delay (ranging) of the returned signals

16 SAR geometry

17 SAR geometry cont’d Strip Spot Scansar Antenna beam width

18 Esempio di prodotto RAW
RAW modulus RAW phase

19 Esempio di prodotto SSC
Chirp scaling processor, ERS data

20 Esempio di prodotto DGM
PRI-ERS (Matera)

21 Geocoding over Ellipsoid
I prodotti SAR 1C, 1D DGM img DEM data Geocoding over Ellipsoid Geocoding over DEM GEC img GTC img

22 Esempio di prodotto GEC
GEC processor, ERS reflectivity data

23 GTC-ERS coregistrati (Gran Sasso)

24 PRI-ERS coregistrati (Roma)

25 PRI-ERS coregistrati (Pianura Padana)

26 PRI-ERS coregistrati (Stretto di Messina)

27 Target motion effects on focusing
Target at rest Moving target

28 Applicazione Frane: Monitoraggio di Aree a rischio dissesto idrogeologico:
Caratterizzazione geologica e geo-morfologica del Sito Installazione delle stazioni GPS: permanenti e/o di campagna, rilievi cinematici ecc. Realizzazione del centro di acquisizione e centro di calcolo Creazione servizio meteo locale con rete GPS Integrazione con osservazioni di altre tecniche (INSAR)

29 Obiettivi Coprire maggiormente gli aspetti di pre-allarme per la protezione civile (in attesa di COSMO-Sky-Med), Istituzione di un servizio di Meteorologia basato sul GPS per affinare predittività eventi meteo su scala locale. Fornitura informazioni sugli artefatti atmosferici (essenzialmente ritardo troposferico) utili ad affinare i dati INSAR.

30 Tecnologie in Uso per istituire il servizio di Monitoraggio
GPS anche mono- frequenza ma in grado di fare misura di fase. Dal costo relativamente basso (potrebbero andar perduti) Sw di tipo scientifico già esistente ed in uso (BERNESE, GIPSY) anche quello commerciale potrebbe andare bene (quello che danno le ditte dei GPS) ma non fanno stima dei ritardi troposferici SW per previsione meteo già esistente (MM5) in grado di assimilare i dati GPS (ritardi troposferici)

31 Aree Critiche: Necessità di calcolo in tempo (quasi) reale (più l’elaborazione è veloce più tempestivo è il “pre-allarme” Necessità di utilizzare CPU parallele (e “griglie”?) per fornire soluzioni di un certo numero di siti sotto monitoraggio Per stime più raffinate (e per INSAR) occorre anche determinare il ritardo troposferico con strategie di analisi diverse rispetto a quelle usate normalmente per le frane Per il servizio basato sul GPS che affina predittività eventi meteo su scala locale occorre dover adattare i modelli (MM5) per assimilare i dati GPS

32 Applicazione oil-spill: Dati
ERS, Envisat, Radarsat,…, SAR Data Oil slicks detection Wind and Wave determination AVHRR, Landsat, Spot,…. surface current determination Meteo support to wind and wave parameter extraction

33 Oil spill - Sistema di individuazione
Precision Processing Data storage Acquisition screening quick look Oil slicks detection Report generation Slick identification and anti pollution actions

34 Catena di elaborazione per l’applicazione OIL Spill con previsioni
output Acquisizione Elaborazione Post Processing Previsione Evoluzione Previsione Evoluzione

35 Analisi sui tempi Acquisizione: Elaborazione: Post Processing:
RT - circa 15 sec. per 100 km di lunghezza di swath Elaborazione: 20 min (Ottenibili tempi inferiori con porting su PC di ultima generazione) Post Processing: 5 min Previsione spostamento: ? Potenzialmente computazionalmente onerosa

36 Inquinamento Marino da idrocarburi
Oil Slick visibile in un’immagine ERS-2 SAR.

37 Inquinamento Marino da idrocarburi
Mare Adriatico Il traffico marittimo genera inquinamento da idrocarburi

38 Detected slicks

39 Detected slicks cont’d

40 Detected slicks cont’d

41 Atmospheric fronts

42 Natural surfactants

43 Atmospheric and internal wave

44 Riconoscimento inquinamento marino da petrolio su immagini SAR
Il servizio attuale generazione quicklook riconoscimento guidato e automatico generazione report e mappe (HTML)

45 Oil Slick Detection Report/1
Image ID: Acquisition Date: 21-JAN :01:45.319 Centre Coordinates (lat, lon): 41.76, 10.73 Number of Detected Oil Slick: 2


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