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Capitolo 3 Satelliti, Sensori E Formati di Dati Fondamentali A. Dermanis, L. Biagi.

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Presentazione sul tema: "Capitolo 3 Satelliti, Sensori E Formati di Dati Fondamentali A. Dermanis, L. Biagi."— Transcript della presentazione:

1 Capitolo 3 Satelliti, Sensori E Formati di Dati Fondamentali A. Dermanis, L. Biagi

2 Perché satelliti Sensori in orbita regolare, immagini relativamente economiche (Ikonos: 16 E Km 2 ), ripetizioni relativamente frequenti (Landsat 7: 16 giorni): possibilità di analisi ambientali e territoriali periodiche. Però (tradizionalmente) sensori a bassa risoluzione: Landsat 1 MSS: m, SPOT 4 HRVIR: m Solo cartografia tematica, non cartografia metrica. A. Dermanis, L. Biagi

3 Le orbite Regole: leggi di Keplero: lorbita di un satellite occupa un ellissi piana, di cui la Terra occupa un fuoco, il segmento dal centro della Terra al satellite spazza aree uguali in tempi uguali, il cubo del semiasse maggiore dellorbita è proporzionale al quadrato del periodo. Inoltre: a causa dello schiacciamento terrestre, precessione del piano orbitale, a causa della disomogeneità terrestre e delle altre forze agenti sul satellite, perturbazioni e degradazione dellorbita. A. Dermanis, L. Biagi

4 I parametri dorbita a ed e: semiasse maggiore ed eccentricità dellorbita. i: inclinazione dellorbita, ovvero angolo fra piano orbitale e piano equatoriale di riferimento. : ascensione retta del nodo ascendente, ovvero angolo sul piano equatoriale di riferimento fra direzione dellequinozio di riferimento e piano orbitale. : argomento del perigeo, ovvero angolo sul piano orbitale fra lintersezione del piano orbitale con lequatore di riferimento e la direzione del perigeo dellorbita. A. Dermanis, L. Biagi

5 Caratteristiche delle orbite Periodo: tempo necessario per ripassare dallo stesso punto in un sistema di riferimento inerziale geocentrico. Ciclo di ripetizione: tempo necessario per riprendere la stessa scena al suolo. Nota: la Terra ruota, perciò periodo e cdr non coincidono. Quota di volo: distanza del satellite dalla superficie della Terra. Traccia al suolo: proiezione ortogonale dellorbita sulla superficie della Terra. A. Dermanis, L. Biagi

6 Fondamentali per satelliti e sensori Orbite, requisiti: 1. osservare la Terra quando è illuminata dal (riflette il) Sole: orbita eliosincrona; 2. osservare la maggior parte possibile del pianeta il più spesso possibile: basso ciclo di ripetizione; 3. osservare la Terra da distanza costante: orbita circolare. Tutti i parametri dorbita sono univocamente determinati dalle leggi di Keplero, una volta scelto il ciclo di ripetizione/la quota di volo. A. Dermanis, L. Biagi

7 Le tracce al suolo: lesempio di SPOT4 A. Dermanis, L. Biagi

8 Classificazione delle immagini Spettrale PancromaticheScala di grigi sullo spettro visibile MultispettraliIn genere B/G/R + una o più bande in infrarosso Iperspettrali 100 bande Pan-sharpenedFusione di pancromatico e multispettrale Risoluzione (m)DefinizioneScala di applicazione 0.5 – 1Altissima1: : – 4alta1: : – 12media1: : – 50bassa1: : – 250molto bassa1: : > 250Bassissima< 1: Spaziale A. Dermanis, L. Biagi

9 LANDSAT 7SPOT 4 SATELLITI & SENSORI ETM+ Enhanced Thematic Mapper 7 bande 2 HRVIR High Resolution Visible Infrared 4 bande A. Dermanis, L. Biagi

10 Sensori Spatial resolution (risoluzione spaziale): dimensione del (distanza fra i centri dei) pixel al suolo. IFOV (Campo istantaneo di Vista): corrispondente angolo nel sensore. Swath (falciata!): ampiezza dellimmagine, nella direzione ortogonale alla traccia del satellite al suolo. FOV (Campo di Vista): corrispondente angolo nel sensore. A. Dermanis, L. Biagi

11 I satelliti: 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+ A. Dermanis, L. Biagi

12 I satelliti: 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 A. Dermanis, L. Biagi

13 Landsat 4 e 5 Nota: il TM rappresenta unevoluzione del precedente Multispectral Scanner (MSS) A. Dermanis, L. Biagi

14 Landsat 7 A. Dermanis, L. Biagi

15 Due HRVIR accoppiati (3 Km di sovrapposizione): swath totale 117 Km I sensori possono essere ruotati sino a 27° fuori nadir per visioni stereoscopiche e ricostruzioni 3D della superficie del pianeta (metodi della fotogrammetria applicati a dati telerilevati, qui non trattati) A. Dermanis, L. Biagi SPOT4

16 SPOT5 Come per SPOT4, doppio sensore e possibilità di prese fuori nadir Vengono rivenduti anche prodotti derivati dalle immagini originali: pancromatiche a 2.5 × 2.5 m di risoluzione, a colori con 5 × 5 m di risoluzione ottenuti mediante metodi di analisi di immagini digitali (qui non trattati) A. Dermanis, L. Biagi

17 Landsat 4, TM Banda 1 (blu) Banda 4 (infr. vicino) Banda 6 (inf. termico) A. Dermanis, L. Biagi

18 La nuova generazione: Ikonos, QuickBird, EROS Ikonos (Immagine) II: in orbita dal 1999 Banda m) Pan Pancromatico MS Blu MS Verde MS Rosso MS Infrarosso vicino Risoluzione spaziale (al nadir): pancromatico: 1 1 m; multispettrale: m Swath: 11 Km Risoluzione radiometrica: 11 bit (2048 valori) Risoluzione temporale: 11 giorni al nadir Possibilità di orientamento fuori nadir sino a 26° A. Dermanis, L. Biagi

19 Ikonos II, composizione RGB delle bande rossa, verde e blu Giappone, Enoki tunnel, ottobre 2004: prima e dopo un evento franoso A. Dermanis, L. Biagi

20 Gli altri satelliti di nuova generazione EROS n° bande: 1 PAN risoluzione: 1.8 × 1.8 m, 11 bit ciclo di ripetizione: QuickBird n° bande: PAN + Multispettrale (4 bande) risoluzione: P: 0.61 × 0.61 m, MS: 2.44 × 2.44 m, 11 bit ciclo di ripetizione: 5 giorni al nadir Prese fuori nadir (45° e 25° rispettivamente) A. Dermanis, L. Biagi

21 RISOLUZIONE dei DATI Risoluzione spaziale: no. di pixel per superficie al suolo Aumenta diminuendo la dimensione dei pixel Risoluzione spettrale:no di bande per lunghezza donda In generale: aumenta con il numero di bande Localmente: aumenta quando la differenza di lunghezza donda fra bande diminuisce Risoluzione temporale:no di passaggi nel tempo Cresce quando lintervallo temporale fra passaggi successivi su unarea diminuisce Risoluzione radiometrica:no di valori per la scala dei grigi = 2 p p = numbero di bit per singolo valore Cresce con il numero di bit p A. Dermanis, L. Biagi

22 RIEPILOGO SUI PRINCIPALI SATELLITI DA TELERILEVAMENTO E SENSORI Satellitedaasensorialtitudine h (km) inclin. i (deg) periodo T (min) Ciclo di rip. (days) Landsat 1, 2, (1)1983 (3)MSS, RBV Landsat 4, (4)...MSS, TM Landsat ETM SPOT 1, 2, (1)1997 (3)HRV SPOT 41998HRVIR, VGT SPOT 52002HRG? 822 ? EROS Ikonos QuickBird ENVISAT-11999AATSR EOS-AM-11999MODIS A. Dermanis, L. Biagi

23 Sensori da aereo DaedalusATMSTIMS Bande00.32 – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – 12.2 FOV (deg.)86 76 IFOV (mrad)2.5 Ris. Rad. (bits)888 A. Dermanis, L. Biagi

24 Regione spettrale No. di bande TOTALE Risoluzione spettrale (nm) IFOV (mrad) pixel per riga Risoluzione radiometrica (bit) GERIS0.40 – – – , 3.3, or CASI0.4 – – AVIRIS0.4 – – – – MIVIS0.433 – – – – MAIS0.45 – – – variabile8 HYDICE0.4 – HYMAP0.44 – – – – MODIS0.4 – SENSORI IPERSPETTRALI A. Dermanis, L. Biagi

25 I DATI Unimmagine multispettrale: per ogni banda k viene registrata la medesima scena no di bande Per ogni banda, limmagine è costituita da una matrice di pixel, composta da R righe e C colonne Per ogni pixel, il valore registrato è lintensità luminosa (radianza), in binario: p bit che assumono valore 0 o 1; con p bit i valori ammissibili sono 2 p : 0: no data 1: nero (minima luminosità registrabile) … 255: bianco (massima luminosità registrabile) Radiometric resolution, Dynamic interval (Risoluzione radiometrica o intervallo dinamico ): no di bit per pixel pixel x ij A. Dermanis, L. Biagi

26 I FORMATI DEI DATI BSQ: Band Sequential BIL: Band Interleaved by Line BIP: Band Interleaved by Pixel A. Dermanis, L. Biagi

27 Lo header Contiene i metadati dellimmagine, tipicamente: ente distributore, data dellacquisizione, risoluzione spaziale, georeferenziazione approssimata, informazioni sul formato di memorizzazione, percentuali di copertura nuvolosa,... A. Dermanis, L. Biagi

28 PRESENTAZIONE DEI DATI Il sistema di colori RGB Ogni banda in Black & White Black: valore del pixel = 1 (0 è codice no data) White: valore massimo (2 p ) 3 bande in composizione a colori Red valore del pixel in banda 1 Green valore del pixel in banda 2 Blue valore del pixel in banda 3 A. Dermanis, L. Biagi

29 Landsat Thematic Mapper 7 bande Banda 1Banda 2Banda 3 Banda 4Banda 5Banda 7Banda 6 Composizioni a falsi colori A. Dermanis, L. Biagi


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