IL GEODATABASE TELESPAZIO PROGETTO GEOGRID: IL GEODATABASE TELESPAZIO 30/10/08 All rights reserved © 2008, Telespazio

IL GEODATABASE TELESPAZIO é tra i principali operatori mondiali in Satellite Operations Difesa Servizi per Osservazioni della Terra Navigation and Infomobility Network and Connectivity grazie alle competenze tecnologiche, le infrastrutture, le partecipazioni nei grandi Programmi Europei (COSMO SkyMed, Galileo and GMES) Fucino space centre Toulouse space centre Matera space centre Kourou space centre Scanzano space centre 30/10/08 All rights reserved © 2008, Telespazio Lario space centre

IL GEODATABASE Testo – Arial 20 pt. Mission Definition Acquisition & Processing Systems EO Operations Management Standard Data & Products VA Products, Applications and Services Monitoring Services & Systems, Decision Support Testo – Arial 20 pt. Consultancy R&D Planning Purchasing Installation Testing Matera Space Center Mgmt for ASI Data Reception and processing for ESA Quickbird IRS,Ikonos, SPOT Landsat, ERS, Envisat Kompsat Ortho-photos Space Map GeoDatabase Thematic Layers … Fire Damage Oil Spill Waste Tips monitoring Hydro-geological Hazard Prevention & Decision Support System Agriculture Cartography & Cadastral Landslide Forecasting … 30/10/08 All rights reserved © 2008, Telespazio

IL GEODATABASE Business Line Market Segment Services Insitutional B2C Operators Int’l Organizations Business (oil&gas, utilities,transportation, insurance) Interactive web access to and processing of satellite & aerial data, cartography, socio- economic info On line distribution of satellite data and value added products Hosting of users’ geo-spatial databases GIS systems and applications Application Solutions Thematic Geo-information Services Defence Institutional Business (oil&gas, utilities,transportation) Agriculture Information Services and Statistics Risk Management and security Land Environment Marine Environment NRT monitoring services Basic Geo-information Services Institutional Public Admin. and in developing Countries Business (oil&gas, utilities) Satellite Data Distribution VA Products (orthos, DTM) Mapping, Cadastre, GIS and databases Aerial Remote Sensing Data Acuisition & Production Space Agencies Defence Ground Station Operators Ground Stations, data processors, archiving and cataloging systems Acquisition & data production NRT monitoring systems Satellite time and data downlink 30/10/08 All rights reserved © 2008, Telespazio

IL GEODATABASE 30/10/08 All rights reserved © 2008, Telespazio Agriculture Forestry Geology Cadastre / Land Mgt IACS-GIS Solutions Parcel Reference Systems Subsidy Controls Assistance to Administrators and Farms Agro-Risk Management Forest Mapping Forest Inventories Biomass and Carbon Stocks Biodiversity Inventories Forest Management Systems Geological Mapping Mining Management Hydrocarbon Exploration Groundwater Exploration Administration Support Land Administration Cadastres Water Management Land Information Systems Institutional Land Management Orthom & Cartography Infrastructure Risk Mgt, land Protec Environment Satellite data Aerial/satellite orthoimages Technical Cartography Digital Terrain Models Land Use and Land Cover 3D models and visualization Transportation Systems Utility Management Facility Management Communication Solutions Location Based Services Landslide; Forest fires; Floods; Geohazard; Environmental quality analysis Subsidence; Coastal zone management Land Use Planning Watershed Management Disaster Management Environ. Capacity Building Maritime Environment Geo Info System Security Integrated GIS Oil spills Ship detection Marine water quality Surveillance of off-shore extraction activities Geographic Information Systems GIS Applications for territory management Maritime surveillance Rapid mapping for humanitarian aids Activities Monitoring On-line access Processing of geo-info products Platform systems e-shop Services 30/10/08 All rights reserved © 2008, Telespazio

IL GEODATABASE Database geospaziale: una banca dati georiferiti in grado di mettere a disposizione dei nodi della rete GEOGRID dati e prodotti di base di tipo geografico ed alfanumerico. Il nucleo del sistema è costituito da un database relazionale nel quale sono memorizzati gli strati informativi geografici costituiti dai dati satellitari, i prodotti di base e gli strati applicativi consolidati. Il GEODATABASE è stato caricato con una base dati di prodotti di base satellitari a media, alta ed altissima risoluzione utilizzabili per le esigenze delle applicazioni verticali del progetto. 30/10/08 All rights reserved © 2008, Telespazio

IL GEODATABASE III Parte 30/10/08 All rights reserved © 2008, Telespazio

IL GEODATABASE Popolamento del GEODATABASE Prodotti inseriti: Generati dal sensore MODIS Generati dal sensore SEVIRI Generati dal sensore LISS3 30/10/08 All rights reserved © 2008, Telespazio

IL GEODATABASE MODIS (MODerate-Resolution Imaging Spectroradiometer): caratteristiche Il sensore MODIS è un radiometro a 36 bande spettrali comprese fra Visibile e Infrarosso, progettato per lo studio della superficie terrestre, della superficie oceanica e dell’atmosfera. MODIS è operativo sui satelliti polari TERRA ed AQUA che assicurano una copertura dell’intera superficie terrestre ogni 1-2 giorni. La risoluzione spaziale varia con la banda da 250m a 1Km, l’area osservata per ogni passaggio (swath) raggiunge i 2330 Km. I passaggi diurni sull’Italia sono giornalieri tra le 10:00 e le 12:00 AM. 30/10/08 All rights reserved © 2008, Telespazio

IL GEODATABASE Prodotti su terra (1): LST (Land Surface Temperature) Utilizzo: stima dell’umidità del suolo; condizioni di stress della vegetazione. Accuratezza: 1°K in condizioni di cielo sereno 30/10/08 All rights reserved © 2008, Telespazio

IL GEODATABASE Prodotti su terra (2): Indici di Vegetazione – NDVI (1/2) Indici di Vegetazione con MODIS sono stimati due indici di vegetazione: - NDVI (Normalized Difference Vegetation Index) - EVI (Enhanced Vegetation Index) utilizzo: - monitoraggio delle colture; - uso del suolo; - stime dell’accrescimento della vegetazione. NDVI è stimato per assicurare la continuità temporale delle serie storiche (l’indice NDVI è stato introdotto con i primi satelliti NOAA). 30/10/08 All rights reserved © 2008, Telespazio

IL GEODATABASE Prodotti su terra (2): Indici di Vegetazione – EVI (2/2) EVI (Enhanced Vegetation Index) EVI migliora la stima NDVI. La contaminazione causata da disturbi atmosferici (fumo, nebbia) e da strati vegetali sovrapposti è ridotta utilizzando un maggior numero di bande. 30/10/08 All rights reserved © 2008, Telespazio

IL GEODATABASE Prodotti su mare (1): Sea surface Chlorophyll (CHL-a) La distribuzione della clorofilla-a in superficie marina è dovuta alla presenza di phytoplancton. CHL è utilizzata per monitorare la produzione primaria, base trofica degli ecosistemi marini. In figura è illustrata una immagine di CHL nel canale di Sicilia durante il bloom primaverile. 30/10/08 All rights reserved © 2008, Telespazio

IL GEODATABASE Prodotti su mare (2): Sea Surface Temperature (SST) La stima della temperatura superficiale del mare consente di individuare zone interessate da: - movimenti verticali delle masse d’acqua, in risalita ed affondamento; - regimi dinamici ricorrenti e relative correnti. 30/10/08 All rights reserved © 2008, Telespazio

IL GEODATABASE Prodotti su mare (3): sunglint su SST Uno dei problemi che affliggono le immagini di SST è il sunglint, fittizio riscaldamento della superficie marina dovuto alla riflessione della radiazione solare (comparazione di SST diurna e notturna del 15 Luglio 2003, a destra). Per tale motivo si preferisce utilizzare acquisizioni notturne per la stima della SST. 30/10/08 All rights reserved © 2008, Telespazio

IL GEODATABASE Prodotti su mare (4): comparazione SST e CHL In Luglio 2004 è stato effettuato il confronto tra dati satellitari relativi alla superficie marina ed in situ da sonda, ad 1m di profondità. L’analisi delle temperature (grafico in alto) indica mediamente una temperatura superficiale più calda di quella ad 1m., spiegabile considerando la variazione estiva di temperatura nel 1 m. di profondità. Si nota tuttavia una coerenza generale che conferma l’utilizzo della SST stimata dai satelliti. Le misure di CHL da satellite sono maggiormente affette nel loro valore assoluto da alterazioni dovute all’atmosfera, che possono cambiare giorno per giorno (grafico in basso). Un sicuro utilizzo di queste misure è per la mappatura dei pattern superficiali, considerando che mediamente il disturbo atmosferico può essere considerato spazialmente uniforme. 30/10/08 All rights reserved © 2008, Telespazio

IL GEODATABASE Prodotti su mare (5): dati prodotti Immagini prodotte per gli anni 2004, 2005 e 2006 in coincidenza con campagne oceanografiche effettuate nelle acque siciliane. Il flusso di acqua superficiale Atlantica (MAW) circolante nel Canale è identificabile dalla traccia di acque fredde e dal trasporto delle acque ricche in CHL attorno la costa Siciliana. 30/10/08 All rights reserved © 2008, Telespazio

IL GEODATABASE Altre mappe a supporto delle applicazioni verticali sono quelle di stima di parametri atmosferici. Per la stima dei parametri fisici a partire da acquisizioni satellitari è stato sperimentato l'utilizzo di un modello fisico radiativo e di tecniche di ottimizzazione. Inoltre, sono state applicate tecniche adattative al fine di sfruttare le frequenti acquisizioni dei dati geostazionari e per supportare le tecniche basate sul modello fisico. L'attività si è concentrata sullo studio di tecniche per la stima di parametri fisici attraverso l'utilizzo dei dati Meteosat Second Generation (MSG) e sulla definizione e implementazione di un algoritmo specifico. 30/10/08 All rights reserved © 2008, Telespazio

IL GEODATABASE SEVIRI (Spinning Enhanced Visible and Infrared Imager): caratteristiche Il sensore SEVIRI a bordo del MSG (Meteosat Second Generation) è in grado di monitorare la superficie terrestre fornendo una nuova immagine ogni 15 minuti con una risoluzione spaziale di 4.5 Km. SEVIRI misura la radiazione elettromagnetica nell'intervallo spettrale da 635 a 13400 nm. Il segnale è suddiviso in diverse bande spettrali: 3 nel visibile e 9 nell'infrarosso. Dai dati acquisiti si possono ottenere importanti informazioni principalmente in campo meteorologico. 30/10/08 All rights reserved © 2008, Telespazio

IL GEODATABASE SEVIRI Spectral channels: Visible band centred on 0.6μm -Channel 1 (VIS 0.6) Visible band centred on 0.8μm -Channel 2 (VIS 0.8) Near-infrared band centred on 1.6μm -Channel 3 (IR 1.6) Infrared band centred on 3.9μm -Channel 4 (IR 3.9) Water Vapour band centred on 6.2μm -Channel 5 (WV 6.2) Water Vapour band centred on 7.3μm -Channel 6 (WV 7.3) Infrared band centred on 8.7μm -Channel 7 (IR 8.7) Ozone band centred on 9.7μm -Channel 8 (IR 9.7: O3) Infrared band centred on 10.8μm -Channel 9 (IR 10.8) Infrared band centred on 12.0μm -Channel 10 (IR 12.0) Carbon Dioxide band centred on 13.4μm -Channel 11 (IR 13.4: CO2) Broadband high-resolution visible band -Channel 12 (HRV) 30/10/08 All rights reserved © 2008, Telespazio

IL GEODATABASE Esempio di immagine HRV dell’Italia. Sono visibili le nubi dei bassi strati della valle del Po, così come gli eventi convettivi lungo gli Appennini. 30/10/08 All rights reserved © 2008, Telespazio

IL GEODATABASE Il modello fisico radiativo sviluppato è stato applicato alle seguenti bande: • NIR 1.6 µm - questo canale serve a distinguere le nubi di ghiaccio da quelle di acqua liquida e ad individuare la neve; in questa banda infatti le nubi di ghiaccio e la neve assorbono maggiormente la radiazione rispetto alle nubi d’acqua, perciò la riflettanza è molto minore a causa dal valore più alto della parte im-maginaria dell’indice di rifrazione; • NIR 3.9 µm - questa banda si trova in una zona spettrale che contiene sia radiazione solare sia radiazione termica terrestre; di notte il SEVIRI registra solo radiazione termica emessa dal pianeta, mentre di giorno anche radiazione solare riflessa o diffusa; • IR 8.7 µm , 10.8 µm , 11.94 µm - i dati infrarosso di questi tre canali corrispondono alla radiazione emessa (dal suolo, dalle nuvole o dal mare) nelle tre bande: 8.30-9.10 micron, 9.80-11.80 micron, 11-13 micron. Le ultime due sono nella zona di lunghezze d’onda di massima emissione da parte del pianeta, in una cosiddetta "finestra" dove è trascurabile l'assorbimento da parte dei gas atmosferici, in particolare anidride carbonica, ozono e vapore acqueo. 30/10/08 All rights reserved © 2008, Telespazio

IL GEODATABASE I dati del sensore SEVIRI, elaborati tramite le tecniche di inversione del modello fisico-radiativo, sono stati utilizzati per la generazione di mappe di: Temperatura del suolo di background (LST) Copertura nuvolosa 30/10/08 All rights reserved © 2008, Telespazio

IL GEODATABASE Esempio di dato pancromatico SEVIRI 30/10/08 All rights reserved © 2008, Telespazio

IL GEODATABASE Esempio di stima della copertura nuvolosa 30/10/08 All rights reserved © 2008, Telespazio

IL GEODATABASE Esempio di stima di LST (22 agosto 2008, 12:00 UTC) 30/10/08 All rights reserved © 2008, Telespazio

(numbering derived from TM) IL GEODATABASE Infine, nel GEODATABASE sono state inseriti come prodotti sperimentali le mappe degli indici di vegetazione NDVI ottenute sperimentalmente elaborando dati del sensore LISS3 (Linear Imaging Self Scanner) al posto del tradizionale ETM su LANDSAT, ultimamente non più affidabile. La tabella mostra le bande LISS3 e ETM a confronto: Spectral bands (nm) (numbering derived from TM) SENSOR 1 (Blue) 2 (Green) 3 (Red) 4 (NIR) 5 (SWIR1) 7 (SWIR2) ETM+ LANDSAT 450-520 520-600 630-690 760-900 1550-1750 2080-2350 LISS3 – IRS1C/D 520-590 620-680 770-860 1550-1700 30/10/08 All rights reserved © 2008, Telespazio

IL GEODATABASE Esempio di immagine LISS3 ottenuta combinando le bande swir, nir, e red 30/10/08 All rights reserved © 2008, Telespazio

IL GEODATABASE Esempio di stima di NDVI da LISS3 30/10/08 All rights reserved © 2008, Telespazio

IL GEODATABASE Tutti i prodotti presentati sono disponibili all’interno del GEODATABASE a supporto delle applicazioni verticali agrobio e pesca del progetto GEOGRID. Le caratteristiche dei sistemi di acquisizione TELESPAZIO consentirebbero anche la generazione dei prodotti citati in tempo quasi reale. 30/10/08 All rights reserved © 2008, Telespazio