Parte I: Fondamenti (Sorgenti di energia, Interazioni energia-atmosfera, Interazioni energia-superficie)
Parte II: Sistemi (Scanner multispettrali e termici, Spettrometri a immagine, Concetti base di elaborazione delle immagini telerilevate, Satelliti e strumenti operanti nel VIS, NIR e TIR, Il LIDAR, Telerilevamento a microonde).
Parte III: Applicazioni
John A. Richards, Xiuping Jia, REMOTE SENSING DIGITAL IMAGE ANALYSIS: AN INTRODUCTION, 4th Edizione, Springer-Verlag Berlin Heidelberg, 2006
Luciano Alparone, Bruno Aiazzi, Stefano Baronti, Andrea Garzelli, REMOTE SENSING IMAGE FUSION, CRC Press - Taylor & Francis Group, 2015
Obiettivi Formativi
Il corso si prefigge di fornire le basi fisiche, sistemistiche e metodologiche per affrontare problemi tipici del telerilevamento ambientale e dell'osservazione della terra, con enfasi sui nuovi sensori e sistemi disponibili.
Prerequisiti
Sono prerequisiti al corso conoscenze base di elettromagnetismo e di optoelettronica, nonché di elaborazione numerica dei segnali e/o delle immagini.
Metodi Didattici
Lezioni in aula con ausilio di slide.
Altre Informazioni
Le slide del corso e una selezione di tutorial su argomenti specifici di sistemi e/o elaborazione viene fornita agli studenti.
Modalità di verifica apprendimento
Inizialmente viene focalizzata una tipologia di sensori e vengono illustrati i principi fisici su cui lo strumento si basa.
In seguito, l'esame prende spunto da un problema pratico di uso generale per individuare una o più possibili soluzioni, sia a livello di sensori, che di elaborazione.
Programma del corso
Parte I: Fondamenti
Sorgenti di energia
Definizione di telerilevamento. Elementi di un sistema di telerilevamento. Fonti di energia e principi di radiazione. Spettro elettromagnetico. Leggi del corpo nero. Spettro di emissione del Sole e della Terra. Bilancio radiativo della Terra.
Interazioni energia-atmosfera
Composizione e struttura dell'atmosfera. Fenomeni di scattering e assorbimento. Finestre atmosferiche.
Interazioni energia-superficie
Modalità di interazione dell'energia con la materia. La riflettanza spettrale nei diversi elementi delle superficie terrestre. Emissività dei corpi. Temperatura di radianza e temperatura cinetica.
Parte II: Sistemi
Scanner multispettrali e termici
Energia rilevata dai sensori. Caratteristiche dei sensori multispettrali: “modulation transfer function” (MTF). Tipologia di scansione. Risoluzione spaziale, radiometrica e spettrale. Gli scanner nell'infrarosso termico. Calibrazione radiometrica. Sorgenti di rumore.
Spettrometri a immagine
Caratteristiche dei sensori iperspettrali. Bande di frequenza. Tipologia di scansione. Risoluzione spaziale, radiometrica e spettrale. Calibrazione radiometrica. Correzioni atmosferiche.
Concetti base di elaborazione delle immagini telerilevate
Memorizzazione delle immagini multibanda (BSQ, BIL e BIP). Correzioni geometriche. Rimozione dei disturbi. Tecniche per il miglioramento dell'interpretazione. Filtraggi spaziali. Rapporto fra bande e indici di vegetazione. Principi di classificazione.
Satelliti e strumenti operanti nel VIS, NIR e TIR
Satelliti geostazionari ed eliosincroni. Satelliti meteorologici (MeteoSat 1 – 3), e per le risorse terrestri: Landsat 1 – 8, SPOT (1 - 5), Sentinel 2. EnviSat (MeRIS), Terra (ASTER). Scanner multispettrali ad altissima risoluzione spaziale (VHR) : IKONOS, QuickBird, Geo-Eye, Pléiades, WorldView-2/3/4. Sensori iperspettrali da satellite: (HYPERION-ALI, EnMap, PRISMA).
Il LIDAR
Caratteristiche e principi di funzionamento. Esempi di applicazioni.
Telerilevamento a microonde
Sistemi radar ad apertura sintetica (SAR). Principi di funzionamento Caratteristiche geometriche delle immagini SAR. Risoluzione in range e in azimut. Interpretazione delle immagini SAR. Missioni e stumenti: ERS-1, ERS-2, Envisat (ASAR), TerraSAR-X/Tandem-X, COSMO-SkyMed. RasarSat (1-2-3). Cenni sull’interferometria da SAR. Sensori passivi a microonde (radiometri).
Parte III: Applicazioni
1) Fusione “pansharpening” tra immagini multispettrali e pancromatiche
2) Elaborazione e analisi di immagini SAR: “despeckling” e “change-detection”
3) Analisi di dati di immagini iperspettrali