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Corso di Laurea Magistrale in
Ingegneria per l’Ambiente e il Territorio
A.A. 2013-2014
Telerilevamento e GIS
Prof. Ing. Giuseppe Mussumeci
Telerilevamento: radici storiche
Radici scientifiche del Telerilevamento
Ottica (XVII secolo-Galileo)
Spettrometria (XVII secolo-Newton)
Fisica (XIX secolo-Herschel, Maxwell, Planck)
Fotografia (XIX secolo - Daguerre)
Elettronica (XX secolo)
Informatica (XX secolo)
Lo “spectrum” di Newton
la luce che passa attraverso un
prisma si scompone in fasci di
luce di diverso colore.
Newton adottò la parola
latina spectrum per descrivere
l'insieme di questi colori
(“immagine” della luce
bianca ..… o “apparizione”
misteriosa?)
spettro della luce solare
La scoperta dei raggi infrarosssi
Sir William Herschel (XIX sec), astronomo alla corte di Re Giorgio III
d’Inghilterra, scoprì la presenza di una forma di energia “non visibile”.
Scopo dell’esperimento era
misurare il calore trasmesso
dalla radiazione solare alle
diverse bande dello spettro
(separate con un prisma di
vetro).
Scoprì che anche spostando il
termometro oltre la banda
del rosso la temperatura si
innalzava.
raggi infrarossi
La prima “fotografia” della storia (1824)
Eseguita da Niépce (Francia) utilizzando
una lastra di peltro (stagno) di 16,5 x 20 cm2
ricoperta con uno strato di bitume di Giudea,
collocata all’interno di una camera oscura ed
esposta per tutto un giorno alla luce solare
 eliografia (disegno del sole)
Daguerre (Francia, 1839)
immagini non riproducibili prodotte su lastre di rame ricoperte con sali d'argento
 dagherrotipia
Già nel 1727 J.H.Schulze, chimico tedesco, aveva descritto la proprietà del carbonato d'argento di
annerirsi in seguito ad esposizione alla luce.
Equazioni di James C. Maxwell (1831-79)
L'oscillazione di una particella carica genera un campo elettrico e un campo
magnetico che oscillano in direzioni perpendicolari.
4 relazioni legano in modo
inscindibile i campi elettrico e
magnetico
in
movimento
relativo.
Il fenomeno produce energia
elettromagnetica sotto forma
di onde che si propagano
nello spazio differenziate per
la frequenza di oscillazione.
L'insieme delle radiazioni ordinate per lunghezza d'onda (o frequenza)
(cosmiche, γ, x, UV, visibili, infrarosse,
costituisce lo spettro elettromagnetico.
microonde,
radio)
Max Planck (1900)
Tutti i corpi con temperatura superiore a 0°K emettono radiazioni che coprono
porzioni di spettro variabili in funzione della temperatura.
Scaldando un metallo, ad esempio, vediamo che il suo colore cambia
all'aumentare della temperatura, passando dal rosso all'arancio e poi al giallo,
fino al bianco. Con la temperatura, quindi, cambia la lunghezza d'onda della
radiazione emessa.
La temperatura alla quale corrisponde
una prevalente emissione nella banda
del rosso è detta “calor rosso”.
A temperature molto alte, corrispondenti
al “calor bianco”, la radiazione copre
tutto lo spettro elettromagnetico.
Lo spettro “visibile” occupa il 44% di
tutta l’emissione solare
Le prime riprese dall’alto
mongolfiera (1850) …....
…. piccione (1903).....
… aquilone (1906) ….........
…. aereo (1909)
Félix Nadar (1858)
La prima fotografia “aerea” della storia scattata su Parigi, nel 1858, a bordo di
una mongolfiera
Julius Neubronner (1903)
Farmacista tedesco, pensò di utilizzare un piccione viaggiatore per fotografare
dall’alto il territorio.
Fu per diverso tempo uno “strumento” strategico in quanto offriva una rotta di
navigazione nota ed era difficilmente intercettabile.
George Lawrence (Illinois, 1868-1938)
Riprese di S. Francisco effettuate con aquiloni dopo il terremoto del 1906
Il Flyer dei fratelli Wright : 17.12.1903
Prime foto da aereo
1943: in Germania si installa una
macchina fotografica automatica a
bordo dei missili V-2.
1957: lo Sputnik, primo
satellite artificiale della
storia,
ha
a
bordo
macchine da ripresa
Prime prese multispettrali
Cluster di 4 fotocamere Hasselblad
per ottenere una presa multispettrale
(1970)
Cluster di 9 obiettivi diversamente
filtrati
per
realizzare
fotografie
multispettrali su fotogramma da 9”
Multispettrale oggi
La scena al suolo viene ripresa su più canali
sensibili a diverse parti dello spettro.
Si producono altrettante immagini digitali
diverse della stessa scena
(formato raster  matrici numeriche).
Sensori iperspettrali
MIVIS (102 canali)
20 canali nel visibile: 0,430 0,430-0,830 μm;
8 canali nel vicino infrarosso: 1,150 1,150-1,550 μm;
64 canali nell’infrarosso medio: 2,0 2,0-2,5 μm;
10 canali nell’infrarosso termico: 8,2 8,2-12,7 μm;
------------102 canali
102 informazioni
per pixel
LiDAR – Ligth Detection And Ranging
(Ackermann, Università di Stuttgart, 1988)
Si rileva la topografia della superficie terrestre acquisendo un elevato numero
di coordinate tridimensionali (XYZ) di punti al suolo.
Tali coordinate sono calcolate mediante misure di distanza effettuate con fasci
di raggi laser inviati dallo strumento aerotrasportato in combinazione con le
informazioni derivanti da sistemi GPS e inerziali.
Laser scanner ALS60
(Leica)
Alta risoluzione da satellite
IKONOS (USA)
GeoEye (USA)
GeoEye 1
WorldView (USA)
DIGITAL GLOBE (USA)
Missione
Altezza
orbitale
[km]
Risoluzione al
suolo
(pancromatico)
Rivisitazione
[giorni]
IKONOS (2001)
681
0.82
3
GeoEye -1 (2008)
681
0.41
<3
QuickBird (2001)
450
0.61
2-3
WorldView 1 (2007)
496
0.50
1.7
Eros B (2006)
480
0.70
1
EROS B (Israele)
Immagini satellitari ad alta risoluzione
IKONOS
New York,
prima dell’11
settembre 2001
http://www.satimagingcorp.com/gallery-ikonos.html
QuickBird
Pechino,
giochi olimpici
2008
National Stadium
QuickBird
Pechino, giochi olimpici 2008
Football (Soccer) and Boxing
QuickBird High-Resolution 60cm and 2.44m satellite Imagery
Pricing per Sq. Km.
Image Library
(where
available)
New Collect
(standard
tasking)
60 cm Pan (black & white)
$16
$22
2.44 m Multispectral (four bands)
$16
$22
60 cm 3-band PSM (single 3-band GeoTiff -true / natural or false / infra-red color)
$16
$22
60 cm 4-band PSM (all four bands, R,G,B,NIR,
as four band-separated GeoTiff images)
$17
$28
Bundle (60cm Pan + 2.44m MS)
$17
$28
QuickBird Product Description
Minimum order from archive (if available) = 25 sq. km., for new collect = 64 square km.
GeoEye-1
Beijing Capital International Airport, 2012
(http://www.geoeye.com/CorpSite/gallery/gallery-image.aspx?2599&g=13)
GeoEye-1
Japan's central business
district
(http://geoeyemediaportal.s3.amazonaws.com/assets/images/gallery)