RIASSUNTO BANDE PER IL TELERILEVAMENTO

RIASSUNTO BANDE PER IL TELERILEVAMENTO
Meccanismi che influenzano modalità di riflessione, emissione e
assorbimento dipendono da banda di frequenza: legati a modalità
di scambio di energia tra campo elettromagnetico e materiale
(gas, liquido, solido)
Alte frequenze (VIS, IR)
 analisi processi elettronici o molecolari
 info microstruttura dei mezzi naturali (composizione o proprietà
biologiche)
 possibile riemissione di fotoni con corrispondenti transizioni
energetiche (atomi, molecole)
Basse frequenze (μW)
 analisi meccanismi di tipo collettivo (mobilità elettroni in banda
di conduzione,
conduzione effetti di dissipazione e polarizzazione del mezzo)
 info su sistemi complessi (terreno, vegetazione), proprietà
fisiche e morfologia
 variazioni con lunghezza d’onda poco marcate per superfici
(soprattutto influenzate dalla presenza d’acqua)
EFFETTO DELLA LUNGHEZZA D’ONDA
 Importanza del sole nei sistemi VIS, NIR
 Sistemi
Si t i TIR e a microonde
i
d operano anche
h di notte
tt
 Sistemi VIS e IR disturbati dalla presenza di nubi o nebbia
 Sistemi a microonde disturbati solo dalla presenza di forte
pioggia
 Nei sistemi a microonde profondità di penetrazione fino a
qualche centimetro (proporzionalità rispetto alla lunghezza
d’onda)
 Trasparenza dell’acqua liquida nel VIS, forte sensibilità
presenza acqua a microonde
RIASSUNTO MECCANISMI D’INTERAZIONE
Grandezza elettromagnetica
Simbolo
Sistema Internazionale MKSA grandezza
Unità di misura
Simbolo
unità di misura
Campo elettrico
l i
E
Volt/m
l/
/
V/m
Campo magnetico
H
Ampère/m
A/m
Induzione elettrica
D
Coulomb/m 2
C/m 2
Induzione magnetica
B
Weber/m 2
Wb/m 2
Densità di corrente elettrica
J
Ampère/m 2
A/m2
Densità di carica elettrica
ρ
Coulomb/m 3
C/m 3
Corrente elettrica
I
Ampère
A
Densità di potenza
S
Watt/m 2
W/m 2
Costante dielettrica
ε
Farad/m
F/m
Permeabilità magnetica
μ
Henry/m
H/m
Conducibilità
ζ
Siemens/m
S/m
Impedenza intrinseca
η
Ohm
Ω
Da notare che l’induzione magnetica B è storicamente
Nel sistema MKSA:
misurata
i
t anche
h in
i Tesla
T l o Gauss.
G
Si hha:
1 Tesla = 1 Wb / m2
1 Tesla = 10000 Gauss
ε0 
1
10 9
36π
μ 0  4π 10 7
SENSORI PER IL TELERILEVAMENTO
CARATTERISTICHE DEI SENSORI
Risoluzione spaziale:
minima distanza tra due punti che possono essere distinti dal
sensore
Risoluzione spettrale:
minima differenza di f (o λ) per la quale le misure si possono
ritenere indipendenti
Risoluzione
so u o e radiometrica:
ad o et ca
minima differenza tra valori del parametro misurato che il sensore
è in grado di rilevare
POSIZIONAMENTO DEL SENSORE A TERRA
Spesso si tratta di sensori dedicati all’osservazione
dell’atmosfera ma esistono anche sistemi per l’osservazione
d l sottosuolo,
del
tt
l per esempio
i il G
Ground
d Penetrating
P
t ti Radar
R d
(GPR)
Radar Meteorologico:
Frequenza: 2.5 GHz
POSIZIONAMENTO DEL SENSORE SU AEREO
Le piattaforme aeree più comunemente impiegate sono:
 I velivoli con pilota
 I velivoli telecontrollati (UAV: Unmanned Air Vehicles)
 Gli elicotteri
Sono indicate per osservazioni sporadiche e di dettaglio
È possibile arrivare a risoluzione centimetriche
D’altro canto un aereo che voli 8 ore al giorno può accedere, a
seconda della quota di sorvolo,
sorvolo ad un’area compresa tra 104 -10
105
km2
Rispetto al satellite maggiore flessibilità nella pianificazione
temporale ma i costi di gestione e manutenzione sicuramente più
elevati
POSIZIONAMENTO DEL SENSORE SU AEREO
Possono trasportare, camere fotografiche, sensori iperspettrali,
sensori SAR
antenna
a.
Pulse
Generator
Transmitter
CRT Display or
Digital Recorder
b.
transmitted pulse
Duplexer
• sends and
receives
Receiver
backscattered pulse
antenna
POSIZIONAMENTO DEL SENSORE SU SATELLITE
 Elevata capacità osservativa per unità di tempo
 Copertura del servizio d’osservazione estendibile facilmente a
tutto il globo terrestre
 Ottimizzazione del rapporto costo
costo-prestazioni
prestazioni per osservazioni
sistematiche
 Assenza del fattore rischio per l’uomo
l uomo
 Effettuazione delle riprese da altezze superiori alla quota di
delimitazione degli spazi aerei nazionali
 Capacità di effettuare riprese in zone non accessibili al mezzo
aereo per motivi geografici e meteorologici
 Creazione di risorse osservative durevoli nel tempo
tempo,
immediatamente disponibili per emergenze
NASA-JPL UAVSAR
© http://uavsar.jpl.nasa.gov/education/what‐is‐uavsar.html
© http://uavsar.jpl.nasa.gov/education/what‐is‐uavsar.html
Polarimetric image of the Bay Area, California (Feb 18, 2009)
© http://uavsar.jpl.nasa.gov/education/images.html
IRRADIAZIONE
  E  - j B  J im
i
 H  0
  H  j D  J  J i
 A  0
Inoltre per ogni A vale:
H si p
può allora calcolare a p
partire da un p
potenziale vettore
magnetico A
H A
Se considero la sola presenza di sorgenti elettriche arrivo a:
 A r   k A r    J i r '
2
2
 j  rr ' 
e
dV '
Ar    J i r '
V'
4  r  r ' 
ANTENNE
antenna: interfaccia tra onde convogliate e onde irradiate
sistema di coordinate sferiche
g
r’ coordinata di sorgente
r’
Prodotto di tre fattori
1. Termine costante
1
2. Termine di onda sferica
3. Termine vettoriale,
3
vettoriale indipendente da rr, funzione della distribuzione spaziale
della sorgente
Localmente onda piana uniforme
WT potenza totale irradiata da
un’antenna
Diagramma di radiazione (d.d.r.) in potenza:
densità di potenza per unità di angolo solido
Funzione di direttività: d.d.r. normalizzato a potenza angolare
media irradiata
Caratterizza l’antenna indipendentemente da WT
Direttività: valore massimo di D(θ,
D(θ φ)
POTENZA RICEVUTA DA UN’ANTENNA
WR = Ae(θ, φ) P
La potenza ricevuta WR è il prodotto tra è la densità superficiale di potenza P
trasportata dall’onda e l’area equivalente, quest’ultima tiene conto della
predisposizione dell’antenna a ricevere (a rendere disponibile) la potenza che
i id su di essa.
incide
rendimento
Area geometrica
Ground Istantaneous Field Of View
(GIFOV):
dimensione al suolo sottesa dal
lobo principale dell’antenna
(individua la risoluzione spaziale)