Telerilevamento: differenze tra le versioni

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[[File:RapidEye Satellites Artist Impression.jpg|thumb|upright=1.4|Esempio di [[satellite per telerilevamento]] ([[RapidEye]])]]non studiate ragazzi[[File:Death-valley-sar.jpg|thumb|Immagine ottenuta con un [[radar ad apertura sintetica]] (SAR) sulla [[Valle della Morte]], colorata attraverso la [[polarimetria]]]]

Il '''telerilevamento''', (in [[lingua inglese|inglese]] '''remote sensing''',) è la disciplina tecnico-scientifica o [[scienze applicate|scienza applicata]] con finalità diagnostico-investigative che permette di ricavare [[informazione|informazioni]], qualitative e quantitative, sull'ambiente e su oggetti posti ''a distanza'' da un [[sensore]] mediante misure di [[radiazione elettromagnetica]] (emessa, riflessa o trasmessa) che interagisce con le superfici fisiche di interesse.

Esso utilizza [[fotografia|foto]] o dati numerici rilevati da [[aeroplano|aerei]], [[Satellite artificiale|satelliti]], [[Drone (robotica)|droni]] di tipo [[Aeromobile a pilotaggio remoto|UAV]] o [[sonda spaziale|sonde spaziali]] per caratterizzare la [[superficie]] di un [[pianeta]] nei suoi parametri di interesse (in questo caso si parla di monitoraggio ambientale) con applicazioni sia in campo civile che militare. Appartiene dunque al più vasto ambito disciplinare del cosiddetto settore della "geoinformazione" anche se in esso possono essere inclusi sistemi e tecniche di telerilevamento spaziale. L'osservazione della [[Terra]] dallo [[Spazio (astronomia)|spazio]] ha viaggiato e viaggia tuttora di pari passo con lo sviluppo dei [[satellite artificiale|satelliti artificiali]] (nello specifico i [[Satellite per telerilevamento|satelliti per telerilevamento]]), delle [[comunicazioni satellitari|telecomunicazioni satellitari]] e dei [[sensore|sensori]] di rilevazione.

L'osservazione della terra dallo spazio ha viaggiato e viaggia tuttora di pari passo con lo sviluppo dei [[satellite artificiale|satelliti artificiali]] (nello specifico i [[Satellite per telerilevamento|satelliti per telerilevamento]]), delle [[comunicazioni satellitari|telecomunicazioni satellitari]] e dei [[sensore|sensori]] di rilevazione.

== Etimologia ==

[[File:Death-valley-sar.jpg|thumb|Immagine ottenuta con un [[radar ad apertura sintetica]] (SAR) sulla [[Valle della Morte]], colorata attraverso la [[polarimetria]]]]

Il termine "telerilevamento" è composta dall'unione di due parole:<ref name=storia/>

* ''"tele"'' che dal greco significa "da lontano";

* "rilevamento", ovvero un sinonimo di osservazione quantitativa o qualitativa.

In generale, con il termine "telerilevamento", si vuole esprimere l'acquisizione di informazioni su oggetti posti ad una certa distanza.

posti ad una certa distanza.

{{Citazione|Il telerilevamento è l'insieme di tutti i metodi di osservazione della terra nei quali la radianza elettromagnetica costituisce il veicolo di trasporto dell'informazione dall'oggetto di indagine al sensore|

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=== Vantaggi ===

[[File:Piaggio_P.1HH_Hammerhead_mock-up_PAS_2013_01.jpg|thumb|[[Aeromobile a pilotaggio remoto]] per rilevare i dati]]

Le potenzialità e i risultati offerti da tale metodica sono notevoli se si considera la relativa facilità di ottenere informazioni di qualsiasi tipo (in particolar modo i parametri ambientali), in breve tempo, a distanza, ripetute nel tempo o addirittura in alcuni casi in maniera quasi continua, con una grande copertura spaziale, con maggior oggettività e precisione ed anche con una maggiore economicità complessiva rispetto ai metodi di rilevazione convenzionali.

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Per ottenere questi dati possono essere utilizzati degli [[Aeromobile a pilotaggio remoto]] (APR, detti comunemente droni), in particolare dei miniUAV [[Esacopter]] che assolvono alla funzione di sensori di prossimità: questi sistemi possono essere utilizzati infatti per rilievi aerei a bassa quota (telerilevamento di prossimità), montando a bordo sensori di dimensioni sempre più miniaturizzati. Registrando, durante la missione di volo, la traiettoria seguita, si potrà ripetere nel tempo, il medesimo percorso permettendo un'analisi multi temporale dei dati della stessa area in analisi.

=== Strumenti ===

[[File:Spectrum_of_blue_sky.svg|thumb|[[Firma spettrale]] del cielo]]

Gli strumenti utilizzati per l'acquisizione possono fornire misure singole di [[radianza]], come [[radiometro|radiometri]] o spettroradiometri, o insiemi di misure di radianza (immagini digitali), come macchine fotografiche, [[termocamera|termocamere]] o dispositivi a scansione. Tali strumenti, detti [[sensore|sensori]], possono essere montati su [[satellite per telerilevamento|satelliti]] in [[orbita]] oppure aviotrasportati. Da punto di vista spaziale il sensore copre generalmente una porzione o area della superficie terrestre detto 'campo di di vista' (''field of view'') espresso da un angolo di apertura <math>\ a</math> con un'impronta W al suolo (''swath width'') funzione dell'angolo <math>\ a</math> e della quota altimetrica <math>\ H</math> e pari a:

<math>\ W=2Htan(a/2)</math>.

In generale i sensori possono essere:

* '''passivi''' se misurano la [[firma spettrale]] della [[radiazione elettromagnetica]] emessa (secondo le leggi del [[corpo nero]], di [[legge di Stefan-Boltzmann|Stefan-Boltzmann]], ecc...) ([[emissività]]) o riflessa ([[riflettanza]]) a partire da sorgenti elettromagnetiche naturali come il [[Sole]] e proveniente dalle superfici investigate, comacome ad esempio nel caso dei [[radiometro|radiometri]].

* '''attivi''' se provvedono essi stessi all'illuminazione elettromagnetica delle superfici di interesse, captando poi la [[radiazione elettromagnetica]] di ritorno (''backscattering'') misurandone ancora una volta la firma spettrale in termini di [[riflettanza]], come ad esempio nel caso dei [[radar]].

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**utilizzano solitamente 3-7 [[spettro elettromagnetico|bande spettrali]], dove spesso sono presenti le bande [[RGB]];

**tendono ad avere una bassa risoluzione spaziale ( > 1 metro);

*'''[http://iperspettrale.com iperspettrali]''':<ref>[http://www.meteogiornale.it/notizia/2027-1-telerilevamento-iperspettrale-i-nuovi-orizzonti-del-remote-sensing-terrestre Telerilevamento Iperspettrale, i nuovi orizzonti del Remote Sensing terrestre - MeteoGiornale.it<!-- Titolo generato automaticamente -->]</ref>

**utilizzano un elevato numero di bande spettrali (solitamente superiore al centinaio);

**larghezze di banda intorno a 0,1-0,2&nbsp;µm;

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Di un certo [[dataset]], si possono descrivere principalmente quattro cose:

*'''[[risoluzione spaziale]]''', ovvero a quale dimensione corrisponde un [[pixel]] nell'immagine telerilevata. Solitamente un pixel rappresenta un'area quadrata, e con i moderni satelliti si possono raggiungere risoluzioni di circa 40 centimetri; la risoluzione spaziale è maggiore con sensori di tipo [[pancromatico]] rispetto a sensori multispettrali e iperspettrali.

*'''[[risoluzione spettrale]]''', ovvero la larghezza delle bande spettrali in cui l'immagine è registrata. Solitamente dipende dal numero di bande spettrali del sensore. Ad esempio il sensore Landsat 7 ha 7 bande spettrali (sensore TM ''Tematic Mapper''), di cui alcune nello spettro infrarosso, altre in quello del visibile, con una risoluzione complessiva tra 0,07 e 2,1&nbsp;µm. Altro esempio è il sensore ''Hyperion'' montato a bordo dell<nowiki>{{'</nowiki>}}''Earth Observing-1'', con 220 bande spettrali che vanno da 0,4 a 2,5&nbsp;µm, con una risoluzione spettrale compresa tra i 0,10 e 0,11&nbsp;µm per banda;

*'''[[risoluzione radiometrica]]''', ovvero il numero di diverse [[intensità]] della radiazione che il sensore è in grado di distinguere. Solitamente questo valore spazia tra gli 8 e i 14 bit, che corrispondono a 256 e 16384 livelli di grigio per ogni banda. Questo parametro dipende anche dal rumore dello strumento e può essere in qualche modo alterato con tecniche di elaborazione dell'immagine telerilevata aumentandone il contrasto.

*'''[[risoluzione temporale]]''', ovvero il tempo che un satellite o un aereo impiega per sorvolare nuovamente un determinato punto. Questa risoluzione può essere aumentata utilizzando costellazioni di satelliti. Molto utile per discriminare cambiamenti in una determinata regione.

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*'''[[correzione atmosferica]]''': elimina la foschia creata dall'[[atmosfera terrestre]], riscalando le bande spettrali, in modo tale che il valore minimo (solitamente quello riferito all'acqua) corrisponda al valore 0 (''[[Bidirectional reflectance distribution function]]''). Ad esempio è necessario filtrare parte della radianza corrispondente al blu per via del [[backscattering]] verso il sensore dovuto allo [[scattering di Rayleigh]] dovuto ai gas atmosferici.

=== Tecniche ===

Le varie tecniche di telerilevamento si distinguono inoltre in base alla parte di spettro elettromagnetico utilizzato ovvero dei canali spettrali: si va dallo [[spettro visibile]] e dell'[[Radiazione infrarossa|infrarosso]] a quello delle [[microonde]].

Tecniche di telerilevamento di tipo attive molto utilizzate ed efficaci sono ad esempio l'[[interferometria]] [[radar]] nel campo delle [[microonde]] tramite [[radar ad apertura sintetica]] (SAR), il [[Lidar]] nel campo del visibile-infrarosso (telerilevamento ottico) oppure la semplice [[radiometria]] passiva; nel caso della [[radioastronomia]] si parla di telerilevamento spaziale. Appartengono per certi versi al telerilevamento anche le tecniche diagnostiche tramite [[sonar]] come l'[[ecoscandaglio]] e il [[SODAR]] che non fanno però uso di onde elettromagnetiche, ma di [[Onda sonora|onde acustiche]].

== Elaborazione delle immagini ==

[[File:Gearth.jpg|thumb|upright=1.4|[[Google Earth]]]]

Tipicamente una parte cospicua del lavoro di acquisizione delle informazioni di telerilevamento consiste nell'elaborazione delle stesse in immagini opportune e nella successiva analisi.

Tra queste operazioni c'è la [[digitalizzazione]] delle informazioni elettromagnetiche ricavate dallo scandaglio del territorio di interesse: l'immagine ricavata è rappresentata attraverso [[pixel]] sul monitor di visualizzazione in un grigliato di righe Y e colonne X. Ciascun valore elettromagnetico rilevato per ciascun pixel di territorio osservato viene digitalizzato ovvero [[codifica]]to in vari livelli discreti di [[Quantizzazione (elettronica)|quantizzazione]] dando vita a numeri adimensionali detti ''Digital Number'' (DN) favorendone la rappresentazione e quantificazione: tanto maggiori sono i livelli di quantizzazione tanto più fine e dettagliata è la [[risoluzione cromatica]] dell'immagine espressa in scala di grigi. Tali valori di DN risultano così proporzionali alla grandezza elettromagnetica di interesse. In genere inoltre è possibile ottenere la [[distribuzione di frequenza]] dei DN dell'immagine sotto forma di [[istogramma]], sia globalmente sia per arbitrari profili di riga Y e colonna X, con relativi parametri statistici di [[media (statistica)|media]], [[varianza]], [[deviazione standard]], [[moda (statistica)|moda]], [[mediana (statistica)|mediana]].

Le immagini possono riferirsi a singole bande spettrali di osservazione oppure a più bande cumulate fino al caso dell'intero spettro del visibile e dell'infrarosso ([[pancromatico|immagine pancromatica]]). In altri casi le immagini possono essere delle semplici foto aeree o da satelliti in orbita molto bassa ([[Low earth orbit|LEO]] a 500&nbsp;km) e a risoluzione molto elevata come nel caso di [[Google Earth]].

In altri casi le immagini possono essere delle semplici foto aeree o da satelliti in orbita molto bassa ([[Low earth orbit|LEO]] a 500&nbsp;km) e a risoluzione molto elevata come nel caso di [[Google Earth]].

A partire da una foto in scala di grigi è possibile ottenere un'immagine a colori associando alle bande ottiche di scansione i rispettivi colori fisici (''true color''): l'immagine così ottenuta è approssimativamente quella che si avvicina di più ad un'immagine fotografica anche se non con la risoluzione spettrale su tutti i colori che possiede invece l'[[occhio]] umano.

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=== Software per il telerilevamento ===

[[File:Grass gis 6 4 2.png|thumb|[[GRASS GIS]]]]

Per la manipolazione di dati teleriilevati esiste un grande numero di programmi, proprietari e [[open source]]. I software proprietari maggiormente utilizzati sono:

*ERDAS

*ESRI

*ENVI<ref>[httphttps://www.exelisvisnv5geospatialsoftware.com/ProductsServices/ENVIProductsProducts/ENVI.aspx ExelisNV5 | Visual Information SolutionsGeospatial > HomeENVI<!-- Titolo generato automaticamente -->] {{webarchive|url=https://web.archive.org/web/20141012142628/http://www.exelisvis.com/ProductsServices/ENVIProducts/ENVI.aspx|data=12 ottobre 2014}}</ref>

* PCI Geomatica<ref>[http://www.pcigeomatics.com PCI Geomatics - PCI Geomatics<!-- Titolo generato automaticamente -->]</ref>

* SOCET SET

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* [[archeologia]]: individuazione di antichi siti sepolti, studio del paleoambiente;

* [[agricoltura]], [[foreste]], [[vegetazione]]: mappatura, stato [[fenologia|fenologico]] e di salute, umidità, stima di produzione, indicazioni colturali;

* [[Idrologia]] e [[idrogeologia]]: [[risorse idriche]], precipitazioni, input modelli di ''run-off'', [[evapotraspirazione]], [[degradazione del suolo|degradazione dei suoli]], [[erosione|erodibilità]] dei suoli, [[suolo salino|salinizzazione]];

* previsione e controllo [[disastro naturale|catastrofi]], valutazione dei rischi: [[incendio|incendi]], [[alluvione|alluvioni]], instabilità, controllo zone inaccessibili;

* gestione del territorio: inventari risorse, supporto alla pianificazione, [[valutazione di impatto ambientale]], lotta all'[[abusivismo edilizio]] e al [[crimine]] ambientale;

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* [[Orfeo toolbox]]

* [[Aeromobile a pilotaggio remoto]]

* [[Immagine satellitare]]

* [[Phi Lab|Φ-lab (Phi-lab)]]

== Altri progetti ==

{{interprogetto}}

{{Interprogetto|commons=Category:Remote sensing}}

== Collegamenti esterni ==

* {{ThesaurusCollegamenti BNCFesterni}}

* {{cita web|http://www.treuropa.com/|Tele-rilevamento Europa Spin Off del Politecnico di Milano}}

* {{cita web|http://www.aibotixitalia.it|AIBOTIX}}

* {{cita web|http://www.aermatica.com/|AERMATICA}}

* {{cita web|http://www.ariespace.com/|Ariespace Spin Off Università degli Studi di Napoli}}

* {{cita web|http://www.aitonline.org/|AIT - Associazione italiana di telerilevamento}}

* {{cita web|http://www.geotecnologieiperspettrale.unisi.itcom/Geotecnologie/telerilevamento.php|Centro di GeoTecnologieEDU Università- diSensore SienaIperspettrale}}

* {{cita web | 1 = http://www.geotecnologie.unisi.it/Geotecnologie/telerilevamento.php | 2 = Centro di GeoTecnologie Università di Siena | accesso = 4 agosto 2004 | urlarchivio = https://web.archive.org/web/20040909070946/http://www.geotecnologie.unisi.it/Geotecnologie/telerilevamento.php | dataarchivio = 9 settembre 2004 | urlmorto = sì }}

* {{cita web|http://www.irea.cnr.it|Istituto per il rilevamento elettromagnetico dell'ambiente - CNR}}

* {{cita web | 1 = http://milano.irea.cnr.it/ | 2 = Istituto per il rilevamento elettromagnetico dell'ambiente - CNR sezione di Milano | accesso = 22 aprile 2005 | urlarchivio = https://web.archive.org/web/20130305141849/http://milano.irea.cnr.it/ | dataarchivio = 5 marzo 2013 | urlmorto = sì }}

* {{cita web|url=http://www.arpa.emr.it/sim/?telerilevamento&idlivello=564/|titolo=Laboratorio di telerilevamento Arpa Emilia-Romagna|accesso=26 gennaio 2012|dataarchivio=6 marzo 2016|urlarchivio=https://web.archive.org/web/20160306032646/http://www.arpa.emr.it/sim/?telerilevamento&idlivello=564/|urlmorto=sì}}

*{{cita web|http://concurso.cnice.mec.es/cnice2006/material121/|La Tierra a vista de satélite. Introducción a la Teledetección|lingua=es}}

* {{cita web|url=http://www.earsel.org/?target=earsel/earsel/|titolo=EARSeL - European Association of Remote Sensing Laboratories}}