Rilevamento remoto: Progressi e applicazioni nella visione artificiale per il telerilevamento

Di Fouad Sabry

Che cos'è il telerilevamento

Il telerilevamento è l'acquisizione di informazioni su un oggetto o fenomeno senza entrare in contatto fisico con l'oggetto, a differenza di quanto accade in situ o sul posto osservazione. Il termine si applica soprattutto all'acquisizione di informazioni sulla Terra e su altri pianeti. Il telerilevamento viene utilizzato in numerosi campi, tra cui la geofisica, la geografia, il rilevamento del territorio e la maggior parte delle discipline delle scienze della Terra. Ha anche applicazioni militari, di intelligence, commerciali, economiche, di pianificazione e umanitarie, tra le altre.

Come trarne vantaggio

(I) Approfondimenti, e convalide sui seguenti argomenti:

Capitolo 1: Telerilevamento

Capitolo 2: Radiometro a microonde

Capitolo 3: Programma Landsat

Capitolo 4: Spettroradiometro per immagini a risoluzione moderata

Capitolo 5: Immagini satellitari

Capitolo 6: Immagini multispettrali

Capitolo 7: Spettroscopia per immagini

Capitolo 8: Indice della vegetazione con differenza normalizzata

Capitolo 9: Imaging iperspettrale

Capitolo 10: Telerilevamento (geologia)

(II) Rispondere alle domande più importanti del pubblico sul telerilevamento.

(III) Esempi reali dell'utilizzo del telerilevamento in molti campi.

A chi è rivolto questo libro

Professionisti, studenti universitari e laureati, appassionati, hobbisti e coloro che vogliono andare oltre le conoscenze o le informazioni di base per qualsiasi tipo di telerilevamento.

 

 

• Lingua: Italiano
• Editore: Un Miliardo Di Ben Informato [Italian]
• Data di uscita: 5 mag 2024

Anteprima del libro

Capitolo 1: Telerilevamento

A differenza dell'osservazione in situ o in loco, il telerilevamento comporta la raccolta di dati su un oggetto o un fenomeno senza essere effettivamente vicini ad esso. Il termine è comunemente usato quando ci si riferisce alla raccolta di dati sul nostro pianeta e su altri del sistema solare. Molte branche delle scienze della Terra (come la geofisica di esplorazione, l'idrologia, l'ecologia, la meteorologia, l'oceanografia, la glaciologia, la geologia) utilizzano il telerilevamento nel loro lavoro. Altri campi che beneficiano del telerilevamento includono l'esercito, l'intelligence, il commercio, la pianificazione economica e gli sforzi umanitari.

Nell'uso comune oggi, telerilevamento significa raccogliere informazioni sulla superficie terrestre da sensori satellitari o aerei. Sulla base della propagazione del segnale, questa regione comprende sia la terra che il mare (ad esempio la radiazione elettromagnetica). Il telerilevamento può essere classificato come attivo, in cui un segnale viene inviato da un satellite o da un aereo a un oggetto e il segnale riflesso viene ricevuto da un sensore, o passivo, in cui tale segnale non viene inviato (quando il riflesso della luce solare viene rilevato dal sensore).

Esistono due categorie principali di tecniche di telerilevamento: passive e attive. Le radiazioni emesse o riflesse da un oggetto o dall'ambiente circostante possono essere raccolte utilizzando sensori passivi. I sensori passivi in genere misurano la radiazione della luce solare riflessa. Alcuni tipi comuni di sensori remoti passivi sono le telecamere che utilizzano pellicole, i rilevatori a infrarossi, i dispositivi ad accoppiamento di carica e i radiometri. Tuttavia, nella raccolta attiva, l'energia viene emessa attivamente per scansionare oggetti e spazi e la radiazione riflessa o retrodiffusa viene quindi rilevata e misurata da un sensore. Esempi di telerilevamento attivo includono il rilevamento e la portata radio (RADAR) e il rilevamento e la portata della luce (LiDAR), in cui viene valutato l'intervallo di tempo tra l'emissione e il ritorno per determinare la posizione, la velocità e la direzione di un oggetto.

Utilizzando il telerilevamento, è possibile raccogliere informazioni su regioni potenzialmente pericolose o inaccessibili. Le applicazioni del telerilevamento includono il monitoraggio della deforestazione nel bacino amazzonico, la mappatura delle caratteristiche glaciali nell'Artico e nell'Antartico e il sondaggio delle profondità costiere e oceaniche. La raccolta di dati di standoff è stata utilizzata dai militari durante la Guerra Fredda per raccogliere informazioni su regioni di confine potenzialmente instabili. Oltre a far risparmiare tempo e denaro, il telerilevamento previene l'interruzione di luoghi o oggetti raccogliendo dati da una distanza di sicurezza.

I dati provenienti da tutti i punti dello spettro elettromagnetico vengono raccolti e trasmessi dai satelliti in orbita, che, se combinati con il rilevamento e l'analisi su larga scala dall'aria o da terra, forniscono ai ricercatori informazioni sufficienti per monitorare tendenze come El Niño e altri fenomeni naturali a lungo e breve termine.

Ulteriori applicazioni possono essere trovate in campi al di fuori della geofisica, come la gestione delle risorse naturali, i settori legati all'agricoltura, come la gestione e la conservazione del territorio, I luoghi esaminati o gli elementi che riflettono o emettono radiazioni in un modo che si distingue dall'ambiente circostante costituiscono la base per la raccolta e l'analisi multispettrale. Consulta la tabella riassuntiva per una rapida carrellata dei più importanti satelliti utilizzati per il telerilevamento.

Le applicazioni principali del radar convenzionale sono nel campo del controllo del traffico aereo, dell'allerta precoce e di specifici tipi di dati meteorologici su larga scala. Il radar Doppler viene utilizzato per una migliore raccolta meteorologica, compresa la velocità e la direzione del vento all'interno dei sistemi meteorologici, nonché la posizione e la gravità delle precipitazioni, e dalle forze dell'ordine locali per monitorare i limiti di velocità. La ionosfera contiene plasmi che vengono anche raccolti attivamente. I modelli digitali di elevazione su larga scala sono creati con l'uso di radar interferometrici ad apertura sintetica (vedi RADARSAT, TerraSAR-X, Magellan).

I satelliti dotati di altimetri laser e radar hanno raccolto una grande quantità di informazioni. Le caratteristiche sul fondo del mare sono mappate con una risoluzione di circa un miglio rilevando i rigonfiamenti dell'acqua indotti dalla gravità. Gli altimetri determinano la velocità e la direzione del vento, nonché le correnti e le direzioni dell'acqua superficiale, misurando l'altezza e la lunghezza d'onda delle onde oceaniche.

I mareografi costieri e offshore utilizzano la tecnologia a ultrasuoni (acustica) e radar per rilevare il livello del mare, le maree e la direzione delle onde.

La distanza delle armi, come il puntamento dei proiettili illuminati al laser, è un uso comune del rilevamento e della misurazione della luce (LIDAR). Il LIDAR aereo è in grado di determinare in modo più accurato l'altezza degli oggetti e delle caratteristiche al suolo rispetto alla tecnologia radar e il LIDAR viene utilizzato per rilevare e misurare la quantità di varie sostanze nell'atmosfera. Il LIDAR viene spesso utilizzato per il rilevamento a distanza della vegetazione.

Gli strumenti più popolari sono i radiometri e i fotometri, che raccolgono radiazioni a una varietà di frequenze. I sensori che utilizzano raggi ultravioletti e gamma sono estremamente rari rispetto alle più diffuse varietà visibili e infrarosse. Inoltre, i loro spettri di emissione possono essere utilizzati per misurare le concentrazioni chimiche atmosferiche.

Di notte, i radiometri vengono utilizzati anche per rilevare l'attività umana monitorando l'emissione di luce artificiale. Gli usi di questa tecnologia includono il monitoraggio di cose come la crescita della popolazione, il PIL e lo stato delle infrastrutture dopo disastri naturali o conflitti.

I satelliti dotati di radiometri e radar possono essere utilizzati per tenere d'occhio le colate laviche.

I ricercatori del Laboratorio di Ricerca dell'Esercito degli Stati Uniti hanno dimostrato che l'imaging spettropolarimetrico può essere utile per tracciare i bersagli. Hanno osservato che i segnali polarimetrici dei prodotti manifatturieri erano distinti da quelli delle loro controparti naturali. Questi risultati si basano sull'imaging acusto-ottico spettropolarimetrico e a doppia ipersensibilità di camion e rimorchi militari, come l'Humvee. Spettrometro imager nel vicino infrarosso.

Gli analisti delle immagini e del terreno nei dipartimenti di traffico e autostradali hanno spesso impiegato coppie stereografiche di immagini aeree per creare mappe topografiche per potenziali percorsi, oltre a modellare gli elementi dell'habitat terrestre.

In uso dagli anni '70, Landsat è un esempio di piattaforma multispettrale simultanea. Questi mappatori tematici, che possono essere trovati su satelliti di osservazione della Terra come il programma Landsat o il satellite IKONOS, catturano immagini a molte lunghezze d'onda della radiazione elettromagnetica (multispettrale). L'esplorazione mineraria, il rilevamento o il monitoraggio dell'uso del suolo, il rilevamento della vegetazione aliena, la deforestazione e lo studio della salute delle piante e delle colture autoctone (monitoraggio satellitare delle colture) sono solo alcune delle numerose applicazioni delle mappe tematiche che raffigurano la copertura e l'uso del suolo. Janet Franklin e Ruth DeFries sono solo due degli eminenti scienziati che