Mare di Toscana
L'impegno di ARPAT per la tutela delle acque marine e costiere
Contributo all’Osservazione del Mare dell’Arcipelago Toscano
Tramite Telerilevamento da Satellite: un Esperimento in ARPAT
F. Gambassi (ARPAT – Sez. Mare)
M.Tommasini (Lab. di Telecomnicazioni - DET)
Giovedì 30 maggio 2002
Piombino, Museo del Castello e della Città
DET
Università degli Studi di Firenze
Dipartimento di Elettronica e Telecomunicazioni
Laboratorio di Telecomunicazioni
Stazione di Ricezione Satelliti
PIN - Polo Universitario di Prato
DET
Stazione di Ricezione Satelliti
PIN - Polo Universitario di Prato
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Dipartimento di Elettronica e Telecomunicazioni
Laboratorio di Telecomunicazioni
Gruppo di Ricerca
Stazione Ricezione Satelliti
PIN Prato
Lab. Telecomunicazioni
DET – Università di Firenze
ARPAT–Regione Toscana
Area Tutela Ambiente Marino, Lagunare,
Lacustre, Costiero e dell’Ittofauna
Piombino
P.F.Pellegrini
M. Tommasini
M. Innocenti
L. Nencioni
L. Bicci
A. Boccellari
C. Francini
G. Poli
M.Bucci
F.Gambassi
L.De Maio
A.Melley
G.Magnelli
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Stazione di Ricezione Satelliti
PIN - Polo Universitario di Prato
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Dipartimento di Elettronica e Telecomunicazioni
Laboratorio di Telecomunicazioni
Scopo Dell’Attività
Ottenere l’informazione massima da dati a basso costo
ricevuti in tempo reale presso la Stazione di Ricezione
Satelliti di Prato, operando su:
- Risoluzione spaziale;
- Ottimizzazione degli algoritmi di estrazione parametri
fisici;
- Attività sperimentale;
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Scopo Dell’Attività
Parametri Fisici Investigati:
- Temperatura superficiale del mare (SST);
- Analisi del moto delle correnti superficiali;
- Torbidità;
- Colore del Mare;
- Clorofilla-A;
- Pigmento;
- Analisi multitemporale;
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I satelliti ricevuti
NOAA 12, 14, 15 e 16;
METEOSAT PDUS/SDUS
DMSP/SSMI
SeaStar/SeaWiFS
I satelliti di prossima
acquisizione
Meteosat Second Generation (MSG)
ENVISAT/Meris
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NOAA
Orario GMT passaggio NOAA
16
15
14
Noaa12
Noaa14
Noaa15
Noaa16
13
12
11
0.00
2.00
4.00
6.00
8.00 10.00 12.00 14.00 16.00 18.00 20.00 22.00 0.00
Ora [GMT]
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Stazione di Ricezione Satelliti
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Schema completo del
sistema realizzato
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Stazione di Ricezione Satelliti
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La Stazione di Ricezione Satelliti del Pin - Prato
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Antenna di ricezione
Satelliti NOAA
Caratteristiche: Diametro
1,8 m, motorizzata, coperta
da Radome
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Lab. Telerilevamento
da Satellite
ARPAT – Sez. Mare,
Piombino (LI)
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Informazioni Scambiate tra l’unità di
Piombino e la Stazione Ricezione Satelliti:
- Collegamento tramite Rete Internet (Modem ISDN);
- Immagini e Mappe Elaborate;
- Dati NOAA Preelaborati;
- Dati Verità a Mare;
- Messaggi;
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Stazione di Ricezione Satelliti
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Attività in corso
 Ricezione ed archiviazione di immagini digitali HRPT del Sensore AVHRR. I
riferimenti ai Data Base relativi sono contenuti in diversi Rapporti prodotti;
 Estrazione di mappe di temperatura superficiale del mare in proiezione di
Mercatore (Datum WGS84) su differenti formati geografici ;
 Sviluppo ed implementazione software di algoritmi per l’estrazione di parametri
rilevanti per la determinazione dello stato ambientale del mare da radiometro
AVHRR;
 Verifica dei risultati sulla base dei dati verità raccolti dalle campagne di misura
dell’ARPAT – sez. Mare;
 Sviluppo di opportune tecniche di interpolazione e ricampionamento con
convoluzione inversa della ripresa basata sulla conoscenza del lobo del sensore;
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Software dedicato alle attività di telerilevamento
AmEDIT – XpressRAW su piattaforma Win2000/Win9x
AAPP v. 3.0 e ICI v. 3.0 (Agenzia Spaziale Europea - ESA)
su piattaforma Linux-i386 e SUN-Workstation
SeaDAS (Nasa) su piattaforma Linux
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Count dei 5 canali
AVHRR
File HRPT\Tecnavia
Albedo e Temperature di
Brillanza dei 5 canali
AVHRR
File Effemeridi in formato
2lines
File Configurazione
e Comunicazione tra i vari
step della catena:
AmeDIT.INI
XpressRAW
Indice Normalizzato di
Vegetazione (NDVI)
AmEDIT
Mappe Angoli Azimuth
Elevazione Sole/Satellite
File PreElaborasti
Mappa Classificazione
Terra/Mare/Nubi
File Elaborati
Temperatura Superficiale
del Mare (SST)
Flusso di elaborazione
dati telerilevati
File Archivio Dati
Preelaborati
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Quick look immagine AVHRR
Canale 3- NOAA 16
Immagine del 13.05.2002 ore
12.12
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Sotto-immagine di lavoro
AVHRR Canale 3
NOAA 16
del 13.05.2002 ore 12.12
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Formati geografici rappresentati
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Mappe di temperatura superficiale del mare (SST), “formato Arcipelago”,
in proiezione Mercatore (Datum WGS84) dei giorni 13.05.2002 ore 12.12 (sx)
e 13.05.2002 ore 12.01 (dx)
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AAPP – AVHRR and ATOVS Preprocessing Pakage
ICI – Inversion Couple with Imager
http://www.eumetsat.de/en/area4/aapp
IAPP – International ATOVS Processing Pakage
(CIMSS/SEC – University of Wisconsin-Madison)
[email protected]
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48
Isolinee del Vapor d'Acqua Totale Precipitabile [g/cm^2]
ottenute da dati TOVSricevuti presso la Stazione di
Telerilevamento da Satellite del PIN-Centro Studi Ingegneria (Prato)
dal satellite Noaa 14 (data 16.07.1997 - ora 12.31.00)
46
44
42
Lat
40
38
F19612w.srf
36
06
08
10
12
14
16
18
20
22
Lon
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SeaDAS – http://seadas.gsfc.nasa.gov
Immagini SeaWiFS prelevate dal sito internet http://daac.gsfc.nasa.gov
IFA – Istituto di Fisica dell’Atmosfera-National Reserch Council (Roma)
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Sigla di caratterizzazione
Descrizione
nLw_nnn
Radianza normalizzata dell’acqua
Lw_nnn
Radianza dell’acqua
Lr_nnn
Radianza Rayleigh
La_nnn
Radianza all’aerosol
TLg_nnn
TLf_nnn
Lt_nnn
t_sol_nnn
T_sen_nnn
Radianza di glint dell’alta atmosfera
Radianza di foam
Radianza calibrata dell’alta atmosfera
Trasmittanza dell’aerosol, dal sole a terra
Trasmittanza dell’aerosol, da terra al sensore
t_oz_sol_nnn
Trasmittanza dell’ozono, dal sole a terra
t_oz_sen_nnn
Taua_nnn
Trasmittanza dell’ozono, da terra al sensore
Profondità ottica dell’aerosol
Tau_nnn
Profondità ottica dell’aerosol (nome alternativo a taua_nnn)
Angstrom_nnn
Coefficiente di angstom dell’aerosol
Es_nnn
Radianza superficiale extra-terrestre
Rhos_nnn
t_o2_nnn
Riflettanza superficiale per le applicazioni terrestri
Trasmittanza dell’ossigeno
Elenco delle 17 categorie di radianza prodotte dal programma di generazione
di files immagine di livello 2 facente parte del pacchetto SeaDAS
DET
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Sigla di caratterizzazione
Descrizione
chl_oc2
Concentrazione di clorofilla (algoritmo OC2)
chl_oc4
Concentrazione di clorofilla (algoritmo OC4)
chl_octsc
chl_nn
Concentrazione di clorofilla (algoritmo OCTS-C)
Concentrazione di clorofilla (dall’algoritmo Neural Net Pigment)
chl_ndpi
Concentrazione di clorofilla (dall’algoritmo Normalized Difference Pigment)
chlor_a
nome alternativo per chl_oc2
pig_oc2
Concentrazione del pigmento (dall’algoritmo OC2)
pig_oc4
Concentrazione del pigmento (dall’algoritmo OC4)
pig_octsc
pig_nn
Concentrazione del pigmento (dall’algoritmo chl_octsc)
Concentrazione del pigmento (dall’algoritmo Neural Net Pigment)
pig_ndpi
Concentrazione del pigmento (dall’algoritmo Normalized Difference Pigment)
L2_flags
Flags per l’elaborazione di livello 2
aer_model_min
Minimo bounding del modello # di aerosol
aer_model_max
Massimo bounding del modello # di aerosol
aer_model_ratio
Rapporto del modello
aer_num_iter
Numero di iterazioni dell’aerosol
epsilon
Epsilon misurato
eps_78
nome alternativo per epsilon
Elenco dei primi 20/40 prodotti ottenibili con il programma di generazione
di files di livello 2 facente parte del pacchetto SeaDAS
DET
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Sigla di Caratterizzazione
Solz
sola
senz
sena
K_490
Evi
Ndvi
Par
Glint_coeff
Depth
Aerindex
Ozone
Windspeed
Windangle
Zwind
Mwind
Water_vapor
Pressure
Humidity
Cloud_albedo
Smoke
fsol
Descrizione
Angolo di zenith del sole
Angolo di azimuth del sole
Angolo di zenith del sensore
Angolo di azimuth del sensore
Coefficiente di attenuazione a 490 nm
Indice di vegetazione
Indice di vegetazione normalizzato
Radiazione attiva fotosinteticamente
Radianza di glint normalizzata dalla radiazione solare
Indice della profondità dell’acqua
Indice dell’aerosol
Concentrazione di ozono
Ampiezza del vento [m/s]
Direzione del vento [°] (N=0, E=90)
Velocità del vento zonale [m/s]
Velocità del vento meridionale [m/s]
Concentrazione di acqua precipitabile
Pressione barometrica
Umidità relativa
Riflettanza
Indice dei fumi
Fattore di correzione della distanza solare
Elenco dei secondi 20/40 prodotti ottenibili con il programma di generazione
di files di livello 2 facente parte del pacchetto SeaDAS
DET
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Esempio di immagine
SeaWiFS interpolata di
livello 1A, count del
canale 8 (865 nm)
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Esempio di immagine
interpolata nel formato
Arcipelago con artefatti
riferita al giorno
02/03/2001, ora GMT
11:45:32;
nell’immagine è rappresentata la concentrazione di clorofilla
espressa in [mg m-3
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Archivio delle immagini ricevute ed elaborate
- Architettura Client-Server;
- MySQL (OpenSource, Linux);
- Consultabilità Internet – Intranet;
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Conclusioni e prossimi obiettivi
 E’ stato realizzato lo schema di collegamento tra varie unità impegnate nel
progetto;
 E’ stata avviata la fase sperimentale per il monitoraggio in continuo del
mare di Toscana
 Realizzazione di un Archivio Storico di Immagini NOAA e SeaWiFS
Elaborate su Formati geografici Standard;
 Verifica degli algoritmi con dati verità a mare;
 Monitoraggio in continuo su Arcipelago Toscano ed il mare della Toscana;
 Estrazione di parametri atmosferici (Profili di Temperatura, Vapor Acqueo
Precipitabile, Ozono) da utilizzare nella correzione atmosferica;
 Installazione della stazione di monitoraggio presso l’Ente Parco
dell’Arcipelago Toscano a Portoferraio
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