Stazione Ricezione
Satelliti
Servizi Didattici e Scientifici
per l’Università di Firenze
Università degli Studi
di Firenze
Tesi di Laurea in Ingegneria delle Telecomunicazioni
Indirizzo Telerilevamento ed Elettromagnetismo applicato
Rilevamento giornaliero della temperatura
superficiale della terra, per il periodo
Luglio 04 – Giugno 05, da dati telerilevati
da satellite NOAA su zone regionali e
medie mensili sulle province della Sicilia
Relatore:
Prof. Ing. P.F. Pellegrini
Candidata:
Claudia Donati
A.A. 2004/2005
Stazione Ricezione
Satelliti
Servizi Didattici e Scientifici
per l’Università di Firenze
Università degli Studi
di Firenze
Obiettivi
Ottenimento prodotti per il monitoraggio ambientale
da dati NOAA/AVHRR
Mappe LST (Land Surface Temperature) Sicilia, Toscana, Italia
Mappe LST medie mensili regione Sicilia
Grafici LST medie mensili province Sicilia
Inserimento nel programma di ricerca Interreg.
SEDEMED II in collaborazione con l’Ufficio
Idrografico Regionale Sicilia
15 Dicembre 2005
2
Stazione Ricezione
Satelliti
Servizi Didattici e Scientifici
per l’Università di Firenze
Università degli Studi
di Firenze
Selezione dati grezzi
Dati ricevuti da satellite NOAA 16 presso Stazione
Ricezione Satelliti PIN di Prato
Periodo 1 Luglio 2004 – 30 Giugno 2005
2 passaggi giornalieri intorno ore 01.00 e 13.00 UTC
15 Dicembre 2005
3
Stazione Ricezione
Satelliti
Servizi Didattici e Scientifici
per l’Università di Firenze
Università degli Studi
di Firenze
Catena di elaborazione LST
AmEDIT (Ambiente Elaborazione Digitale Immagini Telerilevate)
Dato grezzo
NOAA/AVHRR
15 Dicembre 2005
Correzione
geometrica e
radiometrica
Radianza Ch 1, 2
Temperatura di
brillanza Ch 4, 5
Parametri
geometrici Sole/
Terra/sensore
Calcolo LST
Correzione
atmosferica
Coefficienti di
correzione
atmosferica Ch 1,2
Mappa LST
4
Stazione Ricezione
Satelliti
Servizi Didattici e Scientifici
per l’Università di Firenze
Università degli Studi
di Firenze
Analisi qualitativa immagini grezze
Estrazione quick look
(immagine sottocampionata
dei count Ch 3 AVHRR)
1 riga immagine/4 di ripresa
1 pixel immagine/4 di ripresa
Quick look file grezzo T0500413.253
04 Gennaio 2005 ore 13.25 UTC
15 Dicembre 2005
5
Stazione Ricezione
Satelliti
Servizi Didattici e Scientifici
per l’Università di Firenze
Università degli Studi
di Firenze
Analisi qualitativa immagini grezze
Analizzati 662 passaggi del satellite NOAA 16
Scartate immagini:
Copertura nuvolosa > 20 %
Fuori copertura
Degradate
Immagini idonee → Prodotte 392 mappe LST
15 Dicembre 2005
6
Stazione Ricezione
Satelliti
Servizi Didattici e Scientifici
per l’Università di Firenze
Università degli Studi
di Firenze
Correzione geometrica
1. Geolocazione pixel di ripresa su griglia regolare in
proiezione Mercatore WGS84
Valore pixel immagine corretta ottenuti interpolando
bilinearmente i valori dei 4 pixel più vicini
nell’immagine originale
15 Dicembre 2005
7
Stazione Ricezione
Satelliti
Servizi Didattici e Scientifici
per l’Università di Firenze
Università degli Studi
di Firenze
Correzione geometrica
2. Sovrapposizione
linee di costa della
zona geografica
3. Correzione della
georeferenziazione
Linee di costa formato Sicilia
proiezione Mercatore WGS84
sovrapposte all’immagine grezza
15 Dicembre 2005
8
Stazione Ricezione
Satelliti
Servizi Didattici e Scientifici
per l’Università di Firenze
Università degli Studi
di Firenze
Classificazione pixel immagine
Sovrapposizione
della maschera
terra/mare della
zona geografica
Immagine maschera
terra/mare formato Sicilia
proiezione Mercatore WGS84
15 Dicembre 2005
9
Stazione Ricezione
Satelliti
Servizi Didattici e Scientifici
per l’Università di Firenze
Università degli Studi
di Firenze
Correzione radiometrica
Sensore AVHRR (radiometro) dispone di 5 Ch
Ch 1, 2 Rosso
Ch 3
IR Vicino
Ch 4, 5 IR Termico
Eliminare imprecisioni introdotte dal sensore
Correzione elevazione Sole e distanza Terra – Sole
Calibrazione sensore (count → radianza)
15 Dicembre 2005
10
Stazione Ricezione
Satelliti
Servizi Didattici e Scientifici
per l’Università di Firenze
Università degli Studi
di Firenze
Correzione atmosferica
Radianza misurata dal sensore è falsata da fenomeni
atmosferici di assorbimento/riflessione
Stimare la trasmittanza atmosferica → Radianza a terra
Elevazione
terreno
(DEM)
Aerosol
Vapore acqueo
Ozono
Simulazione
profilo
atmosferico
Modello
atmosferico
Calcolo coeff.
di correzione
atmosferica
Coeff correz
atmosferica
Ch 1, 2
Parametri
geometrici
Sole/satellite
15 Dicembre 2005
11
Stazione Ricezione
Satelliti
Servizi Didattici e Scientifici
per l’Università di Firenze
Università degli Studi
di Firenze
Calcolo LST
Coeff
correzione
atmosferica
Calcolo
riflettanza
superficiale
Riflettanza
Ch 1, 2
Radianza
Ch 1, 2
Calcolo indice
di vegetazione
NDVI
Indice di
vegetazione
NDVI
Maschera
classific. pixel
terra/mare
Calcolo
emissività
superficiale
Emissività
Ch 4, 5
Calcolo
copertura
nuvolosa
File classific.
pixel terra/
mare/nubi
Calcolo LST
LST
Elevazione
Sole/satellite
15 Dicembre
Temperatura
di brillanza
2005
Ch 4, 5
12
Stazione Ricezione
Satelliti
Servizi Didattici e Scientifici
per l’Università di Firenze
Università degli Studi
di Firenze
Calcolo LST
Formula calcolo LST Ulivieri et al., 1992
Ts = T4 + 1.8 (T4 - T5) + 4.8 (1 - ε) – 75 Δε [K]
Ts [K]
Temperatura superficiale del suolo
T4 [K]
Temperatura di brillanza canale 4 AVHRR
T5 [K]
Temperatura di brillanza canale 5 AVHRR
Δε [adim] Differenza tra emissività canali 4 e 5 AVHRR
ε
[adim] Semisomma tra emissività canali 4 e 5 AVHRR
15 Dicembre 2005
13
Stazione Ricezione
Satelliti
Servizi Didattici e Scientifici
per l’Università di Firenze
Università degli Studi
di Firenze
Rappresentazione mappa LST
Immagini in falsi colori
Palette di 16 colori fissi (modello RGB)
Intervalli di 32 °C variabili
Studio per determinare intervalli idonei a coprire
l’escursione termica misurata nella regione considerata
15 Dicembre 2005
14
Stazione Ricezione
Satelliti
Servizi Didattici e Scientifici
per l’Università di Firenze
Università degli Studi
di Firenze
Intervalli di temperatura utilizzati
Stagione
Estate
Lug – Ago – Sett
Autunno
Ott – Nov – Dic
Inverno
Gen – Feb – Mar
Primavera
Apr – Mag – Giu
15 Dicembre 2005
Temp. Giorno
Temp. Notte
24 – 56 °C
16 – 48 °C
0 – 32 °C
-8 – 24 °C
0 – 32 °C
-8 – 24 °C
-16 – 16°C
0 – 32 °C
8 – 40 °C
-8 – 24 °C
15
Stazione Ricezione
Satelliti
Servizi Didattici e Scientifici
per l’Università di Firenze
Università degli Studi
di Firenze
Mappa LST Sicilia
04 Gennaio 2005
Ore 13.25 UTC
Grezzo T0500413.253
Prodotte 149 mappe
LST Siclia
15 Dicembre 2005
16
Stazione Ricezione
Satelliti
Servizi Didattici e Scientifici
per l’Università di Firenze
Università degli Studi
di Firenze
Mappa LST Toscana
10 Febbraio 2005
Ore 13.03 UTC
Grezzo T0504113.033
Prodotte 112 mappe
LST Toscana
15 Dicembre 2005
17
Stazione Ricezione
Satelliti
Servizi Didattici e Scientifici
per l’Università di Firenze
Università degli Studi
di Firenze
Mappa LST Italia
21 Luglio 2004
Ore 13.25 UTC
Grezzo T0420313.255
Prodotte 131 mappe
LST Italia
15 Dicembre 2005
18
Stazione Ricezione
Satelliti
Servizi Didattici e Scientifici
per l’Università di Firenze
Università degli Studi
di Firenze
Mappe LST medie mensili Sicilia
Luglio
Agosto
Settembre
Ottobre
Novembre
Dicembre
Gennaio
Febbraio
Marzo
Aprile
Maggio
Giugno
15 Dicembre 2005
04
04
04
04
04
04
05
05
05
05
05
05
19
Stazione Ricezione
Satelliti
Servizi Didattici e Scientifici
per l’Università di Firenze
Università degli Studi
di Firenze
LST medie mensili province Sicilia
Sovrapposizione
maschera
classificazione province
su mappe LST medie
mensili Sicilia
Costruzione grafici
File classificazione province Sicilia
proiezione Mercatore WGS84
15 Dicembre 2005
20
Stazione Ricezione
Satelliti
Servizi Didattici e Scientifici
per l’Università di Firenze
Università degli Studi
di Firenze
LST medie mensili province Sicilia
101
TP
102
PA
103
ME
104
AG
105
CL
106
EN
107
CT
108
SR
109
RG
15 Dicembre 2005
21
Stazione Ricezione
Satelliti
Servizi Didattici e Scientifici
per l’Università di Firenze
Università degli Studi
di Firenze
LST medie mensili province Sicilia est
103
ME
106
EN
107
CT
108
SR
109
RG
15 Dicembre 2005
22
Stazione Ricezione
Satelliti
Servizi Didattici e Scientifici
per l’Università di Firenze
Università degli Studi
di Firenze
LST medie mensili province Sicilia ovest
101
TP
102
PA
104
AG
105
CL
15 Dicembre 2005
23
Stazione Ricezione
Satelliti
Servizi Didattici e Scientifici
per l’Università di Firenze
Università degli Studi
di Firenze
Conclusioni
Obiettivi raggiunti con produzione di:
392 Mappe LST Sicilia, Toscana, Italia
Mappe LST medie mensili Sicilia
Andamenti LST medie mensili province Sicilia
Creazione di un archivio di immagini LST con l’uso
della versione più recente della catena AmEDIT
15 Dicembre 2005
24
Stazione Ricezione
Satelliti
Servizi Didattici e Scientifici
per l’Università di Firenze
Università degli Studi
di Firenze
Conclusioni
Applicazioni e studi di carattere ambientale
Risultati base per monitoraggio fenomeni su scala
regionale e provinciale
Stato di salute del suolo
Condizioni di vegetazione
Tendenza all’aridità
I dati ottenuti saranno in parte inclusi nella
documentazione del prossimo meeting SEDEMED II
15 Dicembre 2005
25
Stazione Ricezione
Satelliti
Servizi Didattici e Scientifici
per l’Università di Firenze
Università degli Studi
di Firenze
Grazie per l’attenzione
Un ringraziamento particolare a tutto il personale del
Laboratorio di Telecomunicazioni
Claudia Donati