AGENZIA REGIONALE PREVENZIONE E AMBIENTE EMILIA-ROMAGNA

I satelliti e l'osservazione della TerraAndrea Spisni (aspisni@arpa.emr.it), Vittorio Marletto

Lab. di Telerilevamento; Area Agrometeorologia, territorio e climatologiaServizio Idro-Meteo-Clima / ARPA Emilia-Romagna (http://www.arpa.emr.it)

V.le Silvani 6, Bologna 40122, tel 0516497561, fax 0516497501

Dagli anni '50 numerosi satelliti sono stati lanciati in orbita con la funzione di sorvegliare la superficie terrestre ed avere visione di ampie aree di essa.

A questi si aggiungono i satelliti per l'osservazione dell'atmosfera (meteorologici), la costellazione Global Positioning System (GPS) per la navigazione terrestre ed i satelliti delle telecomunicazioni.

I satelliti possono essere divisi in due grandi gruppi in funzione della loro orbita:

(1)Polari: orbitano intorno alla terra passando dai poli ad una quota compresa tra i 450 e 1000 km, con risoluzioni a terra comprese tra 0.4-1000 m;

(2)Geostazionari: sono fissi su una parte del globo e ruotano con esso ad una quota di 36000 km con risoluzioni a terra di 1-3 km.

I satelliti per l'osservazione della Terra possono successivamente essere suddivisi in altri due grandi gruppi in base agli strumenti che dispongono:

(1)Passivi: sono provvisti di sensori che acquisiscono l'energia luminosa e termica emessa dalla Terra. Restituiscono immagini come se fossero delle complesse macchine fotografiche digitali. In caso di nubi vedono la parte superiore di esse e non la crosta terrestre. Nello spettro della luce dell'ottico ed infrarosso (0.4-2.5 micron) acquisiscono solo di giorno, nello spettro del termico (7-20 micron) anche di notte. In relazione a come vengono visualizzate le bande acquisite le immagini possono essere a colori reali (come vede l'occhio umano) o a falsi colori;

(2)Attivi: sono provvisti di sensori che emettono onde attive (radar) nello spettro delle microonde (0.83-140 cm). Attraversano le nubi e possono lavorare anche di notte.

I satelliti sono lanciati in orbita tramite un vettore (razzo) nella cui testa viene posizionato il satellite. Una volta raggiunta l'orbita il razzo apre la sua testa e libera il satellite che si posizionerà correttamente l'orbita pianificata. Tutti i satelliti dispongono di piccoli propulsori ad idrogeno utilizzati per correggere gli spostamenti dall'orbita fissati. Per il resto hanno a disposizione pannelli solari (visibili nell'immagini a sinistra: pannelli blu) che producono l'energia necessari al funzionamento dei sensori. Dispongono anche di un disco rigido tipo quello dei pc in grado di archiviare sul satellite i dati acquisiti, che però appena possibile vengono scarica a terra tramite antenne al passaggio sopra le stazioni di ricezione.Quando i satelliti si rompono...si accumulano detriti...(immagine a destra).

Quota 641 km

Quota 705 km

Quota 832 km

Quota 783 km

Quota 35790 km

GeoEye-1GeoEye-1: satellite americano privato che dispone di 4 bande di acquisizione tra il visibile e vicino infrarosso a 1.65 m di risoluzione a terra ed una banda pancromatica a 0.4 m di risoluzione a terra.Le 2 immagini mostrano come si possono visualizzare le 4 bande:

● Composizione a colori reali;● Composizione a falsi colori in cui la vegetazione appare rossa ed il suolo

nudo verde azzurro Questa combinazione permette meglio di valutare lo stato delle piante, in quanto sensibile alla riflessione nella banda del vicino infrarosso.

I sensori dei satelliti acquisiscono a strisciate chiamate in inglese swath, che rappresentano porzioni della superficie terrestre. Le dimensioni delle strisciate possono variare da poche decine di chilometri a migliaia. In generale maggiore è la strisciata e minore è la risoluzione a terra acquisita dal sensore.Questi strumenti si comportano come dei sofisticati scanner che al passaggio su una determinata area catturano porzioni specifiche di luce riflessa dalla superficie terrestre allo spazio.

ModisModis: sensore montato su due satelliti (Terra e Aqua) gestiti dalla Nasa. Lo strumento dispone di 2 bande a 250 m di risoluzione a terra, 7 bande a 500 m e 36 bande a 1000 m.Nell'esempio a lato si mostra come le differenti composizioni mettano in risalto oggetti a terra.

Composizione a colori reali (come vediamo con i nostri occhi): nubi e neve sono indistinguibili

Composizione a falsi colori in cui la neve appare rossa e ben distinguibile dalle nubi bianche

LandsatLandsat: importantissima serie di satelliti americani che ha permesso lo sviluppo delle metodologie di analisi più diffuse e testate. Il sensore dispone di 6 bande a 30 m di risoluzione a terra e di 1 banda termica a 120 m.Nell'esempio a lato si mostra Bologna in composizione a falsi colori.

Giardini Margherita

AsarAsar: sensore attivo radar tipo Syntetic Aperture Radar (SAR) montato sul satellite europea Envisat, in grado di acquisire in band C, anche attraverso le nubi e di notte, con risoluzione a terra di 30 m. Sul satellite è visibile il radar rappresenta dai pannelli lunghi e stretti in primo piano.Nell'immagine a lato si mostra una ripresa su Bologna.

SpotSpot: serie di satelliti francesi dotati di 4 bande a 10 m.Nell'esempio a lato si mostra Bologna coperta da nubi in composizione a falsi colori (vegetazione in rosso/arancio).

MSG-2MSG-2: Meteosat Second Generation, satellite geostazionari per applicazioni meteo, dotato di 12 bande a 3 km di risoluzione a terra e 1 banda a 1 km. Nell'esempio a lato si mostra l'area fissa osservata dal sensore.