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Telerilevamento/Misure geofisiche e meteorologiche

01HGPNF

A.A. 2024/25

Lingua dell'insegnamento

Italiano

Corsi di studio

Organizzazione dell'insegnamento
Didattica Ore
Lezioni 48
Esercitazioni in aula 12
Docenti
Docente Qualifica Settore h.Lez h.Es h.Lab h.Tut Anni incarico
Collaboratori
Espandi

Didattica
SSD CFU Attivita' formative Ambiti disciplinari
2024/25
L’insegnamento di telerilevamento e osservazione della Terra per Ingegneria Ambientale fornisce le conoscenze teoriche e le competenze operative relativamente ai fenomeni fisici alla base del telerilevamento, ai sistemi di acquisizione dei dati e al trattamento delle immagini acquisite da sensori a bordo di piattaforme aeree e satellitari. Particolare attenzione verrà posta al telerilevamento ottico multispettrale satellitare finalizzato all’analisi territoriale e alla generazione di mappe con tematismi di natura ambientale. Particolare attenzione verrà data alla conoscenza e all’utilizzo di dati satellitari gratuiti a media risoluzione spaziale utili per indagini alla scala territoriale e di paesaggio.
The course of Remote sensing and Earth Observation for Environmental Engineering provides theoretical knowledge and operational skills related to the physical phenomena underlying remote sensing, to the data acquisition systems and the processing of images acquired by sensors on board airborne and satellite platforms. Particular attention will be given to multispectral optical remote sensing aimed at territorial analysis and at generating classified maps (e.g. land cover and land usage maps). Particular attention will be given to the knowledge and use of free satellite data at medium spatial resolution useful for investigations at the territorial and landscape scale.
Alla fine di questo insegnamento lo/la studente sarà in grado di: • Conoscere i presupposti teorici legati al telerilevamento e all’osservazione della Terra; • Formulare un giudizio sulla tipologia e qualità dei dati telerilevati; • Individuare la tipologia di dato necessario per uno specifico scopo e flusso di lavoro; • Usare i principali algoritmi per l’elaborazione di immagini satellitari; • Cercare e ottenere immagini multispettrali da piattaforme web open-access; • Interpretare i dati telerilevati ed estrarre informazione ad alto valore aggiunto; • Creare mappe di classificazione e valutarne l’accuratezza.
Alla fine di questo insegnamento lo studente dovrà: • conoscere i principali presupposti teorici legati all’osservazione della Terra; • conoscere i principali algoritmi legati all'elaborazione di dati telerilevati; • conoscere le principali procedure legate all'utilizzo del telerilevamento nei diversi domini di applicazione. Alla fine di questo insegnamento lo studente saprà: • descrivere e interpretare correttamente dati telerilevati in forma numerica e cartografica; • raccogliere ed elaborare autonomamente dati telerilevati; • aver acquisito gli strumenti e le adeguate competenze per l'interpretazione dei dati e l'estrazione di informazione da dati telerilevati. Alla fine di questo insegnamento lo studente saprà formulare un giudizio: • sulla qualità dei dati telerilevati; • sulle informazioni relative ai principali aspetti del telerilevamento. Alla fine dell'insegnamento lo studente dovrà sapere: • usare un linguaggio corretto e adeguato per la comunicazione di informazioni estratte da dati telerilevati. Alla fine di questo insegnamento lo studente avrà: • le capacità di studio minimo autonomo del telerilevamento; • la capacità di approfondire in modo autonomo gli aspetti principali del telerilevamento.
Benché nessuna propedeuticità sia prevista in modo formale, è auspicabile che lo/la studente affronti il modulo avendo conoscenza di base dei fondamenti di Analisi Matematica, di Fisica (elettromagnetismo e ottica), e di Topografia/Cartografia e GIS.
Nessuno
• Introduzione al Telerilevamento: definizione, storia, vantaggi e applicazioni. • Energia elettromagnetica: definizione e leggi fisiche fondamentali. • Interazioni tra energia elettromagnetica e atmosfera: finestre atmosferiche e fenomeni di assorbimento e diffusione. • Interazione tra energia elettromagnetica e superfici: riflessione, assorbimento e trasmissione. • Firme spettrali e indici spettrali. • Cenni di percezione visiva e colorimetria. • Caratteristiche dei sistemi di osservazione per l’osservazione della Terra. • Caratteristiche operative dei dati: scala e risoluzione. • I sensori digitali per l’osservazione della Terra: sensori attivi e passivi. • Tipologie di satelliti per l'Osservazione della Terra. • Le immagini e le loro caratteristiche: i pixels, le bande, gli istogrammi di frequenza, gli scatterogrammi. • Fondamenti di fotointerpretazione. • Tecniche di elaborazione delle immagini: miglioramento radiometrico, pre-processamento geometrico e pre-processamento radiometrico. • I programmi satellitari con dati ad accesso libero (Landsat, Copernicus, …). • Classificazione delle immagini: mappa di uso del suolo e valutazione dell’accuratezza.
Programma • Introduzione al Telerilevamento: definizioni e leggi fisiche fondamentali • Interazioni tra energia elettromagnetica e atmosfera: finestre atmosferiche e fenomeno della diffusione • Interazione tra energia elettromagnetica e superfici: caratteristiche geoemtriche e fisico-chimiche • Cenni di percezione visiva e calorimetria • Tipologie di satelliti per l'Osservazione della Terra: geostazionari ed elio-sincroni; Principali missioni. Schema di sensore; L'immagine digitale: definizione numerica e caratteristiche operative (concetto di risoluzione) • Processamento dell'immagine: istogramma di frequenza, contrasto, scatterogrammi, filtri digitali e operatori matriciali: indici spettrali • Cenni di fotointerpretazione • Preprocessamento radiometrico delle immagini: calibrazione in radianza e riflettanza, dark subtraction • Preprocessamento geometrico: la georeferenziazione delle immagini • La classificazione delle immagini: assistita e automatica; principali algoritmi • Verifica dell'accuratezza della classificazione: matrice d'errore e parametri statistici di accuratezza
L’insegnamento è organizzato in lezioni teoriche ed esercitazioni svolte mediante l’utilizzo del software Envi. Le prime sono dedicate alla presentazione degli aspetti teorici e metodologici dei fenomeni presi in esame; le seconde sono finalizzate a comprendere, dal punto di vista operativo, le modalità di gestione, processamento ed estrazione di informazione da dati acquisiti da sensori posti a bordo di piattaforme satellitari.
L’insegnamento è organizzato in lezioni e attività operative sviluppate mediante l’ausilio del software Envi. Le prime sono dedicate alla presentazione degli aspetti teorici e metodologici dei fenomeni presi in esame; le seconde sono finalizzate a comprendere, dal punto di vista operativo, le modalità di gestione, processamento ed estrazione di informazione da grosse quantità di dati acquisiti da sensori posti a bordo di piattaforme aeree e satellitari.
• “Fundamentals of Remote Sensing”, by Canada Center for Remote Sensing, 2000, https://natural-resources.canada.ca/sites/www.nrcan.gc.ca/files/earthsciences/pdf/resource/tutor/fundam/pdf/fundamentals_e.pdf • “Principi e metodi di telerilevamento”, Brivio, Lechi, Zilioli, Città studi editore, 2006, ISBN: 88-251-7293-1 • “Remote Sensing”, A. J. Knudby, Ecampus Ontario, 2016, https://ecampusontario.pressbooks.pub/remotesensing/ • “Remote Sensing of the Environment: An Earth Resource Perspective”, J. R. Jensen, Pearson editore, 2006. • “Telerilevamento - Informazione territoriale mediante immagini da satellite”, Dermanis, Biagi, Zanichelli editore, 2002. • “Extraction of Geospatial Information from High Resolution Optical Satellite Sensors”, Atti di simposio ISPRS, 2006, https://www.isprs.org/education/tut_goa.aspx • “Elementi di Geomatica”, M.A. Gomarasca, ASITA editore, 2004. Sarà reso disponibile il seguente materiale: • Dispense discusse e presentate durante le lezioni. • Dati e materiali per lo svolgimento delle esercitazioni.
Saranno disponibili sin dall'inizio delle lezioni seguenti materiali: • dispense della parte teorica dell'intero corso • dispense della parte pratica dell'intero corso • presentazione, in formato PDF, di ogni singola lezione teorica • videolezioni di tutte le lezioni teoriche (sia in lingua italiana che inglese) • videolezioni di tutte le esercitazioni pratiche di laboratorio (sia in lingua italiana che inglese) • dati e materiali inerenti lo svolgimento delle esercitazioni di laboratorio
Slides;
Lecture slides;
Modalità di esame: Prova orale obbligatoria; Elaborato scritto individuale; Elaborato scritto prodotto in gruppo;
Exam: Compulsory oral exam; Individual essay; Group essay;
... L’esame è finalizzato a verificare le conoscenze nell’affrontare un problema di natura ambientale o territoriale utilizzando tecniche di elaborazione di dati telerilevati di osservazione della Terra, per estrarre informazioni ad alto valore aggiunto. La parte teorica verrà valutata mediante un esame orale, mentre la parte sperimentale verterà sulla presentazione e discussione di una relazione connessa all’elaborazione di immagini telerilevate che analizzino una tematica specifica su un’area liberamente scelta.
Gli studenti e le studentesse con disabilità o con Disturbi Specifici di Apprendimento (DSA), oltre alla segnalazione tramite procedura informatizzata, sono invitati a comunicare anche direttamente al/la docente titolare dell'insegnamento, con un preavviso non inferiore ad una settimana dall'avvio della sessione d'esame, gli strumenti compensativi concordati con l'Unità Special Needs, al fine di permettere al/la docente la declinazione più idonea in riferimento alla specifica tipologia di esame.
Exam: Compulsory oral exam; Individual essay; Group essay;
L’esame è finalizzato a verificare il raggiungimento di una sufficiente autonomia nell’affrontare un problema di natura ambientale utilizzando tecniche di elaborazione di dati di osservazione della Terra utili ad estrarre informazioni ad alto valore aggiunto. La parte teorica verrà valutata mediante un esame scritto in cui lo studente dovrà rispondere ad almeno tre quesiti inerenti i diversi temi proposti durante il corso. La parte sperimentale verterà sulla redazione di una relazione basata sull’elaborazione di dati di osservazione della Terra basata su una tematica e su un’area liberamente scelta dallo studente. Gli studenti e le studentesse con disabilità o con Disturbi Specifici di Apprendimento (OSA), oltre alla segnalazione tramite procedura informatizzata, sono invitati a comunicare anche direttamente al/la docente titolare dell’insegnamento, con un preavviso non inferiore ad una settimana dall'avvio della sessione d'esame, gli strumenti compensativi concordati con l'Unità Special Needs, al fine di permettere al/la docente la declinazione più idonea in riferimento alla specifica tipologia di esame.
In addition to the message sent by the online system, students with disabilities or Specific Learning Disorders (SLD) are invited to directly inform the professor in charge of the course about the special arrangements for the exam that have been agreed with the Special Needs Unit. The professor has to be informed at least one week before the beginning of the examination session in order to provide students with the most suitable arrangements for each specific type of exam.
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