Landsat e il telerilevamento satellitare

Meccanismo Complesso - landsat e il telerilevamento

Introduzione

Da più di 30 anni vengono raccolti dei dati sulla superficie terrestre, questo grazie ad una rete di satelliti specializzata per il telerilevamento della superficie terrestre, chiamata Landsat. In tutti questi anni, migliaia di informazioni sono state raccolte ed elaborate e ci hanno permesso di monitorare per tutto questo periodo le variazioni dell’ambiente. Questi dati sono disponibili gratuitamente a chiunque sia interessato.

Il telerilevamento

Il telerilevamento (remote sensing) è la tecnica che permette di acquisire informazioni sulla superficie terrestre, mediante un’opportuna analisi dei dati raccolti attraverso sensori a distanza che misurano le varie frequenze dello spettro di radiazione elettromagnetica sia in emissione, che riflessione, che trasmissione.

Generalmente per il telerilevamento si fa uso di vari sistemi tra cui aerei, droni, satelliti, o sonde spaziali (superficie di altri pianeti).

Le informazioni ottenibili tramite questa tecnica sono innumerevoli. Una tra queste sono le informazioni climatiche e meteorologiche, ma molte altre applicazioni sono possibili: osservazioni dell’impatto ambientale, movimenti della crosta terrestre, analisi delle risorse, movimenti delle correnti oceaniche, osservazioni sulla salinità degli oceani, ecc.

La rete satellitare Landsat

Il progetto Landsat è un sistema di satelliti adibito al telerilevamento che fornisce dati in modo gratuito e aperto a tutti. Questo progetto è a cura della NASA (National Aeronautics and Space Administration).

Il primo satellite fu messo in orbita nel 1972 e da quel momento furono lanciati via via negli anni altri satelliti che andarono formato la rete satellitare Landsat, alcuni più vecchi venivano via via sostituiti da altri più moderni e avanzati. Attualmente sono in funzione i due satelliti Landsat-7 (lanciato nel 1999) e Landsat-8 (lanciato nel 2013).

Landsat 7

Landsat-7 (image from NASA)

I primi Landsat potevano effettuare dei rilevamenti solo su bande spettrali molto più limitate, montando un sensore di tipo MSS (Multispectral Scanner), inoltre anche la risoluzione spaziale era molto bassa (circa 80 metri). Gli ultimi due modelli Landsat-7 e Landsat-8 montano sensori basati su tecnologie più innovative che hanno ampliato di molto lo spettro rilevabile e anche la risoluzione spaziale, portandola a circa 30 metri (15 metri per lo spettro pancromatico). Il Landsat-7 utilizza un sensore ETM+ (Enhanced Thematic Mapper) mentre il Landsat-8 utilizza OLI (Operational Land Imager). Inoltre il Landsat-8 ha anche dei sensori TIR (Thermal Infrared Sensor) che permettono di estendere le osservazioni anche nell’infrarosso.

Nella figura sottostante possiamo vedere la differenza tra gli spettri di rilevazione dei due satelliti Landsat-7 e Landsat-8.

Landsat 7 vs 8 spectrum

Le bande di rilevazione dei due satelliti Landsat-7 e Landsat-8 (image from NASA)

I dati di rilevamento

L’aspetto più interessante per quanto riguarda il progetto Landsat è che la maggior parte dei dati raccolti in questi ultimi 30 anni sono disponibili gratuitamente online. Quindi chiunque sia interessato ad effettuare studi o analisi di dati può fare uso di questa enorme sorgente di dati (Open Data Source).

Uno dei siti più interessanti a cui è possibile accedere ai dati acquisiti dai satelliti Landsat (e non solo) è il sito della USGS United States Geological Survey, una agenzia scientifica con lo scopo di monitorare e studiare i cambiamenti sulla superficie degli Stati Uniti. Questo sito è accessibile a tutti e tramite tra diverse applicazioni, permette di poter accedere in maniera grafica e interattiva ai dati che si stanno cercando. Le tre applicazioni sono:

  • Global Visualization Viewer (GloVis)
  • EarthExplorer
  • LandsatLook Viewer

Il LandsatLook Viewer ti permette di visualizzare in maniera semplice e veloce i dati acquisiti da Landsat e confrontarli direttamente con le mappe.

Meccanismo Complesso - LandsatLook Viewer

LandsatLook Viewer

Invece per scaricare i dati si può utilizzare il GloVis. Questa applicazione funziona direttamente dal tuo browser ma richiede Java per poter funzionare ( è probabile che sarà necessario fare qualche upgrade e sbloccare qualche permesso per poter utilizzare il plugin di Java sul tuo Browser… 😉 ). Al momento dell’avvio, si può navigare sulla mappa mondiale e selezionare l’area di interesse. Per esempio l’Italia.

Meccanismo Complesso - Global Visualization Viewer

Global Visualization Viewer – GloVis

Una volta selezionata la parte geografica di tuo interesse, e poi scaricare la tipologia di dati, cioè lo spettro di assorbimento, il sensore, la data, ecc.. tramite la voce Dataset presente sul menu. Per esempio potresti essere interessati ai dati provenienti dal sensore OLI montato sul Landsat-8.

Meccanismo Complesso - Global Visualization Viewer 2

Poi si preme “Add” per aggiungere la mappa alla richiesta (ne puoi richiedere più di una) e infine “Send to Cart” per richiedere il download dei dati. E’ richiesta una registrazione, ma il download è completamente gratuito. Si inserisce utente e password e poi si sceglie la tipologia di dato che si vuole scaricare.

Meccanismo Complesso - Global Visualization Viewer 4

Per effettuare degli studi sui dati, è possibile scaricare il Level 1 GeoTIFF data. Otterremo un file zip contenente un file TIFF per ogni banda.

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