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RADAR (RAdio Detectioin And Ranging)


Le immagini RADAR sono il prodotto della scansione del territorio mediante onde elettromagnetiche con lunghezze d'onda superiori al centimetro. Diversamente dalle radiazioni visibili ed infrarosse già esistenti in natura, le onde radar vengono generate da apposite apparecchiature, per cui si parla di "sistema attivo" (esistono anche sensori passivi per il rilevamento di microonde naturali ma il loro uso è meno diffuso). Le immagini non sono acquisite verticalmente come nel caso generale delle immagini ottiche, ma con discreti angoli di incidenza (angolo rispetto alla direzione normale alla superficie osservata) ed il tempo di ritorno del segnale è basilare per la costruzione dell'immagine (Lillesand e Kiefer, 1994). Questo comporta elevate deformazioni in corrispondenza dei rilievi. Il dato radar, inoltre, presenta un discreto livello di disturbo per cui un oggetto, affinché sia distinguibile, deve avere dimensione pari a 2-3 volte quella di un pixel. Di conseguenza, a differenza di quanto accade con le immagini ottiche digitali, occorre distinguere tra "risoluzione spaziale" (dimensione del più piccolo oggetto visibile) e dimensione del pixel che non possono essere usati come sinonimi.
Le principali bande e relative lunghezze d'onda usate dai sistemi radar sono:

Ka: 0.8-1.1 cm
K: 1.1-1.7 cm
X: 2.5-4 cm
C: 4-8 cm
S: 8-15 cm
L: 15-30 cm
P: 30-100 cm
VHF: 2 m

Le bande X, C e L in particolare sono le più comuni nel telerilevamento da satellite.
L'intensità di segnale che ritorna al sensore dopo aver colpito la superficie terrestre è denominata backscatter. Essa dipende da caratteristiche geometriche ed elettromagnetiche della superficie riflettente e dalle modalità di emissione/acquisizione del segnale.
Le onde generate dai sistemi radar sono spesso polarizzate in un piano, ovvero la vibrazione dell'onda avviene in un'unica direzione, orizzontale (H) o verticale (V). I sensori possono misurare la quantità di segnale che ritorna con la stessa polarizzazione delle onde emesse (HH o VV) oppure con polarizzazione incrociata (HV o VH). Il confronto tra le diverse immagini così ottenute è utile per distinguere oggetti di natura diversa.


>>> Principi di telerilevamento: onde e sistemi radar

>>> Uso e interpretazione dei dati radar





SIR-C/X-SAR (Synthetic Aperture Radar), 1994

La missione SIR-C/X-SAR, nata dalla collaborazione tra NASA (National Aeronautics and Space Administration), DLR (Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt) ed ASI (Agenzia Spaziale Italiana), operò nel 1994 a bordo dello Space Shuttle. Lo strumento X-SAR acquisì immagini RADAR in banda X (lunghezza d'onda 3,1 cm), mentre lo strumento SIR-C utilizzò le bande C (5,8 cm) e L (23.5 cm) con risoluzione spaziale di circa 30 m. Purtroppo le immagini prodotte non hanno copertura globale ma sono disponibili solo per alcune aree.

Informazioni:
http://www.jpl.nasa.gov/radar/sircxsar/
https://directory.eoportal.org/web/eoportal/satellite-missions/s/sir-c
caratteristiche dei dati SIR-C: https://lta.cr.usgs.gov/SIRC

Ricerca delle scene:
scene SIR-C "survey" (dimensione pixel di 50 m, risoluzione circa 100 m) possono essere cercate e scaricate da http://edc2.usgs.gov/sir-c/surveydata.jsp
alcune scene SIR-C "precision" possono essere cercate e scaricate da http://earthexplorer.usgs.gov/




SRTM (Shuttle Radar Topography Mission)
(AVVISO: sembra che i dati di backscatter non siano più accessibili)

Durante la missione STS-99 nel febbraio 2000, gli strumenti SIR-C (Spaceborne Imaging Radar, banda C) e X-SAR a bordo dello Space Shuttle Endeavour acquisirono immagini radar allo scopo di produrre modelli digitali di elevazioni (Farr and Kobrick, 2000; Hennig et al., 2001; Van Zyl, 2001; Rabus et al, 2003). Tale missione è nata dalla collaborazione tra NASA (National Aeronautics and Space Administration), NIMA (National Imagery and Mapping Agency, attualmente rinominata NGA, National Geospatial-Intelligence Agency), DLR (Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt) e ASI (Agenzia Spaziale Italiana).
I dati di backscatter acquisiti in banda C ed elaborati dal Jet Propulsion Laboratory della NASA erano disponibili via WMS (Web Map Server) all'indirizzo http://wms.jpl.nasa.gov/wms.cgi ma da qualche anno non è più accessibile. Le immagini rese pubbliche derivano dalla fusione di quattro serie di dati acquisite con angoli di incidenza tra 30° e 60° secondo diverse direzioni e con polarizzazioni HH e VV. La risoluzione spaziale è di circa 30 m.

http://www2.jpl.nasa.gov/srtm/
http://srtm.usgs.gov/index.php
https://directory.eoportal.org/web/eoportal/satellite-missions/s/srtm




Sentinel-1

È una coppia satelliti equipaggiati con Synthetic Aperture Radar (SAR) a cura dell'ESA (European Space Agency) come continuazione delle missioni Envisat e ASAR. Il primo satellite (Sentinel-1A) è stato lanciato nel 2013 e dal 2014 restituisce dati utili.
Tali dati sono acquisiti in banda C con una risoluzione spaziale tra i 5 ed i 40 m in base alla modalità di acquisizione. Le onde sono emesse con polarizzazione orizzontale (H) o verticale (V) e viene misurato il segnale di ritorno con la polarizzazione simile (HH o VV) e incrociata (HV o VH).
I dati sono disponibili gratuitamente al sito https://scihub.esa.int/dhus/ (richiesta la registrazione).
Essendo molto recente ci sono ancora aree geografiche che ancora non sono state rilevate tuttavia mi sembra di poter dire che sia la più importante fonte di dati radar gratuiti per indagini a media scala (intorno a 1:100'000).

https://sentinel.esa.int/web/sentinel/missions/sentinel-1




(>>> pagina dei riferimenti bibliografici)




 

>>> dati da luce visibile e infrarosso

>>> dati radar
      in questa pagina:
   > SIR-C/X-SAR
   > SRTM
   > Sentinel-1

>>> modelli digitali di elevazione




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>>> Radar investigation in SW Libya











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Aprile 2015
Alessandro Perego