Dati telerilevati da radiazione riflessa

Dati da radiazione riflessa (luce visibile e vicino infrarosso)

Si intende per radiazione riflessa l'insieme di onde elettromagnetiche provenienti dal sole e ridiffuse dalla superficie terrestre. Le caratteristiche della ridiffusione sono specifiche del tipo di superficie (Lillesand e Kiefer, 1994). I più comuni sensori di telerilevamento misurano l'intensità di radiazione riflessa nello spettro visibile ed eventualmente nell'infrarosso.
Di seguito ho messo informazioni su alcuni dati che possono essere reperiti gratuitamente. Un primo gruppo comprende immagini satellitari che possono essere scaricate sul proprio pc. Un secondo gruppo è invece costituito da immagini ad alta risoluzione (< 1 m) visibili on-line ma non scaricabili.

Immagini declassificate (Corona)

Intorno agli anni '60 e '70 i satelliti statunitensi della serie KH (Key Hole), acquisirono immagini degli allora territori sovietici per scopi di "intelligence" militare. In seguito al declassamento avvenuto nel 1995 e nel 2002, sono ora distribuite al pubblico gratuitamente o a prezzi modesti (30 $ a scena). Le immagini inizialmente su pellicola in bianco-nero sono state scansite a cura dell'USGS e vengono fornite in formato digitale.

Sistema	Nome	Periodo	Risoluzione
CORONA	KH-1	1960	40 piedi
CORONA	KH-2	1960-1961	30 piedi
CORONA	KH-3	1961	25 piedi
CORONA/MURAL	KH-4	1962-1963	25 piedi
CORONA/MURAL	KH-4A	1963-1969	9 piedi
CORONA/MURAL	KH-4B	1967-1972	6 piedi
ARGON	KH-5	1962-1964	460 piedi
LANYARD	KH-6	1963	6 piedi
GAMBIT	KH-7	1963-1967	2 piedi
HEXAGON	KH-9	1973-1980	20 piedi

A causa della scansione di pellicole che possono avere circa 40 anni, le immagini ereditano i danni del supporto originale quali graffi o macchie. La qualità è molto variabile dipendentemente dalla missione di acquisizione. Ho voluto mettere tali dati in questo elenco perchè utili nello studio dei recenti cambiamenti ambientali.
L'utilizzo di queste immagini per indagini geoarcheologiche nel Vicino Oriente è ben noto in letteratura (Philip et al., 2002; Ur, 2003; Challis et al., 2004; Wilkinson et al., 2006).

Maggiori informazioni:
https://lta.cr.usgs.gov/declass_1
https://lta.cr.usgs.gov/declass_2
Ricerca di scene scaricabili o acquistabili: http://earthexplorer.usgs.gov/ (registrazione necessaria ma gratuita).
Visualizzazione on-line e download di alcune scene: http://corona.cast.uark.edu/

>>> Ricerca e download

SPOT DOI-10M/CIB-10

In passato distribuite dalla NIMA (National Imagery and Mapping Agency) e poi dalla NGA (National Geospatial-Intelligence Agency) con il nome DOI (Digital Orthorectified Imagery) 10M, sono ora distribuite dall'USGS (United States Geological Survey) con il nome SPOT Controlled Image Base 10 meter (CIB-10) e possono essere cercate e scaricate attraverso il sito earthexplorer.usgs.gov alla voce "Commercial Satellites > SPOT > SPOT - Historical > SPOT CIB-10".
Si tratta di una collezione di immagini ortorettificate pancromatiche (in scala di grigi) acquisite tra il 1986 ed il 1993 dall'agenzia spaziale francese CNES (Centre National d'Etudes Spatiales). La dimensione del pixel è 10x10 m ma hanno spesso nitidezza mediocre.
Essendo state acquisite prevalentemente negli anni '80 sono utili per lo studio dei cambiamenti ambientali negli ultimi 30 anni.

Maggiori informazioni: lta.cr.usgs.gov/SPOT_CIB-10
Ricerca e download: earthexplorer.usgs.gov (necessaria la registrazione)

Landsat

Il progetto Landsat, a cura della NASA (National Aeronautics and Space Administration), è stato tra le prime fonti di immagini multispettrali a media risoluzione con copertura globale. Al primo satellite, in orbita dal 1972, seguirono altri se lanci, di cui uno fallito (Landsat 6), che videro l'avvicendarsi di tre tipi di sensore.
I primi tre satelliti erano dotati del sensore MSS in grado di rilevare lunghezze d'onda visibili e vicino infrarosso. I satelliti 4 e 5 vennero dotati del sensore TM in grado di restituire due bande aggiuntive per l'infrarosso riflesso e una banda (n° 6) per l'infrarosso termico. Con il sensore ETM+ (su Landsat 7) venne introdotta la banda 8 pancromatica, con spettro di rilevazione più ampio (dal verde al vicino infrarosso) che consente una miglior risoluzione spaziale. Nel 2013 infine è stato lanciato il satellite Landsat 8 con i sensori OLI, in grado di acquisire una ulteriore banda prima del blu (per lo studio degli ambienti lacustri e costieri) ed una banda 9 per lo studio della nuvolosità, e TIR con due bande nell'infrarosso termico.
I dati prodotti sono ideali per lo studio delle terre emerse a media scala (1:100.000 - 1:500.000).

Sensore

Satellite

Banda

λ in µm

Risoluzione
spaziale (m)

Multispectral
Scanner
(MSS)

Landsat 1 (1972-1978)
Landsat 2 (1975-1982)
Landsat 3 (1978-1983)
Landsat 4 (1982-1993)
Landsat 5 (1984-...)

1 (verde)	0,50-0,60	80
2(rosso)	0,60-0,70	80
3	0,70-0,80	80
4	0,80-1,10	80

Thematic Mapper
(TM)

Landsat 4 (1982-1993)
Landsat 5 (1984-...)

1 (blu)	0,45-0,52	30
2 (verde)	0,52-0,60	30
3(rosso)	0,63-0,69	30
4	0,76-0,90	30
5	1,55-1,75	30
6	10,40-12,50	120
7	2,08-2,35	30

Enhanced
Thematic Mapper
(ETM+)

Landsat 7 (1999-...)

1 (blu)	0,45-0,52	30
2 (verde)	0,52-0,60	30
3(rosso)	0,63-0,69	30
4	0,77-0,90	30
5	1,55-1,75	30
6	10,40-12,50	60
7	2,09-2,35	30
8 (PAN.)	0,52-0,90	15

Operational Land Imager
(OLI)

Landsat 8 (2013-...)

1	0,43-0,45	30
2 (blu)	0,45-0,51	30
3 (verde)	0,53-0,59	30
4(rosso)	0,64-0,67	30
5	0,85-0,88	30
6	1,57-1,65	30
7	2,11-2,29	30
9	1,36-1,38	30
8 (PAN.)	0,50-0,68	15

Thermal Infrared Sensor
(TIR)

Landsat 8 (2013-...)

10	10,60-11,19	100
11	11,50-12,51	100

Molte immagini dei sensori MSS, TM e ETM+ sono disponibili gratuitamente on line al sito http://www.landsat.org oppure http://glcf.umiacs.umd.edu/index.shtml.
L'ortorettificazione a cura di EarthSat Corporation è stata effettuata con metodo di interpolazione nearest neighbour che comporta alcuni disturbi nell'osservazione di dettaglio (ad esempio le line rette appaiono spezzettate) ma risulta idoneo per l'analisi multispettrale poiché i pixels non sono interpolati con quelli adiacenti.
Personalmente il sito che preferisco per ottenere dati Landsat è http://glovis.usgs.gov/ che permette di accedere ad un archivio di scene molto ampio con anche i dati Landsat 8; occorre registrarsi ma è gratuito.

Maggiori informazioni:
http://landsat.usgs.gov/products_data_at_no_charge.php
http://landsat.gsfc.nasa.gov/
http://landsat.usgs.gov/
http://www.landsat.org/
Ricerca e download:
http://glovis.usgs.gov/
http://earthexplorer.usgs.gov/
http://landsat.org/ortho/index.php
http://glcfapp.glcf.umd.edu:8080/esdi/

>>> Ricerca e download dal sito glovis.usgs.gov

>>> Richiedere dati Landsat con correzione atmosferica

ASTER (Advanced Spaceborne Thermal Emission and Reflection radiometer)

Il sensore ASTER, a bordo del satellite Terra dal 1999, è in grado di acquisire immagini in 14 bande dal verde all'infrarosso termico con risoluzione spaziale da 15 m a 90 m (Abrams et al., 2004). La missione nata dalla collaborazione tra U.S.A e Giappone, in particolare tra NASA (National Aeronautics and Space Administration) e METI (Ministero giapponese dell'Economia, del Commercio e dell'Industria), ha prodotto una copertura pressoché globale delle terre emerse con più acquisizioni all'anno. I dati ASTER si differenziano dai prodotti Landsat per il maggior numero di bande nell'infrarosso, una migliore risoluzione spaziale nel visibile e vicino infrarosso e la mancanza di acquisizione nella lunghezza d'onda blu.
Landsat ed ASTER sono parte del progetto internazionale EOS (Earth Observing System), un sistema di satelliti mirato al monitoraggio degli attuali cambiamenti ambientali.

Sottosistema

Banda

λ in µm

Risoluzione
spaziale (m)

VNIR
(Visible and Near InfraRed)

1 (verde)	0,52-0,60	15
2(rosso)	0,63-0,69	15
3	0,78-0,86	15

SWIR
(Short Wave InfraRed)

4	1,60-1,70	30
5	2,145-2,185	30
6	2,185-2,225	30
7	2,235-2,285	30
8	2,295-2,365	30
9	2,360-2,430	30

TIR
(Thermal InfraRed)

10	8,125-8,475	90
11	8,475-8,825	90
12	8,925-9,275	90
13	10,25-10,95	90
14	10,95-11,65	90

Caratteristiche del sensore ASTER. (Fonte: Abrams, Hook e Ramachandran, 2004).

Maggiori informazioni:
http://asterweb.jpl.nasa.gov/
https://lpdaac.usgs.gov/products/aster_products_table/aster_overview

Scene ASTER georeferenziate simulanti colori reali derivate dalla prime tre bande possono essere ottenute gratuitamente via FTP dal sito http://glovis.usgs.gov/ selezionando la collezione "TerraLook" > "TL ASTER (2000->)" (è necessario registrarsi ma è gratuito).
Per un po' di tempo è stato possibile scaricare gratuitamente i dati ASTER completi o quasi, poi è cambiata la politica di distribuzione. Da quanto scritto sul sito si dovrebbe poter accedere gratuitamente ai prodotti L1AE e L1BE attraverso il sito http://reverb.echo.nasa.gov/reverb/. Io ho provato a fare una ricerca per l'Europa ma ho trovato 0 risultati.

EO-1: ALI (multispettrale) e Hyperion (iperspettrale)

Satellite EO-1 lanciato nel 2000. I dati disponibili hanno copertura geografica sporadica.
ALI: 9 bande multispettrali con risoluzione 30 m + banda pancromatica con risoluzione 10 m (vedi tabella).
Hyperion: più di 200 bande con risoluzione 30 m (>>> http://eo1.usgs.gov/sensors/hyperioncoverage)

Banda	λ in µm	Risoluzione spaziale (m)
MS - 1'	0,433-0,453	30
MS - 1 (blu)	0,45-0,515	30
MS - 2 (verde)	0,525-0,605	30
MS - 3(rosso)	0,63-0,69	30
MS - 4	0,775-0,805	30
MS - 4'	0,845-0,89	30
MS - 5'	1,2-1,3	30
MS - 5	1,55-1,75	30
MS - 7	2,08-2,35	30
Pan	0,50-0,68	10

Maggiori informazioni: http://eo1.usgs.gov/

Ricerca e download:
http://glovis.usgs.gov/
http://earthexplorer.usgs.gov/

Sentinel-2

I satelliti Sentinel dell'ESA (European Space Agency) costituiscono la componente spaziale del programma Copernicus di osservazione della Terra per il monitoraggio Ambientale. In tale contesto i satelliti Sentinel-2 acquisiscono immagini multispettrali della superficie terrestre nelle lunghezze d'onda del visibile e dell'infrarosso riflesso. Il primo satellite, Sentinel-2A, è stato lanciato il 23 giugno 2015; il lancio del secondo, Sentinel-2B, è previsto verso la metà del 2016.
I satelliti Sentinel-2 sono equipaggiati con lo strumento MSI (MultiSpectral Instrument) in gradi di acquisire 4 bande nel visibile e vicino infrarosso con risoluzione spaziale 10 m, 6 bande nell'infrarosso con risoluzione spaziale 20 m e 3 bande con risoluzione 60 m di cui una nel blu e due nell'infrarosso (vedi tabella).

Banda	λ centrale (nm)	Bandwidth (nm)	Risoluzione spaziale (m)
1	443	20	60
2	490	65	10
3	560	35	10
4	665	30	10
5	705	15	20
6	740	15	20
7	783	20	20
8	842	115	10
8a	865	20	20
9	945	20	60
10	1380	30	60
11	1610	90	20
12	2190	180	20

I dati Sentinel-2 possono essere scaricati gratuitamente, previa registrazione, dall'apposito portale dell'ESA: Sentinel Scientific Data Hub (https://scihub.copernicus.eu/). I dati in files compressi .zip pesano 5-6 GB.

Maggiori informazioni:
Sentinel-2, download e struttura dei dati
https://sentinel.esa.int/web/sentinel/user-guides/sentinel-2-msi
https://sentinel.esa.int/web/sentinel/missions/sentinel-2
https://en.wikipedia.org/wiki/Sentinel-2

Confronto delle caratteristiche spettrali di ASTER, Landsat (7 e 8) e Sentinel-2:

Confronto delle caratteristiche spettrali di ASTER, Landsat e Sentinel-2

OrbView-3

Il satellite OrbView-3 della GeoEye fu lanciato nel 2003 e rimase operativo fino al 2007. È stato uno dei primi satelliti con scopi commerciali in grado di acquisire immagini ad alta risoluzione (1 m per la banda pancromatica, 4 m per il multispettrale).

Banda	λ in µm	Risoluzione spaziale (m)
1 (blu)	0,450-0,520	4
2 (verde)	0,502-0,600	4
3 (rosso)	0,625-0,695	4
4 (vicino infrarosso)	0,760-0,900	4
Pancromatico	0,450-0,900	1