Programma del Corso - Dipartimento di Elettronica Applicata

Università degli Studi Roma Tre
Corso di Laurea in Ingegneria elettronica
Programma del Corso di Telerilevamento ambientale (6 CFU)
Docente: Cristina Ponti
Anno Accademico 2014-2015
Introduzione al Telerilevamento ambientale. Il ruolo del Telerilevamento da satellite e da terra per il
monitoraggio dell’ambiente terrestre e dell’atmosfera. Lo spettro elettromagnetico e le principali tecniche
di Telerilevamento.
Grandezze radiative misurate dai sensori e radiazione termica. Parametri di interazione della radiazione
con mezzi naturali: intensità di radiazione, irradianza, eccitanza, brillanza, brillanza spettrale. Emissione di
corpo nero: legge di Planck, legge di Stefan-Boltzmann, legge di Wien. Emissione di corpo reale: emissività.
Assorbività, legge di Kirchoff. Parametri d’interazione della radiazione elettromagnetica con oggetto
singolo. Parametri di interazione volumetrici e parametri di interazione superficiali. Superficie lambertiana
e speculare. Riflessione e trasmissione da interfaccia piana e da strato dielettrico. Equazione del
trasferimento radiativo. Soluzione in mezzi non diffondenti o poco diffondenti ed applicazione alla
radiometria alle microonde.
Telerilevamento passivo a microonde dell’atmosfera. Composizione dell’atmosfera. Modelli per
temperatura, densità di vapore, pressione. Meccanismi di interazione delle onde elettromagnetiche con
l’atmosfera: assorbimento ed emissione da gas atmosferici, diffusione da particelle atmosferiche.
Determinazione di parametri atmosferici dall’alto e dal basso: profili verticali di temperatura e di vapore.
Stima del tasso di precipitazione. Telerilevamento dell’atmosfera da lembo.
Telerilevamento passivo a microonde della superficie terrestre. Proprietà emissive e riflettive del terreno
nudo e vegetato. Effetti di rugosità ed umidità. Misure di umidità del suolo. Proprietà emissive e riflettive
della superficie marina. Misure di Sea Surface Temperature, salinità, velocità del vento.
Radiometri per Telerilevamento passivo a microonde. Caratterizzazione del rumore di un sistema.
Principio di funzionamento di un radiometro: temperatura di antenna. Il radiometro a potenza totale.
Scansione e puntamento nei radiometri: scansione along track, scansione across track, scansione conica.
Risoluzione geometrica e radiometrica. Principio di indeterminazione per i radiometri.
Sensori attivi per il Telerilevamento a microonde. I radar per il Telerilevamento a microonde: generalità.
Principi di funzionamento del radar ad impulsi: misura della distanza. Equazione del radar. Portata radar e
portata strumentale. Lo scatterometro: funzionamento ed applicazioni. Scansione e risoluzione. Attuali
missioni satellitari per il Telerilevamento.
Testi consigliati
P. Ferrazzoli, “Introduzione al Telerilevamento ambientale”, Aracne, 1993.
G. Galati e A. Gilardini, “Tecniche e strumenti per il Telerilevamento ambientale”, Roma, 2000.
Dispense fornite dal docente su http://moodle2.ing.uniroma3.it/moodle/
Introduction to enviromental Remore Sensign. The role of Earth or Satellite based Remote Sensing for
monitoring the Earth’s surface and the atmosphere. The electromagnetic spectrum and the main Remote
Sensing techniques.
Parameters measured by the sensors and thermal emission. Parameters of interaction between radiation
and natural media. Blackbody emission: Planck law, Stephan-Boltzmann law, Wien law. Real body emission.
Emissivity. Absorbivity. Kirchhoff law. Parameters of interaction with single object. Volumetric parameters
and surface parameters. Specular and Lambert surface. Reflection and transmission by plane surface a
dielectric slab. Radiative transfer equation. Solution in low-scattering or not-scattering media and its
application to microwave radiometry.
Microwave passive Remote Sensing of the Earth surface. Emission and reflective properties of bare and
vegetated soil. Effects of roughnesses and water content. Measures of soil water content. Emission and
reflective proparties of the sea surface. Measurem,ents of Sea Surface Temperature, salinity, and wind
speed. Emission and reflective properties of snow and ice.
Microwave passive Remote Sensing of the atmosphere. Composition of the atmosphere. Models of
temperature, water vapor, and pressure. Mechanisms of interaction of the electromagnetic waves with the
atmosphere: absorption and emission from atmospheric gas, scattering by atmospheric particles.
Atmospheric parameters from ground of satellite: vertical profiles of temperature and water vapor. Rainfall
rate. Limb sounding of the atmosphere.
Radiometers for microwave passive Remote Sensing. System noise. Fundamentals of a radiometer:
antenna temperature. Examples of radiometers: total power radiometer, Dicke radiometer. Scanning and
tracking in radiometer: along-tracck- and across-track scanning, conical scanning. Geometric and
radiometric resolution.
Active sensors for Microwave Remote Sensing. Radar for microwave Remote Sensing: generalities. Radar
equation. Pulsed Radar: measurement of the radial distance. Radar equation. Scatterometer: principles and
applications. Scanning and resolution. Present satellite missions for Remote Sensing.