Le recenti prospettive di investigazione del Telerilevamento stanno conducendo ad uno sviluppo sempre maggiore dei sensori iperspettrali. Il Telerilevamento Iperspettrale, anche conosciuto come spettroscopia è una tecnologia relativamente nuova che attualmente viene approfondita da ricercatori e scienziati con particolare interesse all’individuazione e identificazione di minerali, vegetazione terrestre, materiali e ambienti di origine artificiale.
La spettroscopia tuttavia è stata adoperata in laboratorio da fisici e chimici per oltre 100 anni per il riconoscimento delle sostanze chimiche e della loro composizione. Infatti può essere usata per individuare le caratteristiche di assorbimento specifico dovute ai legami chimici nei solidi, liquidi o gas. Grazie allo studio dello spettro di emissione di un elemento in determinate condizioni fisiche si determina la “firma spettrale” la quale potrà poi essere usata nei processi inversi di riconoscimento.
Il concetto di telerilevamento iperspettrale è sorto nella metà degli anni 80 e da allora è stato usato ampiamente dai geologi per il rilevamento dei minerali e rocce. La rilevazione reale dei materiali dipende dalla copertura spettrale, dalla risoluzione e dal rapporto segnale-rumore dello spettrometro stesso, oltre che della densità del materiale e dalle caratteristiche di assorbimento per quel materiale nella regione di lunghezza d’onda misurata. Tale tecnica unisce “l’imaging” e la spettroscopia in un singolo sistema che include spesso grandi insiemi di dati e richiede dunque nuovi metodi di lavorazione e studio.
Gli insiemi di dati di origine iperspettrale si compongono generalmente di circa 100 – 200 fasce spettrali di larghezze di banda relativamente strette (5-10 nm), mentre, gli insiemi di dati multispettrali si compongono solitamente di circa 5-10 fasce di larghezze di banda relativamente grandi (70-400 nm). Tali immagini sono raccolte e rappresentate in genere come un cubo di dati colorato con le informazioni spaziali raccolte nel piano X-Y e le informazioni spettrali rappresentate lungo la Z. E’ così possibile associare a ciascun elemento o composto un determinato cubo caratterizzato dalle informazioni specifiche.
SENSORE MIVIS
Il sensore iperspettrale MIVIS (Multispectral Infrared and Visible Imaging Spectrometer) prodotto dalla ditta statunitense Daedalus, dal 1994, è di proprietà del consiglio Nazionale delle Ricerche (CNR).
Il MIVIS è un sistema a scansione che opera con un’elevata risoluzione spaziale e spettrale facilmente adattabile a bordo di aerei e piattaforme volanti. Si tratta di uno strumento modulare, costituito da quattro spettrometri che riprendono simultaneamente la radiazione proveniente dalla superficie terrestre nel visibile (20 bande tra 0,43 e 0,83 micron), nell’infrarosso vicino (8 bande tra 1,15 e 1,55 micron), nell’infrarosso medio (64 bande tra 2,0 e 2,5 micron) e nell’infrarosso termico (10 bande tra 8,2 e 12,7 micron) per un totale di 102 canali.
La ripresa simultanea di un alto numero di canali con un’alta risoluzione spettrale e spaziale, richiede l’utilizzo di una tecnologia molto avanzata per le ottiche e per i sensori, ma pone ovviamente notevoli problemi per il trattamento e la registrazione della grande quantità di dati prodotta.
Specifiche tecniche MIVIS:
• CAMPO DI VISTA ISTANTANEO (IFOV)
2.0 milli-radianti
• CAMPO DI VISTA DIGITALIZZATO
71.059°
• VELOCITA’ DI SCANSIONE (scan/sec)
25, 16.7, 12.5, 8.3, 6.25
• PRECISIONE DELLA DIGITALIZZAZIONE
Digitalizzazione dei dati in 12 bit per pixel, +.- bit significativo
• POTENZA RICHIESTA
28 +,- 3 VDC, 80 ampere massimo
Applicazioni
Ecco alcune fra le maggiori applicazioni che possono trarre vantaggio dal telerilevamento iperspettrale.
• Atmosfera: vapor d’acqua, nubi, aerosoli
• Ecologia: clorofilla, umidità fogliare, cellulosa, pigmenti, lignina
• Geologia: minerali e tipi di suolo
• Acque Costiere : clorofilla, fitoplancton, materiali organici in decomposizione, sedimenti in sospensione
• Neve/Ghiaccio: copertura nevosa, dimesione dei grani, fusione
• Incendi Boschivi: temperature dei sub-pixel, fumo
• Commerciale: esplorazione dei minerali, produzioni agricole e forestali.
Fonti: www.nasa.gov
