Implementazione di algoritmi per la stima della coerenza multitemporale di immagini S.A.R.

INTRODUZIONE Con il termine Telerilevamento (in inglese Remote Sensing) si definisce un insieme di tecniche di osservazione a distanza, in cui non c’è contatto tra lo strumento di osservazione e l’oggetto osservato. Il Telerilevamento della superficie terrestre dallo spazio, ad esempio, viene eseguito tramite l’interazione della radiazione elettromagnetica alle diverse lunghezze d’onda (o frequenze) e la superficie su cui essa incide. I sistemi di telerilevamento possono essere classificati in “attivi”, se lo strumento emette energia elettromagnetica ricevendone poi una frazione retrodiffusa dall'oggetto osservato; “passivi” se lo strumento è solo ricevente e misura l’energia elettromagnetica spontaneamente emessa dall'oggetto osservato. I sensori attivi sono detti RADAR, acronimo di Radio Detection And Ranging, quelli passivi Radiometri. Oltre alle tradizionali applicazioni (geografia, topografia e creazione di mappe tematiche), oggi i sensori SAR (Radar ad apertura sintetica), il nome è dovuto al fatto che si simula un’apertura più ampia di quella dell’antenna reale, vengono utilizzati in settori come l'oceanografia, lo studio delle foreste, l'agricoltura, la pianificazione urbana, le scienze ambientali nonchè la previsione e la quantificazione di disastri naturali. Il mio lavoro di tesi, è stato svolto presso la società Svizzera SARMAP, che si occupa di telerilevamento (remote sensing), ed in particolare, di realizzare e fornire un innovativo e sofisticato, ma semplice, prodotto software, dedicato alla generazione di informazioni digitali riguardo la gestione e valutazione dei rischi naturali della Terra e delle risorse ambientali. L'obiettivo è stato quello di implementare algoritmi, ovvero scrivere i passi del programma mediante linguaggio C++.Tutto questo per effettuare la stima della coerenza multitemporale relativa a diversi set di immagini ottenute mediante Radar SAR. In particolare, per ogni dataset, si sono effettuate due tipi di stima. Una prima stima è stata effettuata solo ad immagini equispaziate nel tempo, fornendo quindi una matrice di coerenza regolare, successivamente si sono considerate tutte le immagini a disposizione, fornendo quindi una matrice totale, non regolare nel tempo. Le matrici di coerenza forniscono un modo compatto per controllare le proprietà di correlazione di un set di dati (per un dato pixel).I punti scelti, come per esempio: edifici, vegetazione e acqua, sono ciò che caratterizza la zona osservata. Per entrambe le stime si sono poi calcolati la deviazione standard e la media, parametri che danno informazioni analitiche riguardo l'immagine di coerenza ottenuta, e i relativi grafici. Quando si effettua una combinazione interferometrica tra due immagini, si ottiene un sottoprodotto che viene detto COERENZA INTERFEROMETRICA. La coerenza interferometrica è una misura di quanto il bersaglio, o zona osservata, ha mantenuto costante la propria riflettività tra la prima e la seconda delle due immagini; in generale, quanto il bersaglio ha mantenuto le proprie caratteristiche nel tempo trascorso tra l’acquisizione delle due immagini. L'analisi dei cambiamenti tramite telerilevamento è una tecnica che si propone di comprendere i processi attivi sull'ambiente e le loro modalità d'azione. L'obiettivo richiede di separare i cambiamenti d'interesse da quelli non significativi. Questi ultimi comprendono il rumore caratteristico del sensore, le differenti condizioni di illuminazione, la presenza di nuvole e tutte le variazioni degli elementi presenti nell'immagine ma non attinenti allo studio. 5