Selezione delle immagini SAR satellitari

3.5.1 Fattori condizionanti

Ogni immagine derivata dai sensori SAR ERS e ENVISAT (configurazione narrow swath) copre un territorio di circa 100x100 Km. Come nel caso delle coperture aeree tradizionali, anche le acquisizioni ERS-SAR sono realizzate lungo strisciate che corrispondono in pratica alla traccia del movimento del satellite (track).

Vista la disposizione dell’antenna (orientata a destra) e le caratteristiche delle orbite in corrispondenza del territorio calabrese, la direzione di vista è, approssimativamente, WNW in configurazione discendente e ENE in ascendente (Figura 61). Considerata buona la sensibilità della tecnica nella misura della componente dello spostamento lungo la direzione di vista del satellite, i versanti visti frontalmente, con la possibilità di misura quasi totale della componente del movimento a terra, saranno :

- quello esposti a Ovest (tra NW e SW) con acquisizioni in orbita discendente ; - quelli esposti a Est (tra NE e SE) con acquisizioni in orbita ascendente.

Nel caso in cui non ci siano ostacoli che creano “ombre” alla vista del satellite, è teoricamente possibile sorvegliare i siti utilizzando sulla stessa zona le due tipologie di acquisizione.

Figura 61. Schema relativo alla proiezione planimetrica della linea di vista del satellite.

I siti esposti a Nord o a Sud risultano invece i più problematici, poiché la componente del movimento del versante lungo la linea di vista del satellite potrebbe risultare ridotta. Infatti, la

maggior parte del movimento si produce parallelamente alla direzione dell’orbita e quindi non risulta ottimamente investigabile dal sistema.

L’elaborazione SAR interferometrica permette di derivare anche Modelli Digitali di Superficie (Digital Surface Model – DSM) attraverso coppie di acquisizioni SAR ad alta coerenza, o meglio acquisizioni “tandem”, con un giorno di intervallo. Generalmente, invece, le acquisizioni di una stessa zona si producono ogni 35 giorni. Bisogna tuttavia precisare che, i satelliti possono allontanarsi dalle loro orbite teoriche anche di diverse centinaia di metri e che il confronto tra due acquisizioni successive caratterizzate da orbite con distanza (baseline) inferiore a un centinaio di metri, non è sempre possibile. Perciò, non tutte le acquisizioni sono utilizzabili per il confronto reciproco. Dunque gli intervalli temporali sui cui in seguito controllare gli spostamenti possono essere anche di qualche mese e relative a diverse coppie di acquisizione.

Un altro fattore condizionante riguarda le condizioni meteorologiche al momento dell’acquisizione: anche se esistono metodologie sperimentali per correggere eventuali artefatti atmosferici, è sempre indicato verificare la similitudine delle condizioni tra due acquisizioni da confrontare.

3.5.2 Immagini selezionate

Considerando i fattori elencati nel paragrafo precedente è stata in un primo momento consultata la base di dati raccolti dai satelliti ERS-1/2 e ENVISAT fornita dall'European Space Agency e consultabile con il “ Deskviewer ” disponibile sul sito del consorzio Eurimage che gestisce la commercializzazione dei dati ERS e ENVISAT in Europa (http://www.eurimage.com/sitoitalia/DESCW/descw.html). Il software DESCW – Display Earth remote sensing Swath Coverage for Windows – permette la ricerca dei dati più adatti attraverso l’analisi di tutte le acquisizioni possibili. Le analisi si realizzano attraverso l’utilizzo di una carta geografica di riferimento e di dati relativi alle orbite dei satelliti. Sulle acquisizioni disponibili e relative allo stesso frame è possibile fare una selezione delle coppie di immagini con baseline inferiore ai 100 m. Si sono così determinate tutte le acquisizioni centrate sulle zone scelte. Preliminarmente, si sono distinte due “serie” temporali d’interesse ai fini della ricerca (Figura 62):

- serie 1: dati ERS (Octobre 1998 - Aout 2000), Track 451 – Frame 2825 ;

Figura 62. Copertura delle immagini satellitari SAR centrate sul territorio di studio Track 451, Frame 2825 (da DESCW).

Prima dell’acquisizione delle immagini si è proceduto ad un’ulteriore analisi dell’esposizione dei versanti con l’utilizzo di un Modello Digitale del Terreno messo a disposizione dal Centro Cartografico Regionale (Figura 63). A completamento di questa ricerca si è proceduto all’analisi dei dati meteorologici relativi alla zona. Ciò per facilitare la selezione di immagini SAR per date in cui la copertura nuvolosa e le condizioni climatiche non ponevano ulteriori problemi alla fase del processing.

Figura 63. Mappa di esposizione dei versanti per il territorio investigato.

La mappa rappresenta, in scala di colore, le orientazioni dei versanti relativi alla zona oggetto dello studio. LT e VV indicano rispettivamente le città di Lamezia Terme e Vibo Valentia.

In pratica, l’effetto della pioggia può influire molto negativamente sul parametro “coerenza” soprattutto per uno studio che ha come obiettivo la detezione di modeste deformazioni del terreno.

Deve essere sottolineato che i frame relativi al periodo autunno 2000 - primavera 2004 non sono stati acquisiti anche a causa di problematiche tecniche legate all’acquisizione di dati proprio del satellite ERS e ai problemi che hanno caratterizzato il satellite ENVISAT all’inizio della sua missione con conseguente insufficiente qualità delle immagini prodotte. La ricerca nell’archivio ESA si è conclusa con la scelta dell’orbita discendente caratterizzata dal maggiore numero di acquisizioni. Si è optato per l’utilizzo di immagini discendenti al fine di ridurre gli effetti di “foreshortening” e per avere dati più sensibili agli spostamenti presunti. La scelta è caduta sulle seguenti scene (Figura 64):

- serie 1 ERS (1993-2000) Track 451 – Frame 2817-2835, track discendente; - serie 2 ENVISAT (2004-2005) Track 451 – Frame 2825, track discendente ;

Figura 64. Copertura delle immagini satellitari SAR centrate sul territorio di studio Track 451, Frame 2817, 2835 (da DESCW).

I dati selezionati, in totale 43 immagini ERS e 7 ENVISAT, coprono in totale un periodo che va dall’inizio del 2003 alla fine del 2005 (allegato VII). L’acquisto delle immagini satellitarie ERS ed ENVISAT è stato oggetto di una proposta “Category 1” presentata all’Agenzia Spaziale Europea (ESA). Previo vaglio scientifico della stessa Agenzia, Category 1 consente di acquisire convenientemente immagini SAR utilizzate a scopo di ricerca. Accettata e identificata con ID

C1P.4815, la proposta utilizzata per questa tesi è consultabile sul sito dell’ESA (http://eopi.esa.int/esa/esa), (allegato VI).

Essa concerne 100 immagini SAR corrispondenti ai frame precedentemente indicati. L’analisi ha portato alla scelta del formato SLC ritenuto il più conveniente per lo scopo del progetto. Come anticipato, la scelta delle immagini è stata fatta considerando diversi criteri : baseline perpendicolare ridotta, influenza della stagionalità, ecc. Relativamente alla stagionalità, le immagini sono state scelte cercando di assicurare, quando possibile, un campionamento trimestrale con lo scopo di mettere in evidenza eventuali stagionalità dei movimenti.

3.6 Conclusioni

La seppur breve descrizione geologico-geomorfologica delle aree di studio, mette in evidenza l’interesse strategico delle stesse e la fragilità di un territorio su cui la futura pianificazione urbana e infrastrutturale dovrà essere molto attenta. Anche se per le zone non esiste sufficiente materiale scientifico e non sono stati disponibili dati di monitoraggio, durante la redazione dell’ultimo Piano di Assetto Idrogeologico della Regione Calabria sono state individuate e catalogate alcune zone ad elevato rischio idrogeologico.

Essendo una delle finalità di questa tesi il voler rendere disponibili i dati derivati dall’analisi interferometrica SAR al fine di migliorare la conoscenza dei siti investigati, l’ottimale scelta dei dati da utilizzare non poteva prescindere dall’attenta valutazione dei fattori condizionanti la tecnica e dei problemi operativi esistenti sulle specifiche aree di studio. Nelle ricerche che prevedono l’utilizzo delle tecniche d’interferometria SAR da satellite, la completa conoscenza di tutti i fattori che possono condizionare il risultato (es: rilievo, esposizione, uso del suolo, clima, ecc.) così come quelli propri del sistema (angolo d’incidenza, orbite, ecc) sono fondamentali per l’efficace selezione delle immagini. La redazione di proposte (ESA-CAT 1) che oggi consentono, per scopi di ricerca, di contenere i costi elevati dei dati SAR così come l’utilizzo di software specifici per verificare la disponibilità e l’ordine delle immagini sono da considerarsi parti rilevanti del lavoro ed a cui si deve necessariamente consacrare una parte del tempo previsto per la ricerca.