Utilizzo delle bande dell’Infrarosso Termico in tecniche di remote sensing per applicazioni in ambito urbano

Alma Mater Studiorum – Università di Bologna

DOTTORATO DI RICERCA IN

INGEGNERIA GEOMATICA E DEI TRASPORTI

Ciclo XXIV

Settore Concorsuale di afferenza: 08/A4

Settore Scientifico disciplinare: ICAR/06

TITOLO TESI

Utilizzo delle bande dell’Infrarosso Termico in tecniche di

remote sensing per applicazioni in ambito urbano

Presentata da: Ing. Paolo Conte

Coordinatore Dottorato Relatore

Prof. Gabriele Bitelli Prof. Gabriele Bitelli

I n t r o d u z i o n e 1 . I l t e l e r i l e v a me n t o n e l l ’ I n f r a r o s s o T e r mi c o . F o n d a me n t i t e o r i c i 1 . 1 L ’i r r a g g i a me n t o : P l a n c k , Wi e n , S t e p h a n - B o l t z ma n n , K i r c h o f f 1 . 2 L ’i n t e r a z i o n e t ra r a d i a z i o n e e a t mo s f e r a : l e b a n d e M W I R e S W I R 1 . 3 L a t e r m o g r a f i a : c a r a t t e r i s t i c h e d e i s e n s o r i i n f r a r o s s i , f u n z i o n a l i t à d e l l e t e r m o c a m e r e , a p p l i c a z i o n i 1 . 4 L a r i s p o s t a s p e t t r a l e d e l s e n s o r e 2 . I l T e l e r i l e v a m e n t o T e r m i c o d a p i a t t a f o r m a s a t e l l i t a r e 2 . 1 C a r a t t e r i s t i c h e , p o t e n z i a l i t à e l i m i t i , s e n s o r i d i s p o n i b i l i 2 . 2 C a l c o l o d e l l a L S T e r u o l o d e l l ’e mi s s i v i t à 2 . 3 T e l e r i l e v a m e n t o t e r m i c o s a t e l l i t a r e i n a r e a u r b a n a 2 . 4 I l f e n o me n o d e l l ’ U r b a n H e a t I s l a n d 2 . 5 S p e r i me n t a z i o n e s u l l ’a r e a u r b a n a d i B o l o g n a 3 . I l T e l e r i l e v a m e n t o T e r m i c o d a p i a t t a f o r m a a e r e a 3 . 1 C a r a t t e r i s t i c h e e c a m p i d ’ a p p l i c a z i o n e 3 . 2 I l m o d e l l o d i c o r r e z i o n e i n t e r n a d e l l e t e r m o c a m e r e

3 . 3 L ’i n f l u e n z a d e l l ’a t mo s f e r a s u l l e i mma g i n i t e r mi c h e a e r e e

3 . 4 I l r u o l o d e l l ’e mi s s i v i t à e d e l l o S k y V i e w F a c t o r

4 . I l c a l c o l o d e l l a t e m p e r a t u r a s u p e r f i c i a l e d e l l e c o p e r t u r e e d i l i z i e t r a m i t e t e r m o g r a f i a a e r e a 4 . 1 I l p r o g e t t o C e n t r a l E u r o p e E n e r g y c i t y 4 . 2 I r i l i e v i a e r e i e t e r r e s t r i : s t r u m e n t i e m o d a l i t à o p e r a t i v e 4 . 3 L a s p e r i me n t a z i o n e s u l l ’a r e a u rb a n a d i T r e v i s o 4 . 3 . 1 O p e r a z i o n i p r e l i m i n a r i 4 . 3 . 2 G e o c o d i f i c a e c o r r e z i o n e g e o m e t r i c a 4 . 3 . 3 C a l c o l o d e l l a r a d i a n z a t e o r i c a a l s e n s o r e 4 . 3 . 4 C o r r e z i o n e r a d i o m e t r i c a d e l m o s a i c o e c a l c o l o d e l l a t e m p e r a t u r a s u p e r f i c i a l e 4 . 3 . 5 C o r r e z i o n e r a d i o m e t r i c a d e l m o s a i c o e c a l c o l o d e l l a t e m p e r a t u r a s u p e r f i c i a l e 5 . C o n c l u s i o n i 6 . B i b l i o g r a f i a A L L E G A T I

1 I n t r o d u z i o n e L a t e r mo g r a f i a , o v v e r o l ’a c q u i s i z i o n e e d e l a b o r a z i o n e d i i m m a g i n i d i g i t a l i a c q u i s i t e d a s e n s o r i o p e r a n t i n e l l a r e g i o n e s p e t t r a l e d e l l ’I n f r a r o s s o T e r mi c o , p e r me t t e l ’a c q u i s i z i o n e a d i s t a n z a d i i n f o r m a z i o n i s u l l o s t a t o t e r m i c o d e l l e s u p e r f i c i o s s e r v a t e . I n u n a r e c e n t e l e t t e r a a l P r e s i d e n t e d e g l i S t a t i U n i t i ( H a y e t a l . , 2 0 1 1 ) u n c o n s o r z i o d i 4 7 p a r t n e r s i n d u s t r i a l i h a r i c h i e s t o c h e l ’a mmi n i s t r a z i o n e p u b b l i c a a d o t t i s t r a t e g i e p e r fo r n i r e a i c i t t a d i n i e a i p r o p r i e t a r i d i a b i t a z i o n i d e l l e i n f o r m a z i o n i f r u i b i l i s u l l ’ u t i l i z z o e l o s p r e c o d ’ e n e r g i a n e g l i e d i f i c i , i n m o d o d a a t t i v a r s i p e r mi g l i o r a r n e l ’e f f i c i e n z a e n e rg e t i c a s u l a r g a s c a l a ; i l t e l e r i l e v a m e n t o t e r m i c o d a p i a t t a f o r m a a e r e a è u n o s t r u m e n t o c h e o f f r e u n a v i s i o n e s i n o t t i c a a n c h e d i g r a n d i a r e e , e s i o f f r e c o m e p o s s i b i l e c a n d i d a t o a l l a r e a l i z z a z i o n e d i q u e s t o o b i e t t i v o . L ’u t i l i z z o d e l l e b a n d e s p e t t r a l i d e l l ’I n f r a r o s s o c o mb i n a t o a l l e o d i e r n e t e c n i c h e d i t e l e r i l e v a m e n t o m o s t r a p o t e n z i a l i t à f i n o a d a l c u n i a n n i f a i n i m m a g i n a b i l i i n s v a r i a t i c a m p i d ’ a p p l i c a z i o n e e p e r m e t t e a n a l i s i a n c h e s u a r e e p i u t t o s t o v a s t e e a c o s t i r e l a t i v a m e n t e c o n t e n u t i . I l p r e s e n t e l a v o ro , f r u t t o d e l l ’e s p e r i e n z a t r i e n n a l e d i d o t t o r a t o i n I n g e g n e r i a G e o m a t i c a e d e i T r a s p o r t i p r e s s o i l D i p a r t i m e n t o d i I n g e g n e r i a C i v i l e , A m b i e n t a l e e d e i M a t e r i a l i d e l l ’ A l m a M a t e r S t u d i o r u m , t r a t t a d i a s p e t t i e a p p l i c a z i o n i d e l l e t e c n i c h e e t e c n o l o g i e d i t e l e r i l e v a me n t o b a s a t e s u l l ’u t i l i z z o d e l l e b a n d e s p e t t r a l i d e l l ’I n f r a r o s s o t e r mi c o . S o n o s t a t i e s a m i n a t i i d i v e r s i c a m p i d ’ a p p l i c a z i o n e p e r i q u a l i v e n g o n o u t i l i z z a t i s e n s o r i t e r m i c i , e s o n o s t a t e e f f e t t u a t e a l c u n e s p e r i m e n t a z i o n i d i t e r m o g r a f i a r i g u a r d a n t i i n p a r t i c o l a r e i l f e n o me n o d e l l ’U r b a n H e a t I s l a n d e i l c a l c o l o d e l l a t e mp e r a t u r a

2 s u p e r f i c i a l e d e l l e c o p e r t u r e e d i l i z i e d a p i a t t a f o r m a a e r e a , f i n a l i z z a t o a l l a v a l u t a z i o n e d e l l e p r e s t a z i o n i e n e r g e t i c h e d e g l i e d i f i c i . I l p r i m o c a p i t o l o t r a t t a d e i f o n d a m e n t i t e o r i c i d e l t e l e r i l e v a m e n t o t e r m i c o , c o n l a d e s c r i z i o n e d e l l e l e g g i f o n d a m e n t a l i c h e r e g o l a n o l o s c a m b i o d i c a l o r e p e r i r r a g g i a m e n t o ( P l a n c k , W i e n , S t e p h a n B o l t z a m a n n , K i r c h o f f ) , l a d e s c r i z i o n e d e i s e n s o r i t e r m i c i , d e l l e t e r mo c a me r e e d e l l e l o r o c a r a t t e r i s t i c h e , l ’e v o l u z i o n e r e c e n t e d e l l a t e c n o l o g i a , l ’e l e n c o d e i v a ri c a mp i d ’a p p l i c a z i o n e p e r c u i i l t e l e r i l e v a m e n t o t e r m i c o è s t a t o u t i l i z z a t o c o n s u c c e s s o . N e i c a p i t o l i s u c c e s s i v i v e n g o n o d e s c r i t t i g l i a s p e t t i , l e p e c u l i a r i t à e l e p o t e n z i a l i t à o f f e r t e d a i s e n s o r i o p e r a n t i n e l l ’i n f r a ro s s o t e r m i c o i n b a s e a l l a p i a t t a f o r m a s u c u i o p e r a n o : e s s i p o s s o n o e s s e r e u t i l i z z a t i i n f a t t i p e r a c q u i s i z i o n i s a t e l l i t a r i , a e r e e o t e r r e s t r i , e l a l o r o a p p l i c a b i l i t à ( c o m e g l i a l g o r i t m i u t i l i z z a t i d i v o l t a i n v o l t a p e r i d i v e r s i t i p i d i s t u d i o ) d i p e n d e a p p u n t o d a l t i p o d i s e n s o r e , d a l l e s u e s p e c i f i c h e t e c n i c h e e d a l l o s t a t o d ’e v o l u z i o n e d i t e c n i c h e p e r l o s p e c i f i c o t i p o d i a n a l i s i . I l s e c o n d o c a p i t o l o t r a t t a d e l t h e r m a l r e m o t e s e n s i n g d a p i a t t a f o r m a s a t e l l i t a r e , e d i n p a r t i c o l a r e d e l l e a p p l i c a z i o n i f i n a l i z z a t e a l l a m i s u r a d e l l a t e m p e r a t u r a a l s u o l o d a o s s e r v a z i o n i r e m o t e e d e l l a m o d e l l a z i o n e d e g l i s c a m b i e n e r g e t i c i c h e a v v e n g o n o s u l l a s u p e r f i c i e t e r r e s t r e i n b a s e a l l ’ o s s e r v a z i o n e d e l l a r a d i a n z a e m e s s a d a g l i o g g e t t i a l s u o l o . V e n g o n o i n i z i a l m e n t e d e s c r i t t i i p r i n c i p a l i s e n s o r i s a t e l l i t a r i o p e r a n t i n e l l e b a n d e d e l l ’I n f r a r o s s o , g l i a l g o r i t mi d i c a l c o l o d e l l a L a n d S u r f a c e T e m p e r a t u r e m a g g i o r m e n t e d i f f u s i , v i e n e a n a l i z z a t o i l r u o l o d e l l ’e mi s s i v i t à e i d i v e r s i me t o d i p e r l a s u a s t i ma d a i mma g i n e s a t e l l i t a r e , e l e n c a n d o l i m i t i e p o t e n z i a l i t à d i q u e s t o t i p o d i a p p l i c a z i o n i . L a s e c o n d a p a r t e d e l c a p i t o l o t r a t t a p i ù s p e c i f i c a t a m e n t e d e l f e n o m e n o d e l l ’ i s o l a d i c a l o r e u r b a n o ( U r b a n

3 H e a t I s l a n d ) , d e s c r i v e n d o n e l e c a r a t t e r i s t i c h e p r i n c i p a l i , v a l u t a n d o l o s v i l u p p o d e l l e t e c n i c h e me d i a n t e l ’a n a l i s i d i d i v e r s i s t u d i e f f e t t u a t i a r i g u a r d o e d e s c r i v e n d o l a s p e r i m e n t a z i o n e e f f e t t u a t a s u l l ’a r e a u r b a n a d i B o l o g n a i n b a s e a d i mma g i n i t e r m i c h e s a t e l l i t a r i . S o n o s t a t e a t a l f i n e e l a b o r a t e d e l l e i m m a g i n i a c q u i s i t e n e l l ’I n f r a r o s s o t e r mi c o d a l s e n s o r e s a t e l l i t a r e A S T E R s u l l ’a r e a u r b a n a d i Bo l o g n a p e r v a l u t a r e l a p r e s e n z a d e l l a S U H I ( S u r f a c e U r b a n H e a t I s l a n d ) , o v v e r o d e l l ’ i n n a l z a m e n t o d e l l e t e m p e r a t u r e s u p e r f i c i a l i r i s p e t t o a l l o r o i n t o r n o r u r a l e : s o n o s t a t i a p p l i c a t i d i v e rs i a l g o r i t mi p e r l a s t i ma d e l l ’e mi s s i v i t à d e i p i x e l , e s o n o s t a t i q u i n d i c a l c o l a t i i v a l o r i d i t e m p e r a t u r a s u p e r f i c i a l e me d i a n t e l ’i n v e r s i o n e d e l l a l e g g e d i P l a n c k . D a l l ’a n a l i s i d e i r i s u l t a t i i l f e n o me n o d e l l ’U H I r i s u l t a e v i d e n t e p e r t u t t e l e d a t e c o n s i d e r a t e , a n c h e s e l a s u a i n t e n s i t à r i s u l t a d i d i f f i c i l e q u a n t i f i c a z i o n e e d i p e n d e d a l l ’ a l g o r i t m o u t i l i z z a t o . I l t e r z o c a p i t o l o t r a t t a d e l l a t e r m o g r a f i a e f f e t t u a t a d a p i a t t a f o r m a a e r e a : v e n g o n o d e s c r i t t i i s e n s o r i d i s p o n i b i l i e l e l o r o c a r a t t e r i s t i c h e , l e d i f f e r e n z e p r i n c i p a l i r i s p e t t o a l l a t e r m o g r a f i a s a t e l l i t a r e , g l i a l g o r i t m i d i c o r r e z i o n e i n t e r n a u t i l i z z a t i d a l l e t e r m o c a m e r e c o m m e r c i a l i . V e n g o n o i n o l t r e a n a l i z z a t i l ’ i n f l u e n z a d e l l ’a t mo s f e r a e l a mo d e l l a z i o n e d e i s u o i e f f e t t i s u l l a r a d i a n z a r i l e v a t a , i l r u o l o d e l l ’ e m i s s i v i t à d e l l e s u p e r f i c i c o n d i v e r s i m e t o d i u t i l i z z a t i p e r l a s u a v a l u t a z i o n e . V i e n e i n f i n e e f f e t t u a t a l ’a n a l i s i c r i t i c a d i a l c u n e a p p l i c a z i o n i s i mi l i d i s p o n i b i l i i n l e t t e r a t u r a , c e r c a n d o d i s t a b i l i r e m e t o d i e a l g o r i t m i o t t i m a l i p e r q u e s t o t i p o d i r i c e r c a . I l q u a r t o c a p i t o l o t r a t t a n e l d e t t a g l i o l a m i s u r a d e l l a t e m p e r a t u r a s u p e r f i c i a l e d e l l e c o p e r t u r e e d i l i z i e d a i m m a g i n i t e r m i c h e a e r e e , a t t i v i t à p r e v i s t a n e l l ’ a m b i t o d e l p r o g e t t o e u r o p e o E n e r g y C i t y d e l q u a l e v e n g o n o i n i z i a l m e n t e d e s c r i t t e l e f i n a l i t à , l e f a s i o p e r a t i v e , l e c i t t à c o i n v o l t e e i p a r t n e r c h e n e f a n n o p a r t e .

4 S o n o s u c c e s s i v a m e n t e d e s c r i t t i g l i s t r u m e n t i d i s p o n i b i l i , l e m o d a l i t à d i r i l i e v o a e r e o e t e r r e s t r e e i d a t i a g g i u n t i v i n e c e s s a r i p e r l ’ i mp l e me n t a z i o n e d e l s i s t e ma G e o w e b f i n a l i z z a t o a l l a v a l u t a z i o n e d e l l e p r e s t a z i o n i e n e r g e t i c h e d e g l i e d i f i c i . L ’ u l t i m a p a r t e d e l c a p i t o l o è d e d i c a t a a l l a s p e r i m e n t a z i o n e d e l l e t e c n i c h e s u l l a c i t t à d i T r e v i s o , s u c u i è s t a t a c r e a t a u n a m a p p a d i B r i g h t n e s s T e m p e r a t u r e a p a r t i r e d a i m m a g i n i t e r m i c h e a c q u i s i t e d a p i a t t a f o r ma a e r e a d u ra n t e l ’i n v e rn o d e l 2 0 1 0 . L e i mma g i n i , p r e c e d e n t e me n t e o r t o r e t t i f i c a t e e mo s a i c a t e d a l l ’I s t i t u t o d i O c e a n o g r a f i a e G e o f i s i c a S p e r i m e n t a l e d i T r i e s t e , s o n o s t a t e e l a b o r a t e p e r c o r r e g g e r e a l c u n i e r r o r i g e o m e t r i c i r e s i d u i e p e r l a c o r r e z i o n e d e g l i e f f e t t i a t m o s f e r i c i , a l f i n e d i c r e a r e m a p p e g e o r i f e r i t e d i t e m p e r a t u r a s u p e r f i c i a l e d i c o r p o n e r o . L ’a c c u r a t e z z a d e l l e c o r r e z i o n i e f f e t t u a t e è s t a t a v a l u t a t a u t i l i z z a n d o c o m e d a t i d i v e r i t à a t e r r a l e m i s u r a z i o n i e f f e t t u a t e d u r a n t e i r i l i e v i t e r m o g r a f i c i t e r r e s t r i c o n t e m p o r a n e i a l l e a c q u i s i z i o n i a e r e e . L e m a p p e d i t e m p e r a t u r a s u p e r f i c i a l e d e l l e c o p e r t u r e v e r r a n n o u t i l i z z a t e ( a s e g u i t o d e l l a c o r r e z i o n e p e r g l i e f f e t t i d e l l ’e mi s s i v i t à d e l l e c o p e r t u r e ) i n c o mb i n a z i o n e c o n u n m o d e l l o e n e r g e t i c o s v i l u p p a t o d a a l t r i p a r t n e r d e l p r o g e t t o p e r l a c r e a z i o n e d i u n o S D S S ( S p a t i a l D e c i s i o n S u p p o r t S y s t e m ) i n a m b i t o G I S , f i n a l i z z a t o a l l a v a l u t a z i o n e d e l l e p r e s t a z i o n i e n e r g e t i c h e d e g l i e d i f i c i e a l l a r i d u z i o n e d e l l a p r o d u z i o n e d i C O2.

5 1 . I l t e l e r i l e v a m e n t o n e l l ’ I n f r a r o s s o T e r m i c o . F o n d a m e n t i t e o r i c i 1 . 1 L ’ i r r a g g i a me n t o : P l a n c k, W i e n , S t e p h a n - B o l t z ma n n , K i r c h o f f I l t r a s p o r t o d i e n e r g i a t r a i c o r p i a v v i e n e p e r c o n d u z i o n e , c o n v e z i o n e e i r r a g g i a m e n t o . L a c o n o s c e n z a d e l l a t e m p e r a t u r a d e g l i o g g e t t i a l s u o l o i n t e r e s s a d i v e r s i s e t t o r i d e l l a m o d e l l i s t i c a a mb i e n t a l e , c o me l ’a n a l i s i d e g l i s c a mb i d ’a c q u a e e n e r g i a t r a l e s u p e r fi c i e l ’a t mo s f e r a , i s i s t e mi n u me r i c i d i p r e v i s i o n e me t e r e o l o g i c a , l a c i r c o l a z i o n e d e l l e ma s s e d ’a c q u a n e g l i o c e a n i , e g l i s t u d i s u i c a m b i a m e n t i c l i m a t i c i ( B r i v i o e t a l . , 2 0 0 6 ) . L ’a n a l i s i d e l l a ra d i a z i o n e e me s s a o r i f l e s s a d a g l i o g g e t t i ( e d e l l a l o r o i n t e r a z i o n e c o n l ’a t mo s f e r a c i r c o s t a n t e ) i n u n a r e g i o n e d e l l o s p e t t r o e l e t t ro ma g n e t i c o d i v e r s a d a l v i s i b i l e , d o v e l ’i n t e n s i t à d i r a d i a z i o n e è s t r e t t a m e n t e c o r r e l a t a a l l a t e m p e r a t u r a e a l l e s u e v a r i a z i o n i , o f f r e l a p o s s i b i l i t à d i a n a l i z z a r e s i a l e p r o p r i e t à t e r m i c h e e i n g e n e r a l e f i s i c o - c h i m i c h e d e i m a t e r i a l i c h e m o l t i p r o c e s s i t r a n s i t o r i l e g a t i a l l o s c a m b i o d i c a l o r e t r a s u p e r f i c i e a l l a t e m p e r a t u r a s t e s s a . E ’ i mp o r t a n t e s o t t o l i n e a r e c o me i l t e l e ri l e v a me n t o t e r mi c o n o n s i b a s i s u l l a m i s u r a r e m o t a d e l l a t e m p e r a t u r a d e g l i o g g e t t i , b e n s ì s u l l a r i l e v a z i o n e e m i s u r a z i o n e d a p a r t e d e l s e n s o r e d e l l a r a d i a z i o n e i n f r a r o s s a p r o v e n i e n t e d a e s s i c h e , u n a v o l t a n o t e l e c a r a t t e r i s t i c h e c h i m i c o - f i s i c h e d e g l i s t e s s i , p u ò e s s e r e c o r r e l a t a t r a m i t e r e l a z i o n i m a t e m a t i c h e b e n d e f i n i t e a l l a l o r o t e m p e r a t u r a s u p e r f i c i a l e . L a r a d i a z i o n e i n f r a r o s s a f u s c o p e r t a n e l 1 8 0 0 d a S i r . W i l l i a m H e r s c h e l : e g l i , p o n e n d o d e i t e r m o m e t r i i n c o r r i s p o n d e n z a d i o g n i c o l o r e d e t e r m i n a t o d a l l a s c o m p o s i z i o n e d e l l a l u c e b i a n c a m e d i a n t e u n p r i s m a ( f i g . 1 . 1 ) , c o n s t a t ò c h e l a t e m p e r a t u r a

6 m i s u r a t a p i ù a l t a s i t r o v a v a s u l l e f r e q u e n z e d e l r o s s o , m a c h e u n a t e m p e r a t u r a a n c o r a m a g g i o r e ( c h e c o r r i s p o n d e v a q u i n d i a l m a s s i m o t r a s f e r i m e n t o d i e n e r g i a ) e r a r i s c o n t r a b i l e a p p e n a o l t r e d i e s s e , i n c o r r i s p o n d e n z a d e l l a r a d i a z i o n e s u d e l l e f r e q u e n z e c h e a p p a r t e n e v a n o a q u e l l a r e g i o n e d e l l e s p e t t r o e l e t t r o m a g n e t i c o c h e v e n n e p o i d e n o mi n a t a a p p u n t o l ’” I n f r a r o s s o ” ( L a n z o n i , 2 0 1 0 ) . U n c o r p o a t e m p e r a t u r a m a g g i o r e d e l l o z e r o a s s o l u t o ( - 2 7 3 , 1 5 ° C ) e m e t t e r a d i a z i o n i e l e t t r o m a g n e t i c h e : l a q u a n t i t à d i r a d i a z i o n e e l a s u a d i s t r i b u z i o n e n e l l o s p e t t r o e l e t t r o m a g n e t i c o d i p e n d o n o p r i n c i p a l m e n t e d a l l a t e m p e r a t u r a d e l c o r p o e d a l l a s u a e m i s s i v i t à , a n c h ’e s s a v a ri a b i l e c o n l a l u n g h e z z a d ’o n d a . F i g . 1 . 1 – L ’ e s p e r i m e n t o d i S i r W i l l i a m H e r s c h e l P e r d e f i n i z i o n e , u n c o r p o r e a l e l a c u i e m i s s i v i t à è p a r i a u n o s u u n e s t e s o c a mp o d i l u n g h e z z e d ’o n d a è c h i a ma t o c o r p o n e r o p e r q u e l l e l u n g h e z z e d ’o n d a . P e r l a l e g g e d i P l a n c k l ’a mmo n t a r e d i e n e r g i a r a d i a n t e c h e v i e n e e me s s a d a u n c o r p o n e r o a d u n a d e t e r mi n a t a l u n g h e z z a d ’o n d a è f u n z i o n e d e l l a s u a t e m p e r a t u r a s e c o n d o l ’ e q u a z i o n e ( W i l l i a m s , 2 0 0 9 ) :

7 d o v e Mλ B B [ W * m- 2* m- 1] è l ’i r r a d i a n z a s p e t t r a l e d i c o rp o n e ro , o v v e r o l a p o t e n z a e m e s s a d a u n a s u p e r f i c i e e m i s s i v a u n i t a r i a p e r l u n g h e z z a d ’o n d a , h =6 , 6 2 * 1 0- 3 4 è l a c o s t a n t e d i P l a n c k [ J * s ] , c = 2 , 9 9 7 9 2 * 1 08 [ m * s- 1] è l a v e l o c i t à d e l l a l u c e n e l v u o t o , k = 1 , 3 8 * 1 0- 2 3 [ J * K- 1] è l a c o s t a n t e d i Bo l t z ma n n , λ è l a l u n g h e z z a d ’o n d a [ m] , T è l a t e mp e r a t u r a a s s o l u t a [ ° K ]. L a l e g g e d i P l a n c k c o n s e n t e a n c h e d i c a l c o l a r e l a d e n s i t à d i f l u s s o r a d i a n t e s p e t t r a l e Mλ [ W * m- 2* m- 1] p e r u n i t à d i s u p e r f i c i e e p e r u n i t à d i l u n g h e z z a d ’o n d a g e n e r a t a d a u n c o r p o r e a l e ( c a r a t t e r i z z a t o d a e mi s s i v i t à s p e t t r a l e ελ) c h e s i t r o v a a d u n a d e t e r m i n a t a t e m p e r a t u r a : L a r e l a z i o n e p r e c e d e n t e p u ò e s s e r e r i s c r i t t a i n f o r m a s e m p l i f i c a t a t r a mi t e l ’u s o d i 2 c o s t a n t i : c h e v a l g o n o r i s p e t t i v a m e n t e c1= 2 * π * h * c 2 = 3 , 7 4 1 3 * 1 08 [ W * m -2 * m- 4] e c2= c * h / k = 1 , 4 3 8 7 8 * 1 04 [ m * k ] . P e r c a l c o l a r e l a p o t e n z a [ W * m- 2] e m e s s a d a u n c o r p o i n u n c e r t o i n t e rv a l l o s p e t t ra l e c o mp r e s o t r a l e l u n g h e z z e d ’o n d a λ1 e λ2 è s u f f i c i e n t e i n t e g r a r e l a r e l a z i o n e p r e c e d e n t e i n q u e s t o i n t e r v a l l o ( B r i v i o e t a l . , 2 0 0 6 ) D a l l a p r e c e d e n t e s i e v i n c e c o me , s e l ’e mi s s i v i t à d e l c o rp o p u ò

8 e s s e r e c o n s i d e r a t a c o s t a n t e s u t u t t o l o s p e t t r o e l e t t r o m a g n e t i c o , l a p o t e n z a s p e t t r a l e e m e s s a d i p e n d e s o l a m e n t e d a l l a l u n g h e z z a d ’o n d a e d a l l a t e mp e r a t u r a . L a l e g g e d e l l o s p o s t a m e n t o d i W i e n i n v e c e d e s c r i v e l a l u n g h e z z a d ’o n d a a l l a q u a l e c o r r i s p o n d e i l ma s s i mo d e l l ’e n e r g i a e me s s a d a u n c o r p o n e r o , c h e r i s u l t a d i p e n d e r e s o l a m e n t e d a l l a s u a t e m p e r a t u r a ( B r i v i o e t a l . , 2 0 0 6 ) c o n λm a x i n m e T i n g r a d i K e l v i n . C o m e s i p u ò n o t a r e i n f i g . 1 . 2 d a l l a t e mp e r a t u ra d e l c o rp o d i p e n d e l a d i s t r i b u z i o n e d e l l ’e n e r g i a e m e s s a s u l l o s p e t t r o e l e t t r o m a g n e t i c o : u n c o r p o n e r o a 2 7 3 ° K ( ° C ) , o a n c h e a 3 7 3 ° K ( 1 0 0 ° C ) , n o n e m e t t e r a d i a z i o n i n e l l e l u n g h e z z e d ’o n d a d e l v i s i b i l e , me n t r e u n a l a mp a d i n a a i n c a n d e s c e n z a ( c o n t e m p e r a t u r a d i c i r c a 3 0 0 0 ° K ) e m e t t e d e l l e r a d i a z i o n i c h e s o n o v i s i b i l i a l l ’o c c h i o u ma n o . F i g . 1 . 2 - D i s t r i b u z i o n e s p e t t r a l e d e l l a r a d i a n z a p e r c o r p i n e r i a d i v e r s a t e m p e r a t u r a ( d a W i l l i a m s , 2 0 0 9 )

9 L ’e n e r g i a t o t a l e c h e v i e n e e me s s a d a u n c o r p o n e r o ( c o n e m i s s i v i t à u n i t a r i a ) n e l l ’ i n t e r o s p e t t r o e l e t t r o m a g n e t i c o s i o t t i e n e d a l l ’i n t e g r a z i o n e d e l l a l e g g e d i P l a n c k s u t u t t e l e l u n g h e z z e d ’o n d a ; q u e s t ’i n t e g ra z i o n e è n o t a c o me l e g g e d i S t e f a n - B o l t z m a n n : d o v e MB B ( W / m 2_{) è l ’e n e r g i a t o t a l e e me s s a , M} λ B B è l ’ e n e r g i a s p e t t r a l e e m e s s a ( W * m- 2* m- 1) , T ( ° K ) è l a t e m p e r a t u r a d e l c o r p o e ( W * m- 2* K- 4) = 5 , 6 7 0 * 1 0- 8 è l a c o s t a n t e d i S t e p h a n B o l t z m a n n . L a v a r i a z i o n e d e l l ’e mi t t a n z a d i c o r p o n e r o c o n l a t e mp e r a t u r a è m o s t r a t a g r a f i c a m e n t e i n f i g . 1 . 3 . F i g . 1 . 3 - E m i t t a n z a d i c o r p o n e r o a l v a r i a r e d e l l a t e m p e r a t u r a a s s o l u t a ( d a B r i v i o e t a l . , 2 0 0 6 ) L e s u p e r f i c i r e a l i n o n s o n o a b i t u a l m e n t e p e r f e t t i e m e t t i t o r i d i o n d e e l e t t r o ma g n e t i c h e ( c o rp i n e r i ) : i l r a p p o rt o t r a l ’e n e r g i a r a d i a n t e d i u n a s u p e r f i c i e r e a l e E r i s p e t t o a q u e l l a d i u n c o r p o n e r o a l l a s t e s s a t e m p e r a t u r a v i e n e d e f i n i t a c o m e e m i s s i v i t à ( A l l i s o n , 2 0 0 7 ) :

1 0 L ’e mi t t a n z a c o mp l e s s i v a Mc r d i u n a s u p e r f i c i e r e a l e s u t u t t o l o s p e t t r o e l e t t r o m a g n e t i c o v i e n e o t t e n u t a i n t e g r a n d o l a d e n s i t à d i f l u s s o r a d i a n t e s u t u t t e l e l u n g h e z z e d ’o n d a d a 0 a , o v v e r o : * N e l c a s o d i c o rp o g ri g i o , o v v e r o c o n e mi s s i v i t à ε c o s t a n t e p e r t u t t e l e l u n g h e z z e d ’o n d a , i l v a l o r e d e l l ’i r r a d i a n z a c o mp l e s s i v a è c a l c o l a b i l e t r a m i t e l a l e g g e d i S t e p h a n - B o l t z m a n n p e r i c o r p i g r i g i ( B r i v i o e t a l . , 2 0 0 6 ) : * L a l e g g e d i K i r c h o f f r e g o l a i n v e c e l ’i n t e ra z i o n e t r a u n a s u p e r f i c i e e l a r a d i a z i o n e i n c i d e n t e s u d i e s s a ( f i g . 1 . 4 ) : q u e s t ’u l t i ma v i e n e i n p a r t e ri f l e s s a ( E ) , i n p a r t e t r a s me s s a ( E ) e i n p a r t e a s s o r b i t a ( E ) ; s o l o l a f r a z i o n e d i r a d i a z i o n e e m e s s a è f u n z i o n e d e l l a t e m p e r a t u r a d e l l a s u p e r f i c i e . L a l e g g e d i K i r c h o f f s t a b i l i s c e c h e , p e r i l p r i n c i p i o d i c o n s e rv a z i o n e d e l l ’e n e r g i a : E s p r i m e n d o c o n i f a t t o r i a d i m e n s i o n a l i , , ( t r a s m i s s i v i t à , r i f l e t t i v i t à e d e m i s s i v i t à ) i r a p p o r t i t r a l a r a d i a z i o n e i n c i d e n t e e q u e l l a r i s p e t t i v a m e n t e t r a s m e s s a , r i f l e s s a e d e m e s s a , s i p u ò s c r i v e r e ( L a n z o n i , 2 0 1 0 ) : G e n e r a l m e n t e i m a t e r i a l i n a t u r a l i c h e c o m p o n g o n o l a s u p e r f i c i e t e r r e s t r e p r e s e n t a n o u n a t r a s m i s s i v i t à p a r i a z e r o n e l l e l u n g h e z z e d ’o n d a d e l l ’I n f r a r o s s o , e i n q u e s t o c a s o l a r e l a z i o n e p u ò e s s e re r i s c r i t t a c o m e I n f i n e , p e r K i r c h o f f l a q u a n t i t à d i e n e r g i a e m e s s a d a u n a

1 1 s u p e r f i c i e d e v e e g u a g l i a r e l ’ e n e r g i a a s s o r b i t a d a l l a s u p e r f i c i e ( i n t e r m i n i a d i m e n s i o n a l i = ) , e s i p u ò q u i n d i s c r i v e r e F i g . 1 . 4 – I n t e r a z i o n e t r a l a r a d i a z i o n e i n c i d e n t e e l a s u p e r f i c i e ( d a A l l i s o n , 2 0 0 7 ) N a t u r a l m e n t e l a r e l a z i o n e a p p e n a d e s c r i t t a d e v e t e n e r e c o n t o d e l l a d i s t r i b u z i o n e d e l l a r a d i a z i o n e a l v a r i a r e d e l l a f r e q u e n z a , e l ’u g u a g l i a n z a v a l e s o l o s e s i c o n s i d e r a l ’i n t e g r a l e d e l l ’e n e r g i a s u t u t t o l o s p e t t r o e l e t t r o m a g n e t i c o . I c o e f f i c i e n t i d i r i f l e s s i o n e , a s s o r b i m e n t o e t r a s m i s s i o n e v a r i a n o i n f u n z i o n e d e l l a n a t u r a c h i m i c o - f i s i c a e d e l g r a d o d i r u g o s i t à d e l l e s u p e r f i c i , e s o n o n a t u r a l me n t e v a r i a b i l i c o n l e l u n g h e z z e d ’o n d a , p e r c u i a l c u n i e l e m e n t i c o m e l a n e v e o l e n u v o l e p r e s e n t a n o a l t a r i f l e t t i v i t à n e l v i s i b i l e e s o n o i n v e c e p e r f e t t a me n t e o p a c h e n e l l ’i n f r a r o s s o ( B r i v i o e t a l . , 2 0 0 6 ) . O c c o r r e q u i n d i e v i d e n z i a r e c h e p e r l e s u p e r f i c i r e a l i è s e m p r e n e c e s s a r i o t e n e r e c o n t o d e l l a d i p e n d e n z a d i t u t t e l e g r a n d e z z e r a d i a t i v e d a l l a l u n g h e z z a d ’o n d a , p e r c u i l a r e l a z i o n e g e n e r a l e p e r i c o r p i r e a l i o p a c h i è l a s e g u e n t e ( B r i v i o e t a l . , 2 0 0 6 )

1 2 P e r q u a n t o r i g u a r d a l a p ro p a g a z i o n e d e l l ’e n e r g i a e l e t t ro ma g n e t i c a n e l l o s p a z i o , n e l c a s o d i u n mo d e l l o s f e r i c o l ’e mi t t a n z a è f u n z i o n e d e l l a r a d i a n z a d i r e z i o n a l e s e c o n d o l a r e l a z i o n e d o v e è l ’ a n g o l o s o l i d o c h e s o t t e n d e l ’ a r e a e l e m e n t a r e d A i n t e r e s s a t a d a l f l u s s o p r o v e n i e n t e d a l p u n t o Q ( f i g . 1 . 5 ) . F i g . 1 . 5 – I r r a d i a n z a p r o v e n i e n t e d a u n a s o r g e n t e p u n t i f o r m e Q c h e i n c i d e s u u n ’ a r e a e l e m e n t a r e d A ’ ( d a B r i v i o e t a l . , 2 0 0 6 ) T u t t e l e g r a n d e z z e f i s i c h e e s p r e s s e f i n o r a p o s s o n o q u i n d i e s s e r e d e f i n i t e i n t e r m i n i d i r a d i a n z a a n z i c h é d i p o t e n z a e m i s s i v a ; l a r a d i a n z a è l a p o t e n z a e m i s s i v a d i r e z i o n a l e p e r u n i t à d i a n g o l o s o l i d o ( s t e r a d i a n t e ) . N e l c a s o d i m e z z o i s o t r o p o e s u p e r f i c i e L a m b e r t i a n a l ’ i n t e g r a z i o n e p r e c e d e n t e s u t u t t a u n a s e m i s f e r a ( 2 π s t e r a d i a n t i ) p e r m e t t e d i c o r r e l a r e l a r a d i a n z a d i r e z i o n a l e [ W * m- 2* s r- 1] a l l ’e mi t t a n z a e mi s f e r i c a [ W* m- 2 ] c a l c o l a t a t r a m i t e l a l e g g e d i P l a n c k ( B r i v i o e t a l . , 2 0 0 6 )

1 3 v a l i d a n a t u r a l m e n t e a n c h e s e s i c o n s i d e r a a l p o s t o d e l l ’ e m i t t a n z a M l ’i r r a d i a n z a E . S o t t o l ’i p o t e s i d i me z z o i s o t ro p o e s u p e r fi c i e l a mb e r t i a n a , l a l e g g e d i P l a n c k s a n c i s c e c h e l a r a d i a n z a d i r e z i o n a l e e m e s s a a d u n a d e t e r mi n a t a l u n g h e z z a d ’o n d a d a u n c o r p o r e a l e è f u n z i o n e d e l l a s u a t e m p e r a t u r a e d e l l a s u a e m i s s i v i t à a q u e l l a s t e s s a l u n g h e z z a d ’o n d a , s e c o n d o l ’e q u a z i o n e ( Wi l l i a ms , 2 0 0 9 ) : d o v e Lλ è l a r a d i a n z a ( W * m- 2* s t e r- 1* m- 1) p e r l u n g h e z z a d ’o n d a λ ( m ) e t e m p e r a t u r a T ( ° K ) , c1e c2 s o n o l e d u e c o s t a n t i d e f i n i t e i n p r e c e d e n z a . D a l l a l e g g e d i W i e n p e r i c o r p i g r i g i è q u i n d i p o s s i b i l e r i c a v a r e , s e mp r e s o t t o l ’i p o t e s i d i s u p e r fi c i e l a mb e r t i a n a , l a T e mp e r a t u r a d i r a d i a n z a t o t a l e e m i s f e r i c a , f u n z i o n e s o l a m e n t e d i u n a c o s t a n t e e d e l l a r a d i a n z a r i l e v a t a L s e c o n d o q u a l s i a s i d i r e z i o n e ( B r i v i o e t a l . , 2 0 0 6 ) : d a c u i

1 4 1 . 2 L ’ i n t e r a z i o n e tr a r a d i a z i o n e e a t mo s f e r a : l e b a n d e M W I R e S W I R I n t e l e r i l e v a m e n t o c i s i r i f e r i s c e a l l a t e m p e r a t u r a r a d i o m e t r i c a , c h e e q u i v a l e a l l a t e m p e r a t u r a i p o t e t i c a c h e a v r e b b e u n c o r p o n e r o c h e e m e t t e u n a r a d i a n z a p a r i a q u e l l a r i l e v a t a d a l s e n s o r e ; e s s a d i f f e r i s c e d a l l a t e mp e r a t u r a t e r mo d i n a mi c a ( l e g a t a a l l ’e n e r g i a c i n e t i c a d e l l e p a r t i c e l l e c h e c o m p o n g o n o u n a m a s s a ) p e r c h é l a s u a mi s u r a s i r i f e r i s c e a l l ’a r e a i n q u a d r a t a d a l l ’I F O V d e l s e n s o re e n o n a u n s o l o p u n t o s u l l a s u p e r f i c i e . L a t e m p e r a t u r a r a d i o m e t r i c a è l e g a t a a l l a r a d i a n z a s p e t t r a l e r i l e v a t a d a l s e n s o r e t r a m i t e l a l e g g e d i P l a n c k , v a l i d a p e r c o r p i n e r i : s u p p o n e n d o d i n o n a v e r e a t t e n u a z i o n e d e l l a r a d i a z i o n e d a p a r t e d e l l ’a t mo s f e r a , l a t e mp e r a t u r a r a d i o me t r i c a T p u ò e s s e re r i c a v a t a d a l l ’i r r a d i a n z a s p e t t r a l e Mλ( T ) d a l l a ( B r i v i o e t a l , 2 0 0 6 ) u n a v o l t a n o t a l ’e mi s s i v i t à s p e t t ra l e d e l l a s u p e r f i c i e ελ. L a t e m p e r a t u r a a p p a r e n t e d i u n o g g e t t o c h e r i s u l t a d a l l ’ i n v e r s i o n e d e l l a l e g g e d i P l a n c k s u u n ’i m ma g i n e t e r mi c a n o n p r o c e s s a t a c o r r i s p o n d e a l l a t e m p e r a t u r a r e a l e s o l a m e n t e s e n e l l e l u n g h e z z e d ’o n d a o p e r a t i v e d e l s e n s o r e e s s o h a u n ’e mi s s i v i t à u n i t a r i a , e s e l ’a s s o r b i me n t o d e l l ’a t mo s f e r a n e l p e r c o r s o o g g e t t o - s e n s o r e è p a ri a z e r o . I n r e a l t à l ’a t mo s f e r a i n t e r a g i s c e c o n l a r a d i a z i o n e i n c i d e n t e s u l s e n s o r e , i n p a r t i c o l a r e p e r a c q u i s i z i o n i a e r e e e s a t e l l i t a r i d o v e l e d i s t a n z e d i p r e s a s o n o p i ù e l e v a t e : n e l l a f i n e s t r a a t m o s f e r i c a d e l l ’I R t e r mi c o i l f a t t o r e c h e p ro v o c a ma g g i o r me n t e i f e n o me n i d i d i f f u s i o n e e a s s o r b i m e n t o d e l l a r a d i a z i o n e è i l c o n t e n u t o d i v a p o r e a c q u e o , m e n t r e s o n o s o l i t a m e n t e p i ù p i c c o l i g l i e f f e t t i d i o z o n o , a n i d r i d e c a r b o n i c a e a e r o s o l .

1 5 I p r i n c i p a l i me c c a n i s mi d i i n t e r a z i o n e t r a l ’a t mo s f e r a e l e r a d i a z i o n i s o n o ( B r i v i o e t a l . , 2 0 0 6 ) : l ’a s s o r b i me n t o d a p a r t e d e i g a s c o s t i t u e n t i l ’a t mo s f e r a e d e l l e p a r t i c e l l e i n s o s p e n s i o n e ( a e r o s o l ) , è u n p r o c e s s o s e l e t t i v o c h e c o m p o r t a u n a f o r t e a t t e n u a z i o n e d e l l a r a d i a z i o n e s u a l c u n e l u n g h e z z a d ’o n d a , e v i e n e e s p re s s o t r a m i t e l a t r a s m i s s i v i t à s p e t t r a l e λ; l a d i f f u s i o n e ( o s c a t t e r i n g ) , c h e s i m a n i f e s t a i n v e c e c o m e u n a c o m p o n e n t e a d d i t i v a d i r a d i a z i o n e ( p a t h r a d i a n c e ) . A s u a v o l t a e s s a s i s u d d i v i d e i n d i f f u s i o n e d i M i e , d o v u t a a p a r t i c e l l e d e l l o s t e s s o o r d i n e d i g r a n d e z z a d e l l a l u n g h e z z a d ’o n d a c o me a e r o s o l , f u mi e p o l v e r i , d i f f u s i o n e d i R a yl e i g h , d o v u t a i n v e c e a p a r t i c e l l e m o l t o p i ù p i c c o l e , s o s t a n z i a l m e n t e i g a s c o s t i t u e n t i l ’a t mo s f e r a , e d i f fu s i o n e n o n s e l e t t i v a d o v u t a a l l e p a r t i c e l l e p i ù g r a n d i c o m e i l v a p o r e a c q u e o . L e t e c n i c h e d i c o r r e z i o n e a t m o s f e r i c a d i i m m a g i n i d i g i t a l i c o n s e n t o n o d i r i c a v a r e , a p a r t i r e d a l v a l o r e d e l l a r a d i a n z a a l s e n s o r e Ls e n s ( r a d i a n z a T o p O f A t m o s p h e r e n e l c a s o d i o s s e r v a z i o n i s a t e l l i t a r i ) , l a r a d i a n z a p r o v e n i e n t e d a u n o g g e t t o a l s u o l o , s i a e s s a e m e s s a o r i f l e s s a . N e l l ’i p o t e s i d i s u p e r f i c i e L a mb e r t i a n a e d i s u p e r f i c i e p i a n a i s o l a t a , i l m o d e l l o s e m p l i f i c a t o d i t r a s f e r i m e n t o r a d i a t i v o è d a t o d a ( B r i v i o e t a l . , 2 0 0 6 ) : d o v e M ( T ) è l ’ e m i t t a n z a d e l l a s u p e r f i c i e c o n s i d e r a t a c o r p o n e r o a t e m p e r a t u r a T , LU è l a r a d i a n z a a s c e n d e n t e e LD è l a r a d i a n z a d i s c e n d e n t e . S o l i t a m e n t e p e r l a o t t e n e r e d e l l e m i s u r e a c c u r a t e d e l l e p r o p r i e t à t e r m i c h e d e l l e s u p e r f i c i o s s e r v a t e è q u i n d i n e c e s s a r i o c o r r e g g e r e l e i m m a g i n i d a g l i e f f e t t i a t m o s f e r i c i , s t i m a n d o i v a l o r i d i : r a d i a n z a a t m o s f e r i c a a s c e n d e n t e ( o u p w e l l i n g ) c h e v i e n e

1 6 e m e s s a d a l l o s t r a t o d i a t m o s f e r a t r a l a s u p e r f i c i e e i l s e n s o r e ; i r r a d i a n z a d e l l ’a t mo s f e r a d i s c e n d e n t e , p r o v e n i e n t e d a t u t t a l a s u p e r f i c i e e m i s f e r i c a a t t o r n o a l p u n t o , c h e v i e n e r i f l e s s a d a l l a s u p e r f i c i e ; t r a s mi s s i v i t à a t mo s f e r i c a v e r s o l ’a l t o e v e r s o i l b a s s o . L a r e l a z i o n e p r e c e d e n t e , e t u t t i i f a t t o r i r a d i a t i v i c h e i n t e r e s s a n o i l m o d e l l o , s o n o v a l i d i p e r s u p e r f i c i l a m b e r t i a n e , o v v e r o n e l l ’i p o t e s i c h e i l c a mp o d i r a d i a z i o n e o s s e rv a t o s i a i s o t r o p o ; i n r e a l t à l e s u p e r f i c i n a t u r a l i h a n n o c o m p o r t a m e n t o a n i s o t r o p o , e l a r a d i a z i o n e u s c e n t e n o n è c o s t a n t e i n t u t t e l e d i r e z i o n i d ’o s s e r v a z i o n e (B r i v i o e t a l . , 2 0 0 6 ) . I m e t o d i d i c o r r e z i o n e a t m o s f e r i c a s i s u d d i v i d o n o i n : i m a g e b a s e d , c h e r i c a v a n o l e i n f o r m a z i o n i s u l l e p r o p r i e t à a t m o s f e r i c h e d i r e t t a m e n t e d a l l e i m m a g i n i c h e s i v o g l i o n o c o r r e g g e r e e n o n r i c h i e d o n o m i s u r a z i o n i i n s i t u ( s o n o m e t o d i p i u t t o s t o r a p i d i m a s o l i t a m e n t e m e n o a c c u r a t i d e i s e g u e n t i ) ; m o d e l l i d i t r a s f e r i m e n t o r a d i a t i v o , c h e i n v e c e s f r u t t a n o l e t e o r i e s u l t r a s f e r i m e n t o r a d i a t i v o p e r m o d e l l a r e i v a r i f l u s s i e n e r g e t i c i c h e c o i n v o l g o n o s u p e r f i c i e e a t m o s f e r a t r a m i t e R T C ( R a d i a t i v e T r a n s f e r C o d e ) . E s s i r i c h i e d o n o u n a s e r i e d i i n f o r m a z i o n i o t t e n u t e i n s i t u c o n t e m p o r a n e a m e n t e a l l ’a c q u i s i z i o n e r e mo t a , c o me l e p r o p r i e t à o t t i c h e d e l l ’a t mo s f e r a ( n e l c a s o n o n fo s s e ro d i s p o n i b i l i , p o s s o n o e s s e r e u s a t i p r o f i l i a t m o s f e r i c i s t a n d a r d r a p p r e s e n t a t i v i d i a l c u n e s i t u a z i o n i c l i m a t i c h e ) . I m o d e l l i d i t r a s f e r i m e n t o r a d i a t i v o s o n o p i ù a c c u r a t i e o t t e n g o n o r i s u l t a t i o t t i m a l i c o n p a r a m e t r i d i i n p u t e s a u s t i v i e p r e c i s i . I n f i g . 1 . 6 s o n o m o s t r a t i i c o e f f i c i e n t i t i p i c i d i a s s o r b i m e n t o d i a l c u n i d e i c o mp o n e n t i p r i n c i p a l i c h e c o s t i t u i s c o n o l ’a t mo s f e r a t e r r e s t r e ( O z o n o , B i o s s i d o d i C a r b o n i o e v a p o r e a c q u e o ) a l

1 7 v a r i a r e d e l l a l u n g h e z z a d ’o n d a , e l ’e f f e t t o c o mp l e s s i v o c h e h a n n o s u l l a t r a s m i t t a n z a a t m o s f e r i c a n e l l a r e g i o n e d e l l o s p e t t r o e l e t t r o m a g n e t i c o t r a 0 e 1 5 µ m . L e r e g i o n i s p e t t r a l i c h e p r e s e n t a n o u n b a s s o c o e f f i c i e n t e d ’a s s o rb i me n t o v e n g o n o c h i a m a t e f i n e s t r e a t m o s f e r i c h e . L e f i n e s t r e a t mo s f e r i c h e c h e v e n g o n o u t i l i z z a t e n e l l ’a c q u i s i z i o n e d i i mma g i n i i n f ra r o s s e a c a u s a d e l l ’e l e v a t o v a l o re d i t r a s mi s s i v i t à d e l l ’a t mo s f e r a s o n o p r i n c i p a l me n t e d u e : l a p r i ma è c o mp r e s a t r a 2 e 5 m ( M e d i u m Wa v e I n f r a R e d ) e l ’a l t r a t r a g l i 8 e i 1 4 m ( L o n g W a v e I n f r a R e d ) . F i g . 1 . 6 – A s s o r b i m e n t o d e i p r i n c i p a l i c o m p o n e n t i a t m o s f e r i c i n e l l a r e g i o n e V N I R e d e f f e t t o c o m b i n a t o d e g l i s t e s s i ( d a B r i v i o e t a l . , 2 0 0 6 ) E s i s t o n o a l c u n i c a s i p e r c u i l e b a n d e d e l l ’ I R m e d i o ( M W I R ) o a d o n d e c o r t e ( S W I R ) r i s u l t a n o p a r t i c o l a r m e n t e p e r f o r m a n t i , a d e s e mp i o n e l l ’a n a l i s i d i f e n o me n i c h e c o i n v o l g o n o s u p e r fi c i a t e m p e r a t u r a e l e v a t a ( > 2 0 0 ° C ) c o m e i n c e n d i o e r u z i o n i v u l c a n i c h e ;

1 8 i n o l t r e a l c u n i s e n s o r i s a t e l l i t a r i o f f r o n o i n q u e s t e b a n d e u n a r i s o l u z i o n e s p a z i a l e p i ù e l e v a t a ( s i c o n s i d e r i n o l e b a n d e S W I R e T I R d e l l ’A S T E R ) . I n e f f e t t i s o n o d i v e r s i i f a t t o r i c h e i n f l u i s c o n o s u l l a s c e l t a d e l l a f i n e s t r a a t m o s f e r i c a i n f r a r o s s a s u c u i e f f e t t u a r e l e m i s u r a z i o n i ( W i l l i a m s , 2 0 0 9 ) : r a d i a n z a e m e s s a d a l l a s u p e r f i c i e ; p e r i c o r p i a t e m p e r a t u r a a m b i e n t e l ' i n t e n s i t à t o t a l e è m a g g i o r e n e l L W I R , s e b b e n e l a s u a v a r i a z i o n e p e r c e n t u a l e a l v a r i a r e d i 1 ° d e l l a t e m p e r a t u r a d e l c o r p o s i a m a g g i o r e n e l M W I R ( v e d i t a b . 1 . 1 ) ; r a d i a z i o n e s o l a r e : p a r t e d i e s s a è c o n c e n t r a t a n e l l e f r e q u e n z e n e l M W I R , i l c h e p e r a l c u n e a p p l i c a z i o n i ( p r i n c i p a l m e n t e e f f e t t u a t e c o n a c q u i s i z i o n i d i u r n e ) p e r m e t t e d i o t t e n e r e i n f o r m a z i o n i a g g i u n t i v e s u i m a t e r i a l i , a n c h e s e e s s a r e n d e p e r ò p i ù c o m p l e s s a l a m i s u r a a c c u r a t a d e l l a t e m p e r a t u r a ; T a b 1 . 1 – V a r i a z i o n e n e l l a r a d i a n z a e m e s s a p e r u n i n c r e m e n t o d i 1 ° C d e l l a t e m p e r a t u r a ( d a W i l l i a m s , 2 0 0 9 ) t r a s m i s s i o n e a t m o s f e r i c a : s p e c i a l m e n t e p e r l u n g h e d i s t a n z e l a c o mp o s i z i o n e d e l l ’a t mo s f e r a i n c i d e s u l l a t r a s mi s s i v i t à d e l l a s t e s s a a l l e d i v e r s e f r e q u e n z e ; i n g e n e r a l e a t t r a v e r s o f u m o e f o s c h i a l a b a n d a t r a g l i 8 e i 1 4 m r i s u l t a p i ù a d e g u a t a ;

1 9 c o n s i d e r a z i o n i t e c n o l o g i c h e e c o m m e r c i a l i : l e p e r f o r m a n c e , i m a t e r i a l i c o s t r u t t i v i e l e c a r a t t e r i s t i c h e d e i d e t e c t o r s o n o d i f f e r e n t i p e r l e d u e b a n d e , c o s ì c o m e r i s u l t a v a r i a b i l e i l c o s t o d e l l a t e r m o c a m e r a .

2 0 1 . 3 L a t e r m o g r a f i a : c a r a t t e r i s t i c h e d e i s e n s o r i i n f r a r o s s i , f u n z i o n a l i t à d e l l e t e r m o c a m e r e , a p p l i c a z i o n i U n s e n s o r e t e r m i c o p u ò e s s e r e u t i l i z z a t o p e r m i s u r a r e l a t e m p e r a t u r a d i u n a s u p e r f i c i e d ’ i n t e r e s s e o p e r f o r n i r e u n a m a p p a b i d i m e n s i o n a l e d e l l a d i s t r i b u z i o n e d i t e m p e r a t u r a i n u n a s c e n a ; i s e n s o r i i n f r a r o s s i s o n o d i t i p o p a s s i v o , p o i c h é l a r a d i a z i o n e c h e v i e n e r i l e v a t a è e me s s a d a l l ’ o g g e t t o s t e s s o ( i l c h e c o n s e n t e l ’a c q u i s i z i o n e n o t t u rn e d e l l e s c e n e ) . I n o l t r e , a l c u n i t a rg e t d ’i n t e r e s s e c h e s i t ro v a n o a t e mp e r a t u r a ma g g i o r e ri s p e t t o a l c o n t e s t o s o n o f a c i l i d a i d e n t i f i c a r e p e r c h é v e n g o n o v i s u a l i z z a t i c o n e l e v a t o c o n t r a s t o s u l l e i m m a g i n i t e r m i c h e . I l f e n o m e n o d i s c a t t e r i n g a t m o s f e r i c o a l u n g h e z z e d ’ o n d a e l e v a t e c o me q u e l l e d e l l ’I n f r a r o s s o t e r mi c o è n o t e v o l me n t e me n o i n f l u e n t e s u l l e i m m a g i n i , i l c h e p e r m e t t e l a r i s o l u z i o n e d e g l i o g g e t t i i n c o n d i z i o n i d i f u m o o n e b b i a l e g g e r a , o v e l a v i s i b i l i t à n e l l e b a n d e d e l v i s i b i l e è n o t e v o l m e n t e c o m p r o m e s s a . I l p r i m o i m p e t o a l l o s v i l u p p o d e i s e n s o r i n e l t e r m o i n f r a r o s s o è s t a t o d a t o d a l l e p o s s i b i l i a p p l i c a z i o n i i n c a m p o m i l i t a r e ; i l p r i m o p r o t o t i p o d i s e n s o r e i n f r a r o s s o ( d i t i p o l i n e a r e ) f u s v i l u p p a t o p r o p r i o p e r a p p l i c a z i o n i m i l i t a r i n e l 1 9 4 6 ( A l l i s o n , 2 0 0 7 ) . I n s e g u i t o l a l o r o u t i l i t à è s t a t a d i m o s t r a t a i n u n a v a s t a g a m m a d i a p p l i c a z i o n i c i v i l i e d i n d u s t r i a l i e d a t u t t ’o g g i i c a mp i d ’a p p l i c a z i o n e s o n o i n c o n t i n u a e s p a n s i o n e p a ra l l e l a me n t e a l l o s v i l u p p o t e c n i c o e t e c n o l o g i c o ( W i l l i a m s , 2 0 0 9 ) . I l s e n s o r e i n f r a r o s s o c o n v e r t e l a r a d i a z i o n e i n f r a r o s s a i n c i d e n t e s u d i e s s o i n u n s e g n a l e e l e t t r i c o l a c u i i n t e n s i t à d i p e n d e d a l t i p o d i d e t e c t o r e d a l l e c o m p o n e n t i e l e t t r o n i c h e e o t t i c h e d e l l a c a m e r a ; e s s o p o i v i e n e c o n v e r t i t o m e d i a n t e u n m o d e l l o d i c o r r e z i o n e e l ’ i n v e r s i o n e d e l l a l e g g e d i P l a n c k i n u n v a l o r e d i t e m p e r a t u r a , c h e r a p p r e s e n t a l a t e m p e r a t u r a s u p e r f i c i a l e

2 1 d e l l ’o g g e t t o . G l i e l e m e n t i e s s e n z i a l i c h e c o m p o n g o n o u n t h e r m a l i m a g e r s o n o i l l u s t r a t i i n f i g . 1 . 7 . E s s i s o n o ( W i l l i a m s , 2 0 0 9 ) : u n s i s t e m a o t t i c o c h e p o s s a f o r m a r e u n ’ i m m a g i n e d e l l a r a d i a n z a r i l e v a t a n e l l e l u n g h e z z e d ’o n d a d e l l ’i n f r a r o s s o t e r m i c o ; u n o o p i ù d e t e c t o r s c h e c o n v e r t a n o q u e s t a r a d i a z i o n e i n u n s e g n a l e e l e t t r i c o q u a n t i f i c a b i l e ; u n e v e n t u a l e m e c c a n i s m o d i s c a n s i o n e c h e a c q u i s i s c a l ’i mma g i n e s e c o n d o p e r c o r s i r e g o l a ri ( n e l c a s o d i s e n s o ri n o n m a t r i c i a l i ) ; u n p r o c e s s o r e e l e t t r o n i c o ( c o n v e r t i t o r e A / D ) c h e e l a b o r i l a r i s p o s t a d e l d e t e c t o r e c o n v e r t a l e r a d i a n z e r i l e v a t e i n m a t r i c i b i d i m e n s i o n a l i v i s u a l i z z a b i l i c o m e i m m a g i n i ; u n d i s p l a y c h e r i p r o d u c a u n ’ i m m a g i n e t e r m i c a d e l l a s c e n a a c q u i s i t a . F i g . 1 . 7 – S c h e m a d e i c o m p o n e n t i d i u n a t e r m o c a m e r a a l l ’ i n f r a r o s s o ( d a W i l l i a m s , 2 0 0 9 ) I l s i s t e m a o t t i c o , r i s p e t t o a q u e l l o d i u n a c a m e r a c h e o p e r a n e l v i s i b i l e , d i f f e r i s c e s o s t a n z i a l m e n t e p e r i m a t e r i a l i c h e f o r m a n o l e

2 2 l e n t i , c h e d e v o n o g a r a n t i r e u n ’e l e v a t a t ra s mi s s i v i t à n e l l e l u n g h e z z e d ’o n d a d e l l ’I n f r a r o s s o . I l p r i n c i p i o d i f u n z i o n a m e n t o d e g l i s p e c c h i è l o s t e s s o , c o n l a d i f f e r e n z e c h e a n c h e i n q u e s t o c a s o s i u s a n o d e i m a t e r i a l i a p p o s i t i p e r r e a l i z z a r e i l r i v e s t i m e n t o r i f l e s s i v o e l a p e l l i c o l a p r o t e t t i v a ; q u e s t ’u l t i ma è n e c e s s a r i a p e r l i mi t a r e i l c o s i d d e t t o n a r c i s s u s e f f e c t ( d o v u t o a l l ’a l t o i n d i c e d i r i f r a z i o n e d i ma t e r i a l i c o m e i l G e r m a n i o ) c h e s i m a n i f e s t a c o m e u n a l o n e o p a c o o l u m i n o s o a l c e n t r o d e l l e i m m a g i n i t e r m i c h e . L a f i g . 1 . 8 r a p p r e s e n t a l a t r a s m i s s i v i t à d i u n a l e n t e i n G e r m a n i o c o n e s e n z a p e l l i c o l a p r o t e t t i v a a n t i - r i f l e s s o n e l l a b a n d a d e l l ’ I n f r a r o s s o . L e a b e r r a z i o n i m o n o c r o m a t i c h e s i p o s s o n o l i m i t a r e r e a l i z z a n d o l e n t i a s f e r i c h e p i u t t o s t o c h e s f e r i c h e , p r a t i c a m o l t o m e n o c o m p l e s s a p e r m a t e r i a l i c o m e i l S i l i c o n e e i l G e r m a n i o . I l m e c c a n i s m o d i s c a n s i o n e , s e p r e s e n t e , è s o l i t a m e n t e c o s t i t u i t o d a u n o s p e c c h i o r o t a n t e i n u n a d e l l e t r e c o n f i g u r a z i o n i i l l u s t r a t e i n f i g . 1 . 9 , d e n o m i n a t e r i s p e t t i v a m e n t e i m a g e s p a c e s c a n n e r , o b j e c t s p a c e s c a n n e r e a f o c a l s c a n n e r i n b a s e a l l a p o s i z i o n e d i q u e s t o s i s t e m a r i s p e t t o a l s i s t e m a o t t i c o e a l d e t e c t o r . F i g . 1 . 8 – T r a s m i s s i v i t à c o n e s e n z a p e l l i c o l a a n t i - r i f l e s s o p e r u n a l e n t e i n G e r m a n i o ( d a W i l l i a m s , 2 0 0 9 )

2 3 L e p o t e n z i a l i t à d i u n a c a m e r a t e r m i c a s o n o s t r e t t a m e n t e l e g a t e a l t i p o d i s e n s o r e ( d e t e c t o r ) e a l l e s u e p r e s t a z i o n i : l e s p e c i f i c h e p i ù r i l e v a n t i s o n o l a r e g i o n e d ’a c q u i s i z i o n e e l a c o r r i s p o n d e n t e r i s p o s t a s p e t t r a l e d e l s e n s o r e , l a s u a r i s o l u z i o n e s p a z i a l e , l a s e n s i b i l i t à t e r m i c a e l a p r e s e n z a o m e n o d i u n s i s t e m a r e f r i g e r a n t e . I s e n s o r i t e r m i c i p o s s o n o e s s e r e d i d u e t i p i : i t h e r m a l d e t e c t o r s , i n c u i s i mi s u r a l a r a d i a n z a t r a mi t e l ’i n n a l z a me n t o d i t e mp e r a t u ra d o v u t o a l l a r a d i a z i o n e I R c h e i n c i d e s u l s i n g o l o e l e m e n t o d e l d e t e c t o r , e i q u a n t u m d e t e c t o r s , n e l l e q u a l i l ’ e n e r g i a a s s o r b i t a c o m p o r t a i n v e c e u n a d i f f e r e n z a d i p o t e n z i a l e e l e t t r i c o m i s u r a b i l e a l l ’i n t e rn o d e l l ’e l e me n t o s e n s i b i l e . I s e n s o r i q u a n t i c i s o n o s o l i t a m e n t e c o s t i t u i t i d a s e m i c o n d u t t o r i l a c u i c o n d u c i b i l i t à e l e t t r i c a ( e d i c o n s e g u e n z a l a d i f f e r e n z a d i p o t e n z i a l e g e n e r a t a ) è i n f l u e n z a t a d a l l a r a d i a z i o n e i n f r a r o s s a i n c i d e n t e . E s s i h a n n o m a g g i o r e s e n s i t i v i t à t e r m i c a , m a n e c e s s i t a n o d i u n s i s t e m a r e f r i g e r a n t e ( s i n o a 1 9 5 ° K p e r i s e n s o r i M W I R , a n c h e 7 5 ° K p e r s e n s o r i n e l L W I R ) c h e i n c i d e p e s a n t e m e n t e s u l l a c o m p l e s s i t à d e l s i s t e m a e s u i s u o i c o s t i . I s e n s o r i q u a n t i c i p o s s o n o e s s e r e C M T ( C a d m i u m M e r c u r y T e l l u r i d e ) , I n d i u m A n t i m o n i d e ( I n S B ) , P l a t i n u m S i l i c i d e ( P t S i ) o Q u a n t u m W e l l ( Q W I P ) p e r s e n s o r i d i t i p o m a t r i c i a l e . F i g . 1 . 9 – M e c c a n i s m i d i s c a n s i o n e : ( a ) i m a g e s p a c e ( b ) o b j e c t s p a c e ( c ) a f o c a l ( d a W i l l i a m s , 2 0 0 9 )

2 4 I t h e r m a l d e t e c t o r s s o n o i n v e c e l a r g a m e n t e u t i l i z z a t i p e r s e n s o r i d i t i p o m a t r i c i a l e ( s t a r i n g a r r a y s ) , e a v e n d o f r e q u e n z e d i r i s p o s t a e l e v a t e ( 2 5 - 5 0 H z ) c o n s e n t o n o l a r e g i s t r a z i o n e d i f i l m a t i r a d i o m e t r i c i . P e r e s e g u i r e m i s u r a z i o n i d i t e m p e r a t u r a i n q u e s t i s i s t e m i n o n è n e c e s s a r i o u n s i s t e m a d i r e f r i g e r a z i o n e m a s o l o u n s i s t e m a d i c o n t r o l l o d e l l a t e m p e r a t u r a a b b i n a t o a d u n m o d e l l o d i c o r r e z i o n e d e l l ’o u t p u t . I s e n s o r i d i q u e s t o t i p o s o n o a l P y r o v i d i c o n , f e r r o e l e t t r i c i / p i r o e l e t t r i c i , b i m e t a l l i c c a n t i l e v e r a r r a y s o m i c r o b o l e o m e t r i r e s i s t i v i , i n c u i s i s f r u t t a l a v a r i a z i o n e d e l l a r e s i s t i v i t à e l e t t r i c a d i u n m a t e r i a l e i n s e r i t o i n s t r i s c e s o t t i l i i n u n s u p p o r t o i n s i l i c o n e ( f i g . 1 . 1 0 ) . I s i s t e m i d i r a f f r e d d a m e n t o o c o n t r o l l o d e l l a t e m p e r a t u r a d e l s e n s o r e s o n o d i q u a t t r o t i p i : b u l k c o o l i n g , t e r m o e l e t t r i c o o d i P e l t i e r , d i J o u l e - T h o m s o n o S t i r l i n g e n g i n e . L a s c e l t a d e l s i s t e m a d i p e n d e d a l l a t e m p e r a t u r a o p e r a t i v a c h e i l s e n s o r e d e v e r a g g i u n g e r e , e d a l l a c o m p l e s s i t à e d i m e n s i o n e d e l l a t e r m o c a m e r a ( W i l l i a m s , 2 0 0 9 ) . F i g . 1 . 1 0 – T h e r m a l d e t e c t o r : b o l e o m e t r o r e s i s t i v o ( d a W i l l i a m s , 2 0 0 9 ) N e l c a m p o i n d u s t r i a l e e c i v i l e i s e n s o r i t e r m i c i d e v o n o s p e s s o f r o n t e g g i a r e c o n d i z i o n i a m b i e n t a l i o s t i l i , e d e v o n o p e r c i ò d e v o n o

2 5 e s s e r e p r o g e t t a t i a p p o s i t a m e n t e p e r r e s i s t e r e a v i b r a z i o n i , p o l v e r i , a l t e t e m p e r a t u r e , a g e n t i a g g r e s s i v i . D i f r e q u e n t e i l s e n s o r e t e r m i c o v i e n e i n s t a l l a t o d e n t r o d e g l i a p p o s i t i c o n t e n i t o r i p r o t e t t i v i e q u i p a g g i a t i c o n u n a f i n e s t r a p e r l ’ i n q u a d r a t u r a . A n c h ’e s s a d e v e e s s e r e i n ma t e r i a l e a d e g u a t o , c o n u n ’e l e v a t a t r a s mi s s i v i t à n e l l e b a n d e d ’i n t e r e s s e i n mo d o d a n o n e s s e r e a n c h ’e s s a f o n t e d i r a d i a z i o n e t e rmi c a ( Wi l l i a ms , 2 0 0 9 ) . P e r a l c u n e a p p l i c a z i o n i , s p e c i a l m e n t e i n c a m p o m i l i t a r e e d i s o r v e g l i a n z a , l e c a m e r e t e r m i c h e s o n o p r o g e t t a t e i n m o d o d a p o t e r e s s e r e i n s t a l l a t e s u v e i c o l i e d e s s e r e c o n t r o l l a t e c o n s i s t e m i r e m o t i . I n f i n e , p e r a l c u n e t e r m o c a m e r e è p r e v i s t a l a p o s s i b i l i t à d i u t i l i z z a r e o b i e t t i v i d i f f e r e n t i : l e n t i c o n u n ’ e l e v a t a l u n g h e z z a f o c a l e c o n s e n t o n o d i a c q u i s i r e a n c h e a d i s t a n z e e l e v a t e ( s e p p u r c o n i p r o b l e mi l e g a t i a l l o s c a t t e r i n g d e l l ’a t mo s f e r a ) , me n t r e l u n g h e z z e f o c a l i p i ù b a s s e p e r m e t t o n o , a p a r i t à d i s e n s o r e e d i s t a n z a d i p r e s a , d i a u m e n t a r e i l F i e l d O f V i e w d e l l a c a m e r a e q u i n d i d i a c q u i s i r e s c e n e c o n d i m e n s i o n i m a g g i o r i . A p p l i c a z i o n i p a r t i c o l a r i r i c h i e d o n o r e q u i s i t i s p e c i f i c i : p e r e s e mp i o , i s e n s o r i a l l ’i n f r a r o s s o u t i l i z z a t i d a i v i g i l i d e l f u o c o d e v o n o f r o n t e g g i a r e c o n d i z i o n i e s t r e m a m e n t e a v v e r s e ( a l t e t e m p e r a t u r e , f u m o ) m a n t e n e n d o l e g g e r e z z a , f a c i l i t à d i u t i l i z z o e t r a s p o r t o e d e v o n o p o t e r r i l e v a r e t e m p e r a t u r e m o l t o e l e v a t e ( a n c h e s u p e r i o r i a 1 0 0 0 ° C ) p u r m a n t e n e n d o u n b u o n c o n t r a s t o a n c h e s u l l e p a r t i d e l l a s c e n a c o n b a s s a t e m p e r a t u r a . T r a l e o p z i o n i d i m i s u r a , i t h e r m a l i m a g e r s p e r u s i c i v i l i e d i n d u s t r i a l i o f f r o n o l a p o s s i b i l i t à d i i m p o s t a r e i n t e r a t t i v a m e n t e d e i ma r k e r o d e l l e a r e e d i i n t e r e s s e s u l l ’i mma g i n e , i n mo d o d a o t t e n e r e i n t e m p o r e a l e i v a l o r i d i t e m p e r a t u r a s t a t i s t i c i c a l c o l a t i d a l l a t e r m o c a m e r a a l l o r o i n t e r n o ( v a l o r e p u n t u a l e , m e d i o , ma s s i mo , mi n i mo e d e v i a z i o n e s t a n d a rd ) . U n ’u l t e r i o r e p o s s i b i l i t à o f f e r t a è q u e l l a d i a l t e ra r e i p a r a me t r i i mp o s t a t i p e r l ’i n t e r a s c e n a

2 6 i n c o r r i s p o n d e n z a d i q u e s t e a r e e , c o s ì d a t e n e r e i n c o n s i d e r a z i o n e l e c a r a t t e r i s t i c h e d e l m a t e r i a l e e l a s u a p o s i z i o n e r i s p e t t o a l c e n t r o d i p r e s a . M o l t e t e r m o c a m e r e a t t u a l m e n t e i n c o m m e r c i o h a n n o a n c h e l a p o s s i b i l i t à d i a c q u i s i r e , c o n t e m p o r a n e a m e n t e a l l e i m m a g i n i n e l l ’i n f r a ro s s o , a n c h e d e l l e i mma g i n i n e l l a r e g i o n e d e l v i s i b i l e s u l l a s t e s s a a r e a : s o l i t a m e n t e i l s e n s o r e o t t i c o h a u n a r i s o l u z i o n e m a g g i o r e r i s p e t t o a l s e n s o r e t e r m i c o e l e i m m a g i n i o t t i c h e v e n g o n o v i s u a l i z z a t e c o n m a g g i o r c o n t r a s t o , p e r m e t t e n d o c o s ì d i i d e n t i fi c a r e c o n ma g g i o r e p r e c i s i o n e g l i o g g e t t i d ’i n t e r e s s e , d i p o s i z i o n a r v i s o p r a d e i m a r k e r e d i s o v r a p p o r l e a l l e i m m a g i n i t e r m i c h e p e r a n a l i s i p i ù c o m p l e t e ( a l c u n e m o d e l l i o f f r o n o l a f u n z i o n e d i i m a g e f u s i o n i n t e m p o r e a l e ) . N e l l e t e r m o c a m e r e e q u i p a g g i a t e c o n d u e s i s t e mi p e r l ’a c q u i s i z i o n e n e l l ’o t t i c o e n e l l ’i n f r a ro s s o g l i a s s i o t t i c i p o s s o n o e s s e r e a l l i n e a t i o c o i n c i d e n t i ( t r a m i t e u n b e a m s p l i t t e r , c h e r i f l e t t e l a r a d i a z i o n e i n f r a r o s s a s u l s e n s o r e t e r m i c o e t r a s m e t t e l a r a d i a z i o n e n e l v i s i b i l e a l s e n s o r e o t t i c o ) . I n q u e s t o c a s o l ’a s s e o t t i c o è c o mu n e , e l a p o s i z i o n e d e g l i o g g e t t i s a r à l a s t e s s a n e l l e d u e i m m a g i n i i n d i p e n d e n t e m e n t e d a l l a d i s t a n z a d a l l a c a m e r a . I s o f t w a r e p e r i l p r o c e s s i n g d e l l e i m m a g i n i t e r m i c h e s o n o s v i l u p p a t i a p p o s i t a m e n t e p e r l e a p p l i c a z i o n i c u i s o n o d e s t i n a t i : è i m p o r t a n t e d e c i d e r e q u a l e s o f t w a r e a c q u i s t a r e p e r l ’ u t i l i z z o d e l l a t e r m o c a m e r a i n b a s e a g l i s c o p i p e r c u i v e r r à u t i l i z z a t a e a l l e e s i g e n z e s p e c i f i c h e d e l c a s o . I n o g n i c a s o i n s e g u i t o a l l ’e s p o rt a z i o n e d e l l e i mma g i n i i n f o r ma t o a d e g u a t o è p o s s i b i l e f a r f r o n t e a d e v e n t u a l i c a r e n z e d e l s o f t w a r e o r i g i n a l e c o n q u a l u n q u e s o f t w a r e d i i m a g e p r o c e s s i n g , c h e p e r m e t t e d i e f f e t t u a r e q u a l s i v o g l i a o p e r a z i o n e s u l l e i m m a g i n i d i g i t a l i i n b a s e a l l e p r o p r i e s p e c i f i c h e e s i g e n z e . R i s u l t a d i f o n d a m e n t a l e i m p o r t a n z a a n c h e l a s e n s i b i l i t à d e l

2 7 s e n s o r e a l l e v a r i a z i o n i d i t e m p e r a t u r a : l a v a r i a z i o n e n e l l a r a d i a n z a e m e s s a d a u n a s u p e r f i c i e a 1 8 ° C o 2 2 ° C è i n f a t t i s o l a m e n t e i l 7 % d e l l a r a d i a n z a t o t a l e r i l e v a t a d a l s e n s o r e p e r l a s t e s s a s u p e r f i c i e a 2 0 ° ( W i l l i a m s , 2 0 0 9 ) . P e r e f f e t t u a r e a n a l i s i m u l t i t e m p o r a l i d i c h a n g e d e t e c t i o n ( a d e s e m p i o p e r m o n i t o r a r e c o m p o n e n t i d i s t a b i l i m e n t i i n d u s t r i a l i ) è i m p o r t a n t e a c q u i s i r e l e i m m a g i n i d a l l a s t e s s a p o s i z i o n e e c o n c o n d i z i o n i a m b i e n t a l i q u a n t o p i ù p o s s i b i l e s i m i l i , i n m o d o d a m i n i m i z z a r e g l i e r r o r i s u l l e m i s u r a z i o n i d o v u t i a l l e v a r i a z i o n i n e l l a d i s t a n z a è n e l l ’a n g o l o d i p r e s a ( Wi l l i a ms , 2 0 0 9 ) ; è a n c h e p o s s i b i l e p e r a l c u n i s i s t e m i a c q u i s i r e u n i m m a g i n e i n c o n d i z i o n i d i f u n z i o n a m e n t o s t a n d a r d e u t i l i z z a r l a c o m e i m m a g i n e d i r i f e r i m e n t o p e r l e a c q u i s i z i o n i s u c c e s s i v e . L e s p e c i f i c h e t e c n i c h e p i ù i m p o r t a n t i n e l l a s c e l t a d e l l a t e r m o c a m e r a p i ù a d a t t a a l p r o p r i o s c o p o s o n o s u d d i v i s e p e r t i p o l o g i a ( W i l l i a m s , 2 0 0 9 ; L a n z o n i , 2 0 1 0 ) : c a r a t t e r i s t i c h e o t t i c h e e d e l s e n s o r e : p r i n c i p a l m e n t e i l t i p o d i s e n s o r e e l a s u a r i s o l u z i o n e s p a z i a l e , i l F i e l d O f V i e w , l a l u n g h e z z a f o c a l e d e l l a l e n t e , l a d i s t a n z a m i n i m a d i m e s s a a f u o c o , l a f r a me r a t e p e r l ’a c q u i s i z i o n e d i v i d e o , l a p o s s i b i l i t à d i a u t o fo c u s e l ’e v e n t u a l e f u n z i o n e d i z o o m d i g i t a l e ; c a r a t t e r i s t i c h e t e r m i c h e : i n p a r t i c o l a r e l a b a n d a s p e t t r a l e i n c u i a c q u i s i s c e , i l r a n g e d i t e m p e r a t u r a o p e r a t i v o , l ’a c c u r a t e z z a n e l l a mi s u r a d e l l a t e mp e r a t u r a , i l N o i s e E q u i v a l e n t T e m p e r a t u r e D i f f e r e n c e ( N E T D ) ; f u n z i o n i d i m i s u r a : f u n z i o n i d i v i s u a l i z z a z i o n e i n B / N e a c o l o r i , p a l e t t e d i s p o n i b i l i , i m p o s t a z i o n e d e i v a l o r i m i n i m i e ma s s i mi d i T e mp e r a t u r a , c o mp e n s a z i o n e d e l l ’e mi s s i v i t à , c o r r e z i o n e p e r l a t e m p e r a t u r a r i f l e s s a e p e r g l i e f f e t t i a t m o s f e r i c i , p o s s i b i l i t à d i i m p o s t a r e m a r k e r e a r e e d i