Laboratorio Aereo di Riprese Ambientali

Il Laboratorio Aero Ricerche Ambientali (LARA) viene istituito nel 1990 nell’ambito del Progetto Mezzogiorno – Progetto Strategico Clima Ambiente e Territorio nel Mezzogiorno del CNR con l’obiettivo di mettere a punto il sistema di acquisizione di dati iperspettrali da piattaforma aerea MIVIS (Multispectral Infrared and Visible Imaging Spectrometer) AA5000 e la relativa metodologia di elaborazione dei dati osservativi.

Dal 1993 i Ricercatori e Tecnici dell’Istituto hanno sviluppato le procedure di Calibrazione (radiometrica e atmosferica) e Correzione Geometrica per assicurare l’accuratezza radiometrica e geometrica del dato MIVIS.

Calibrazione radiometrica:

  • messa a punto di procedure sperimentali per la verifica della linearità della risposta del MIVIS;
  • analisi della struttura del rumore dello scanner MIVIS, attraverso la realizzazione di procedure sperimentali per separare le componenti del segnale da quelle del rumore nell’uso della Minimum Noise Fraction.

Correzione atmosferica:

sviluppo di algoritmi per la correzione atmosferica dei dati MIVIS basati sul trasferimento radiativo nel sistema accoppiato Terra/Atmosfera. La particolarità di questi algoritmi è di mettere in evidenza le caratteristiche spettrali dell’interazione tra la radiazione e l’atmosfera al fine di avere dati di riflettanza a terra dei pixel del sensore accurati e precisi. Tali condizioni sono i requisiti per operare il processamento dei dati MIVIS atto all’identificazione ed al riconoscimento dei materiali a terra con precise caratteristiche spettrali. Inoltre tali procedure permettono anche di eseguire analisi atmosferiche in relazione agli aerosol e al vapor d’acqua partendo dal solo dato MIVIS  senza ulteriori dati aggiuntivi presi a terra.

Correzione geometrica:

  • messa a punto di una procedura di correzione geometrica utilizzando i dati di navigazione, corretti con  punti di controllo;
  • sviluppo di una procedura automatica con un errore inferiore a 2 pixel che consente la realizzazione di ortofoto con i dati MIVIS.

Pianificazione ed esecuzione di campagne di misura aeree ed in-situ per la calibrazione e validazione del dato e per la caratterizzazione delle superfici e la identificazione dei target di interesse. Questo richiede un’attività propedeutica e fondamentale attraverso l’impiego di strumentazione ad-hoc ed una corretta esecuzione della campagna di misura tenendo conto delle caratteristiche del territorio, dei fenomeni da osservare e delle variabili da esaminare.

Queste procedure sono sviluppate e validate al fine di migliorare, dal punto di vista qualitativo ed operativo, l’accuratezza radiometrica e geometrica del dato MIVIS (in termini di riflettanza e/o radianza) sulla base delle esigenze del Committente, sia esso Ente di Ricerca che Pubblica Amministrazione.

I ricercatori e tecnici dell’Istituto hanno sviluppato e validato procedure per incrementare l’accuratezza tematica del prodotto derivato dalle immagini MIVIS, in relazione allo studio ed al monitoraggio della superficie terrestre. In particolare sono state sviluppate procedure per l’ottimizzazione dell’accuratezza tematica di:

Parametri atmosferici:

  • analisi e monitoraggio di specifici parametri atmosferici attraverso dati MIVIS, quali lo spessore ottico degli aerosol a 550nm, impiegato come indicatore del carico aerosolico, e i tipi di aerosol presenti in atmosfera al momento del sorvolo MIVIS.

Principali componenti bio-ottici del corpo idrico:

  • messa a punto di un sistema per la caratterizzazione quantitativa e monitoraggio di fitoplancton, sostanza disciolta e particolato del corpo idrico, basato sull’applicazione dell’equazione di trasferimento radiativo in acqua.

Specie algali:

  • caratterizzazione spettrale e monitoraggio delle tipologie algali come supporto al management delle zone lagunari e costiere.

Tipologie vegetazionali:

  • caratterizzazione spettrale e monitoraggio delle principali specie vegetali; 
  • caratterizzazione spettrale ed individuazione delle eventuali anomalie nelle principali colture cerealicole e nei suoli per ottenere prodotti di valore aggiunto a supporto all’agricoltura di precisione (concimazione, resa, stress idrico, ecc.).

Strutture archeologiche, e non, nel primo sottosuolo:

  • detection delle strutture archeologiche sepolte attraverso l’analisi di dati MIVIS ed identificazione dei range spettrali e/o dell’immagine sintetiche più idonee (di natura archeologica e/o non) in un determinato contesto ambientale.

Materiali di Copertura (i.e. asfalto, cemento amianto (CA), serpentino, residui lavorazione bauxite, ecc.) in ambiente urbano, rurale ed industriale in funzione delle richieste del Committente:

  • analisi delle firme spettrali dei materiali per misure quantitative dei materiali di interesse;
  • classificazione dei materiali con la migliore accuratezza tematica;
  • identificazione e mappatura dei target di interesse.

Applicazioni:

I ricercatori e tecnici dell’Istituto hanno partecipato a numerose campagne internazionali di CAL/VAL quali i.e., dei dati iperspettrali satellitari Hyperion, nella campagna nella laguna Veneta -NASA-JPL progetto NRA-99-0ES-01, e dati CHRIS, nella campagna di Barrax, Spagna – SPARC – 2004 e SEN2FLEX- 2005.
Nel 2011 il LARA ha vinto il Bando di gara per gli “Studi scientifici a supporto della Missione PRISMA” del Agenzia Spaziale Italiana (ASI 6631 del 28/07/2009) con il progetto CLAM-PHYM (Coastal and Lake Assemment and Monitoring by PRISMA).