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TELERILEVAMENTO: Applicazioni in Scienze Geologiche

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Remote Sensing: Applications in Earth Science

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Anno accademico 2023/2024

Codice dell'attività didattica
STE0108
Docente
Diego Coppola (Titolare)
Corso di studi
Corso di Laurea Magistrale in Scienze Geologiche Applicate
Anno
1° anno
Periodo didattico
Primo semestre
Tipologia
Affine o integrativo
Crediti/Valenza
6
SSD dell'attività didattica
GEO/08 - geochimica e vulcanologia
Modalità di erogazione
Tradizionale
Lingua di insegnamento
Italiano
Modalità di frequenza
Consigliata
Tipologia d'esame
Scritto ed orale
Prerequisiti

Conoscenze di base di matematica, fisica, chimica, informatica e GIS. Nozioni di base sui caratteri petrografici e petrochimici delle rocce magmatiche, sedimentarie e metamorfiche. Nozioni di base dei geologia (quaternario, sedimentario, strutturale), geografia fisica, geomorfologia, sismologia, vulcanologia.

Basic knowledge of mathematics, physics, chemistry, computer science and GIS. Basic notions on the petrographic and petrochemical characters of magmatic, sedimentary and metamorphic rocks. Basic notions of geology (quaternary, sedimentary, structural), physical geography, geomorphology, seismology, volcanology.
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Sommario insegnamento

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Obiettivi formativi


L’insegnamento si propone di fornire strumenti teorici e pratici finalizzati alla acquisizione, elaborazione ed interpretazione di immagini satellitari nell’ambito delle Scienze Geologiche. Verranno introdotti i principi fisici del telerilevamento ed le diverse tipologie di satelliti e sensori con caratteristiche utili alle applicazioni in campo geologico.  Verranno quindi illustrate le principali fonti di dati satellitari e le missioni attualmente operative focalizzate all’osservazione della terra (Earth Observing System – EOS). Verranno altresì introdotte le principali tecniche di analisi di immagine con diverse caratteristiche spaziali, temporali e spettrali utili alla caratterizzazione, mappatura e monitoraggio della superficie terrestre, dell’idrosfera e dell’atmosfera. Particolare riguardo verrà infine posto all’analisi di serie storiche di dati satellitari evidenziandone potenzialità e limiti nel rilevamento ed analisi dei continui cambiamenti che avvengono sulla superficie terrestre.

 

The course aims to provide theoretical and practical tools for the acquisition, processing and interpretation of satellite images in the field of Geological Sciences. The student will be introduced to the physical principles of remote sensing and to the different types of satellites and sensors with features useful for geological applications. The main sources of satellite data and the currently operational missions focused on earth observation (EOS) will then be illustrated. The main image analysis techniques will also be introduced with different spatial, temporal and spectral characteristics useful for the characterization, mapping and monitoring of the earth's surface, hydrosphere and atmosphere. Finally, particular consideration will be given to the analysis of historical series of satellite data, highlighting their potential and limitations in the detection and analysis of the continuous changes taking place on the earth's surface.

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Risultati dell'apprendimento attesi

Conoscenza e capacità di comprensione.
Alla fine di questo insegnamento si dovrà saper:
- Definire e descrivere le basi dello spettro elettromagnetico e le interazioni con vari tipi di materiale.
- Descrivere le diverse tipologie di satelliti, sensori ed i metodi di acquisizione delle immagini.
- Definire e descrivere il telerilevamento ed illustrare le sue applicazioni nelle Scienze Geologiche.

Capacità di applicare conoscenza e comprensione
Alla fine di questo insegnamento bisognerà essere in grado di:
- Reperire diverse fonti di immagini satellitari dal web.
- Produrre ed analizzare cartografia tematica di base a partire da immagini di telerilevamento.

Autonomia di giudizio
Alla fine di questo insegnamento bisognerà saper formulare un giudizio:
- sulle finalità, e prospettive del telerilevamento come strumento di indagine del territorio.
- sui vantaggi e limiti del telerilevamento, nell’ambito delle applicazioni geologiche.

Abilità comunicative
Alla fine dell’insegnamento bisognerà sapere:
- utilizzare il linguaggio tecnico del telerilevamento, e delle metodologie/approcci coinvolte nell’analisi di immagini satellitari.
- coordinarsi con diverse figure professionali che lavorano in ambito geologico/ambientale, in merito all'utilizzo di immagini satellitari come supporto alle metodologie di indagine.

Capacità di apprendimento
Alla fine di questo insegnamento gli studenti e le studentesse dovranno avere acquisito le capacità di studio autonomo e di valutazione critica delle tecniche di telerilevamento da utilizzare nei vari settori delle Scienze della Terra.

Knowledge and understanding
At the end of this course the student will be able to:
- Define and describe the basic principles of the electromagnetic spectrum and the interactions with various types of material.
- Describe the different types of satellites, sensors and image acquisition methods.
- Define and describe remote sensing techniques and illustrate their applications in Geological Sciences.

Ability to apply knowledge and understanding
At the end of this course the student will know:
- Find different sources of satellite images from the web.
- Produce and analyze basic thematic maps starting from remote sensing images.

Autonomy of judgment
At the end of this course the student will be able to formulate an opinion:
- on the aims and prospects of remote sensing as a means of investigating the earth processes.
- on the advantages and limitations of remote sensing, in the context of geological applications.

Communication skills
At the end of the course the student must:
- use the technical language of remote sensing, and of the methodologies / approaches involved in the analysis of satellite images.
- coordinating with various professional figures working in the geological / environmental field, regarding the use of satellite images as a support to the investigation fields.

Learning ability
At the end of this course the student will have the ability to independently study, update and critically evaluate the remote sensing techniques to be used in the various sectors of the Earth Sciences

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Modalità di insegnamento

La metodologia didattica impiegata consiste in:

  • Lezioni frontali (N. ore): 32 (4 CFU)
  • Esercitazioni di laboratorio (N. ore): 32 (2 CFU)

The teaching methodology used consists of:

  • Frontal lessons (N. hours): 32 (4 CFU)
    Laboratory exercises (N. hours): 32 (2 CFU)
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Modalità di verifica dell'apprendimento

L'esame si svolge mediante una prova scritta della durata di 2 ore. La prova scritta consiste in domande a risposta chiusa, esercizi e domande di carattere generale relativamente al programma svolto. Per superare l’esame è necessario ottenere nella prova scritta un punteggio minimo di 18 punti. Gli studenti/le studentesse che superano lo scritto possono accettare il voto dello scritto medesimo e venire esonerare dal sostenere la prova orale. Gli studenti/le studentesse che invece vogliono migliorare la votazione dello scritto devono sostenere anche la prova orale. Alla fine del colloquio la Commissione si riserva di modificare il giudizio ottenuto allo scritto sulla base del colloquio.

The exam takes place through a written test lasting 2 hours. The written test consists in answering in a discursive and exhaustive way 3 general questions relating to the program carried out and 1 exercise related to the analysis of satellite images. A maximum of 20 points will be awarded to the 3 general questions, while a total of 10 points will be awarded to the practical exercise. To pass the exam, a minimum score of 18 points must be obtained in the written test. The student who passes the written test can accept the mark of the written exam and is exempted from taking the oral exam. The student who wants to improve the written test must also take the oral exam. At the end of the interview the Commission reserves the right to change the judgment obtained in the written test based on the oral test.

 

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Programma

  • Introduzione all’insegnamento
  • Principi fisici del telerilevamento – Spettro Elettromagnetico – Leggi fondamentali – Emissività, Radianza, Riflettanza, Trasmittanza
  • Satelliti e sensori
  • Softwares per telerilevamento – Introduzione a Matlab® – cenni sull’analisi di immagine. Leggere e georiferire un’immagine satellitare: Sistemi di proiezione; dal Digital Number alla Radianza
  • Telerilevamento Ottico – Classificazione (acqua, suolo, nuvole, ghiaccio, vegetazione) – Indici di vegetazione – Indici di aridità – Cartografia nevai, ghiacciai, corpi d’acqua
  • Telerilevamento Infrarosso – Cartografia geologica di base – Mappe termiche – Anomalie termiche (alta e bassa temperatura)
  • Telerilevamento Ultravioletto – Rilevamento O3, SO2 in atmosfera
  • Telerilevamento microonde – Interferometria Radar
  • Esercitazioni con immagini ottiche, termiche, UV e radar
  • Acquisizione ed analisi automatica di serie immagini – Change detection analysis – trend - pattern

  • Introduction to the course
  • Physical principles of remote sensing - Electromagnetic Spectrum - Fundamental laws - Emissivity, Radiance, Reflectance, Transmittance
  • Satellites and sensors
  • Remote sensing softwares - notes on image analysis. Reading and geo-referencing a satellite image: Projection systems; from Digital Number to Radiance
  • Optical remote sensing - Classification (water, soil, clouds, ice, vegetation) - Vegetation indexes - Dryness indexes - Snow, snow and glacier cartography, bodies of water
  • Infrared remote sensing - Basic geological mapping - Thermal maps - Thermal anomalies (high and low temperature)
  • Ultraviolet remote sensing - O3 detection, SO2 in the atmosphere
  • Microwave remote sensing - Radar interferometry
  • Exercises with optical, thermal, UV and radar images
  • Automatic acquisition and analysis of series images - Change detection analysis - trend - pattern

Testi consigliati e bibliografia

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Dispense e presentazioni fornite dal docente.

Script ed immagini messi a disposizione dal docente.

Libri di testo:
- Principi e metodi di telerilevamento . Brivio et al., 2006. Città Studi Eds. 525 p.
Principles of remote sensing : an introductory textbook. Kerle et al., 2004.

Lecture notes and presentations provided by the teacher.

 Scripts and images made available by the teacher.

 Suggested Textbooks:

- Principi e metodi di telerilevamento . Brivio et al., 2006. Città Studi Eds. 525 p.

- Principles of remote sensing: an introductory textbook. Kerle et al., 2004.



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Ultimo aggiornamento: 19/10/2023 15:04
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