Gabriele Poli, Giulia Adembri, Maurizio Tommasini, Matteo Polverini Compatibilità ed integrazione di dati NDVI da sensori AVHRR/NOAA e SEVIRI/MSG Laboratorio di Telecomunicazioni Dipartimento di Elettronica e Telecomunicazioni (Università di Firenze) 11a Conferenza Nazionale ASITA Torino, 6 - 9 novembre 2007 Stazione Ricezione Satelliti, Polo Universitario di Prato
Gabriele Poli, Giulia Adembri, Maurizio Tommasini, Matteo Polverini Compatibilità ed integrazione di dati NDVI da sensori AVHRR/NOAA e SEVIRI/MSG Laboratorio di Telecomunicazioni Dipartimento di Elettronica e Telecomunicazioni (Università di Firenze) 11a Conferenza Nazionale ASITA Torino, 6 - 9 novembre 2007 Stazione Ricezione Satelliti, Polo Universitario di Prato
Compatibilità di osservazioni NDVI da sensori AVHRR e SEVIRI AVHRR/NOAA: sensore operativo dalla fine degli anni ’70, rinnovato tecnologicamente fino ad oggi conservando caratteristiche funzionali e radiometriche Ampie serie storiche di dati, metodologia di riferimento Efficace indicatore dello stato della vegetazione
(lungh. d’onda del rosso e del vicino infrarosso),
in particolare su larghe scale temporali SEVIRI/MSG: sensore di nuova generazione con alcune bande simili a quelle AVHRR e con caratteristiche vantaggiose per le osservazioni di NDVI Obiettivo: valutare, con tecniche statistiche, la compatibilità e la possibilità di integrare e confrontare i dati NDVI ottenuti dai sensori AVHRR e SEVIRI
Stazione Ricezione Satelliti - Laboratorio di Telecomunicazioni http://maresat.ing.unifi.it Ricezione diretta di dati dai satelliti MSG, NOAA
Elaborazione in tempo reale o quasi-reale
Mantenimento e aggiornamento dell’archivio di dati satellitari della Stazione (serie storiche METEOSAT-7 e NOAA dal 1996 ad oggi e MSG dal 2006) http://labtele.det.unifi.it Monitoraggio ambientale in continuo di zone a carattere regionale
Sviluppo e calibrazione di algoritmi per il calcolo di parametri ambientali su scala regionale da dati telerilevati su mare e su terra
Sviluppo di procedure per l’interpretazione e l’analisi dei dati satellitari
Ambito dell’attività di ricerca e collaborazione Progetto SEDEMED II, 2004-2006
Sécheresse et Désertification dans le bassin Méditerranée (Siccità e Desertificazione nel Bacino del Mediterraneo) Coordinatore: ARRA - Agenzia Regionale per i Rifiuti e le Acque (ex Ufficio Idrografico Regionale, Regione Sicilia) Dipartimento di Ingegneria Idraulica ed Applicazioni Ambientali (DIIAA), Università di Palermo Regione Sicilia
Dati satellitari utilizzati, periodo e zona geografica di interesse AVHRR/NOAA: Aprile e Agosto 2006 bande: 1 (0.63 µm) 2 (0.86 µm)
SEVIRI/MSG: Aprile e Agosto 2006 bande: VIS0.6 (0.63 µm) VIS0.8 (0.81 µm) longitudine: 11°45’-15°45’ latitudine: 36°00’-39°00’ dim griglia: 11561088 [pixel]
dim pixel: 0.282 [km] periodi: Aprile, Agosto 2006
Mappe mensili NDVI: tecnica composita a massimo valore (MVC) minimizzazione dell’influenza degli effetti atmosferici e della variazione delle condizioni di ripresa e di illuminazione
Mappe Mercatore WGS84, Sicilia – Aprile 2006 (AVHRR e SEVIRI) AVHRR/NOAA SEVIRI/MSG mappe mensili con tecnica composita MVC (Maximum Value Composite)
Mappe Mercatore WGS84, Sicilia – Agosto 2006 (AVHRR e SEVIRI) mappe mensili con tecnica composita MVC (Maximum Value Composite) AVHRR/NOAA SEVIRI/MSG
Istogramma delle differenze NDVI SEVIRI–AVHRR Aprile 2006 diff@ fmax = 0.12 Agosto 2006 diff@ fmax = 0.06
Diagrammi di diffusione NDVI SEVIRI-AVHRR Aprile 2006 analisi statistica con metodo dei momenti geometrici (calcolo media e varianza) N = 1850 X = 0.503268 Y = 0.391059 Agosto 2006 N = 1857 X = 0.286930 Y = 0.211725
Regressione lineare e coefficiente di correlazione Aprile 2006 Agosto 2006 θ = 37.9, m = 0.78 θ = 42.3, m = 0.91 r = 0.802263 r = 0.855158 analisi statistica con metodo dei momenti geometrici (calcolo retta di regressione e coefficiente di correlazione)
Coefficiente di correlazione con rigetto di una parte di dati 3σd = 0.085061 σd: deviazione standard delle distanze dei punti del diagramma dalla retta di regressione 3σd = 0.092946 Aprile 2006 Agosto 2006 Nd = 1776 (– 4.00%) Nd = 1789 (– 3.66%) rd = 0.843253 rd = 0.891816
Confronto e riepilogo dei risultati –0.02266 –0.00437 0.179334 –0.01283 –0.00283 0.216338 diff. su singolo sensore 0.009011 0.075205 0.107692 0.011598 0.211725 0.116703 0.013620 0.286930 agosto 2006 0.018847 0.112209 0.085029 0.007230 0.391059 0.103876 0.010790 0.503268 aprile 2006 σx – σy X – Y σy σy2 Y σx σx2 X Mese Diff. tra medie e dev. standard NDVI AVHRR/NOAA NDVI SEVIRI/MSG Tabella 1 0.891816 3.66 1789 0.092946 0.855158 42.31 –0.049482 0.910349 1857 agosto 2006 0.843253 4.00 1776 0.085061 0.802263 37.95 –0.001418 0.779857 1850 aprile 2006 rd Ne [%] Nd 3σd r θ [deg] q m ( = tan θ) N Mese Correlazione con rigetto dei punti Retta di regressione (y = mx + q) e correlazione lineare Tabella 2 all’aumentare del contenuto vegetativo, comportamento maggiormente lineare dell’indice NDVI SEVIRI, che presenta valori più alti (mentre la dinamica dell’indice NDVI AVHRR tende a comprimersi) buona correlazione lineare tra gli indici NDVI SEVIRI e AVHRR (r > 0.8), con valori vicini a 0.9 se si scarta una certa quantità di dati
Conclusioni e precisazioni all’aumentare del contenuto vegetativo, comportamento maggiormente lineare dell’indice NDVI SEVIRI, che presenta valori più elevati (mentre la dinamica dell’indice NDVI AVHRR tende a comprimersi)
buona correlazione lineare tra gli indici NDVI SEVIRI e AVHRR (r > 0.8), con valori vicini a 0.9 (nel caso di rigetto di alcuni dati): ciò può incoraggiare l’utilizzo combinato e la fusione dei dati
metodo di analisi seguito di tipo solo statistico: risultati a validità esclusivamente regionale e limitata al periodo osservato
utile indagine sui punti più lontani dalla retta di regressione nei diagrammi di diffusione
utile ulteriore studio che consideri anche le caratteristiche radiometriche SEVIRI e AVHRR delle bande per il calcolo di NDVI I dati MSG (METEOSAT Second Generation) utilizzati per questo lavoro sono forniti da EUMETSAT (European Organisation for the Exploitation of Meteorological Satellites) e sono stati ricevuti per concessione del Servizio Meteorologico dell’Aeronautica Militare (Ministero della Difesa conv. N. 4123/62 del 15.11.2005 and Prot. N.M-DGTEL/4123/2508 del 25.01.2007)
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