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Radiazione riflessa

radiazione_riflessa.jpg

Le onde nel campo visibile e nell’infrarosso vicino sono emesse dal Sole e vengono riflesse dalla superficie terrestre.

Il Sole emette radiazioni tra 250 e 2500 nm (UV, visibile, vicino infrarosso e infrarosso a onda-corta), con un picco a circa 500 nm (visibile). Prima di raggiungere la superficie terrestre alcuni intervalli di lunghezza d'onda vengono riflessi o assorbiti dai gas che compongono l'atmosfera (> finestre atmosferiche).

radiazione solare
Radiazione solare al top dell'atmosfera (giallo) e sulla superficie terrestre (rosso)
(immagine da en.wikipedia.org/wiki/File:Solar_spectrum_en.svg)


Ogni oggetto o unità di territorio (roccia, vegetazione…) ha una propria firma spettrale ovvero una propria capacità di riflettere le diverse lunghezze d’onda. Tale proprietà determina il colore nel campo visibile.

esempi firme spettrali
Esempi di firme spettrali per acqua, suolo, vegetazione
(immagine da www.seos-project.eu/modules/classification/classification-c00-p05.html)


Utilizzando anche l'infrarosso otteniamo maggiori informazioni sulla capacità di riflessione dell'area indagata; questo ci permette di identificarla meglio e di creare immagini in cui le diverse aree sono meglio distinte.

Nella figura sottostante si vede una stessa area presentata con colori reali e con "falsi colori" (ovvero usando anche dati acquisiti nell'infrarosso). In falsi colori si ditingue meglio la vegetazione (con un verde più brillante) e si notano meglio le aree azzurre dove c'è sedimentazione di materiale fine (antiche aree lacustri o alluvionali).

03.jpg



Radianza e riflettanza

Nel grafico soprastante relativo alle firme spettrali vediamo che l'asse verticale riporta valori di riflettanza in percentuale ma in realtà ciò che viene misurato direttamente dal sensore è la radianza.

La radianza è la quantità di radiazione elettromagnetica per unità di superficie e di angolo solido (angolo nello spazio tridimensionale) ed ha come unità di misura il watt su steradiante su metroquadro.

La riflettanza è invece il rapporto tra la quantità di radiazione che colpisce una superficie e la quantità che ne viene riflessa ed è quindi un numero puro generalmente < 1.

Inoltre al sensore non arriva la radianza di una superficie ma quella dell'insieme superficie+atmosfera, infatti l'aria assorbe e riflette parte delle onde elettromagnetiche per cui attenua la radiazione proveniente dalla superficie e ne aggiunge una parte dovuta alla riflessione in atmosfera ed dalla superficie.
I dati di radianza e riflessione al sensore riportano spesso la sigla TOA (Top Of Atmosphere) per distinguerle da quelle alla superficie indicate come surface radiance/reflectance oppure BOA (Bottom of Atmosphere).
L'effetto dell'atmosfera varia in base alle condizioni meteorologiche ad alla lunghezza d'onda (tra le radiazione generalmente misurate quelle onda corta sono le più influenzate dall'atmosfera, in particolare il blu).

radianza_e_riflettanza

Appositi software permettono di effettuare una correzione atmosferica di radianza/riflettanza per ricostruire o stimare i dati alla superficie (BOA). Gli algoritmi sono diversi, da quelli più semplici basati sulla distribuzione dei valori a quelli più complessi che richiedono dati sulle condizioni atmosferiche al momento dell'acquisizione.
In casi rari (ad esempio per i dati Landsat 8) è possibile richiedere dati derivati già corretti.














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Luglio 2015
Alessandro Perego