I satelliti per la salvaguardia ambientale - cesmamil.org · CYCLONE AILA GULF OF MEXICO – ......

9 Ottobre 2014 - Roma L'aerospazio e l'ambiente:tecnologie e soluzioni per la salvaguardia dell'ambiente nell'aerospazio e dall'aerospazio

1

Earth Observation

Laura CandelaASI / Resp. unità Osservazione della Terra

I satelliti per la salvaguardia ambientale


2

Earth Observation

L’ASI

Il nostro sito: www.asi.it


3

Earth Observation

Osservare la Terra

• Cos’è il telerilevamento

Osservazione sinottica

Ripetitività delle misure

Osservazioni su larga scala

Misure con diversa risoluzione

Osservazioni NON SOLO NEL VISIBILE

Il CEOS (Committee on Earth Observation Satellites) nei suoi elenchi registra 118 missioni satellitari di Osservazione della Terra (Maggio 2014)Nei prossimi anni se ne aggiungeranno ancora altre 141


4

Earth Observation

Le missioni ASI di Osservazione della Terra

MICROWAVESMICROWAVES VISIBLEVISIBLEINFRAREDINFRARED

SAR MISSIONSSAR MISSIONS

MULTIFREQUENCY APPROACHMULTIFREQUENCY APPROACH

ASI CENTRE FOR SPACE GEODESY

OPTICAL MISSIONSOPTICAL MISSIONS

HYPERSPECTRAL MISSION

HYPERSPECTRAL MISSION


5

Earth Observation

Le attuali missioni ASI

- COSMO-SkyMed

- ROSA (su OCEANSAT-2, Megha-Tropiques e

Aquarius/SAC-D)

Missioni EO ASI

Le future missioni ASI

- PRISMA (2017/8)

- COSMO-SkyMed Second Generation (2017)

- OPSIS

Missioni ESA


6

Earth Observation

8 GIU. - 2007 COSMO-18 GIU. - 2007 COSMO-1

9 DIC. - 2007 COSMO-29 DIC. - 2007 COSMO-2

25 OTT. - 2008 COSMO-325 OTT. - 2008 COSMO-3

5 NOV. - 2010 COSMO-45 NOV. - 2010 COSMO-4


7

Earth Observation

SCANSAR WIDESCANSAR WIDE100 Km X 100 KmRisoluzione 30 m 100 Km X 100 KmRisoluzione 30 m

SCANSAR HUGESCANSAR HUGE200 Km X 200 KmRisoluzione 100 m

200 Km X 200 KmRisoluzione 100 m

STRIPMAP – PING PONGSTRIPMAP – PING PONG30 Km X 30 KmRisoluzione 15 m30 Km X 30 KmRisoluzione 15 m

STRIPMAP -HIMAGESTRIPMAP -HIMAGE40 Km X 40 KmRisoluzione 3 m 40 Km X 40 KmRisoluzione 3 m

SPOTLIGHTSPOTLIGHT10 Km X 10 KmRisoluzione 1 m

10 Km X 10 KmRisoluzione 1 m

CAMPO LARGOCAMPO LARGO CAMPO STRETTOCAMPO STRETTO

MOLTEPLICI MODALITA’ DI ACQUISIZIONEMOLTEPLICI MODALITA’ DI ACQUISIZIONE

75 Campo Stretto+

375 Campo LargoImmagini/giorno

per satellite

1800 immaginial giorno

(costellazione completa)


8

Earth Observation

1° SATELLITE LANCIO 08 Giugno 2007

2° SATELLITE LANCIO 09 Dic. 2007

3° SATELLITE LANCIO 25 Ott. 2008

COSMO-1

180°

COSMO-2

COSMO-1

180°

COSMO-2

67.5°

COSMO-3

Tandem-like Operational

Configuration

L’intera costellazione è in Fase Operativa

4° SATELLITE LANCIO 06 Nov. 2010

COSMO-1

COSMO-2

67.5°

COSMO-3

COSMO-4

4 SATELLITI OPERATIVI

2010 2012-20162007

COSMO-SkyMed 2° GENERAZIONE

2016

La costellazione


9

Earth Observation

L’archivio sull’Italia

Uso di 4 satelliti

Ogni 16 giorni (acquisizioni

intrferometriche)

Passaggi ASC/DISC

Uso di 4 satelliti

Ogni 16 giorni (acquisizioni

intrferometriche)

Passaggi ASC/DISC


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Earth Observation

• INONDAZIONI

• INQUINAMENTO

• TERREMOTI

• FRANE

• VULCANI

• RISCHIO SISMICO

• INCENDI

PREVENZIONE DEI RISCHI

GESTIONE

DELLE EMERGENZE

PREVENZIONE DEI RISCHI

GESTIONE

DELLE EMERGENZE

CONTROLLO

OCEANI E GHIACCI

CONTROLLO

OCEANI E GHIACCI

CONTROLLO COSTE -

ACQUE INTERNE

CONTROLLO COSTE -

ACQUE INTERNE

CARTOGRAFIA –

AREE URBANE

CARTOGRAFIA –

AREE URBANE

APPLICAZIONI

SCIENTIFICHE

APPLICAZIONI

SCIENTIFICHE

CONTROLLO RISORSE

AGRICOLE E FORESTALI

CONTROLLO RISORSE

AGRICOLE E FORESTALI

APPLICAZIONI SICUREZZAAPPLICAZIONI SICUREZZA

SCENARIO TEMATICHE APPLICATIVE


11

Earth Observation

2008 2009 2010 2011 2012 2013….

HAITIIKE & HANNAHURRICANES

HAITIIKE & HANNAHURRICANES

MYANMAR CYCLONE NARGIS

MYANMAR CYCLONE NARGIS

SICHUAN EARTHQUAKE

SICHUAN EARTHQUAKE

L’AQUILA – ABRUZZO EARTHQUAKE

L’AQUILA – ABRUZZO EARTHQUAKE

BANGLADESH CYCLONE AILABANGLADESH CYCLONE AILA

GULF OF MEXICO –LOUISIANAOIL SPILL

GULF OF MEXICO –LOUISIANAOIL SPILL

HAITI EARTHQUAKE

HAITI EARTHQUAKE

HAITI EARTHQUAKE

HAITI EARTHQUAKE

AUSTRALIAFLOODS

AUSTRALIAFLOODS

JAPANTOHOKE

EARTHQUAKETSUNAMI

JAPANTOHOKE

EARTHQUAKETSUNAMI

VAN EARTHQUAKE (TURKEY)

VAN EARTHQUAKE (TURKEY)

NORTH ITALY FLOODS

NORTH ITALY FLOODS

EMILIA ROMAGNA

EARTHQUAKE

EMILIA ROMAGNA

EARTHQUAKE

HAYAN TYPHOONFILIPPINE

HAYAN TYPHOONFILIPPINE

OKLAHOMA CITY

TORNADO

OKLAHOMA CITY

TORNADO

COSMO-SkyMed

Emergenze

LUNIGIANA(ITALY)

EARTHQUAKE

LUNIGIANA(ITALY)

EARTHQUAKE

PAKISTANFLOODS

PAKISTANFLOODS


12

Earth Observation

I programmi EO dell’ESA

– Meteosat (-1 nel 1977)

– ERS-1, ERS-2,

– Envisat

– Missioni Earth explorers:

GOCE, SMOS, CRYOSAT-

2, ADM-Aeolus, SWARM,

EarthCARE

– Futuro: Biomass

– MSG

– METOP

– Sentinel-1

– Sentinel-2

– Sentinel-3

– Sentinel-4

– Sentinel-5

• ESA Living Planet

• GMES/Copernicus

Third party

missions–Landsat

–ALOS

–SPOT-4

–FORMOSAT

–KOMPSAT

–IRS

–TERRA/AQUA

–…


13

Earth Observation


14

Earth Observation

Lo space segment EU

We care for a safer world

Sentinel-1

Sentinel-2

Sentinel-3

MTG


15

Earth Observation

• Infrastrutture di osservazione spaziale in grado di monitorare i parametri terrestri, atmosferici e oceanografici del pianeta.– Satelliti meteorologici, sensori radar, sensori ottici

multispettrali, alta ed altissima risoluzione

– Ground segment

• Copernicus si basa sui satelliti già esistenti (ESA, Eumetsat, Agenzie Spaziali Nazionali), integrandoli con i nuovi satelliti “Sentinel”, in fase di sviluppo. Attraverso l’ESA Copernicus accede ai dati di circa 30 satelliti, tra cui i satelliti italiani COSMO-SkyMed.– Sentinel 1-2-3-4-5

– Contributing Missions


16

Earth Observation

Lo Space Segment del GMES e le Sentinel

2013

Sentinel 1 – SAR imagingAll weather, day/night applications, interferometry

2014

Sentinel 2 – Multi-spectral imagingLand applications: urban, forest, agriculture,..

Continuity of Landsat, SPOT

2014

Sentinel 3 – Ocean and global land monitoringWide-swath ocean color, vegetation, sea/land

surface temperature, altimetry

2019

Sentinel 4 – Geostationary atmosphericAtmospheric composition monitoring, trans-

boundary pollution

2020+

Sentinel 5 – Low-orbit atmosphericAtmospheric composition monitoring

(S5 Precursor launch in 2014)

EUMETSATEUMETSAT


17

Earth ObservationSentinel-1A sulla

rampa di lancio

3 Aprile 2014

Il settimo lancio Soyuz

(Ariannespace) dal Guiana Space

Center di Kourou ha portato in

orbita Sentinel1A, il primo dei

satelliti europei del programma

Copernicus.

Liftoff:

06:02:26 pm (local time)

11:02:26 pm (Roma, UTC+2h)

La lunghezza nominale (e reale)

della missione di lancio è stata di

23min 24 sec (rilascio del satellite

in orbita).


18

Earth ObservationTutto su Sentinel 1

Lancio Sentinel-1A nel 2014, Sentinel-1B nel 2015

Orbita Polare, sun-sincrona, altitudine di 693 Km

Revisit time 6 giorni a costellazione completa, 12 con un solo satellite

Vita operativa Minima 7,25 anni

Satellite Lunghezza 2,8m, larghezza 2,5m, altezza 4m con pannelli solari 2x10m e antenna radar 12 m

Massa 2300 Kg, includendo 130 Kg di propellente

Strumento Radar ad Apertura Sintetica (SAR) in banda C, a 5,405 GHz

Modi operativi • Interferometric wide swath, 250Km e risoluzione 5x20m

• Wave-mode images, 20x20Km e risoluzione 5x5m (ad intervalli di 100Km)

• Strip map mode, 80Km e risoluzione 5x5m

• Extra wide-swath mode, 400Km e risoluzione 20x40m

Stazioni

riceventi

SAR data: Svalbard (Norvegia), Matera (Italia), Maspalomas (Spagna), via laser link EDS. Telemetria:

attraverso Kiruna (Svezia)

Project

management

Sviluppata, operata e gestita da ESA

Finanziamento Stati Membri ESA ed Unione Europea

Prime

contractors

Theles Alenia Space, Italia: satellite. Airbus defence and space (Germania): strumento

Data access Sentinel.esa.int


19

Earth Observation

• Monitoraggio di mare, ghiacci, oil spills

• Onde e vento sul mare

• Land-use change

• Land deformation

• Risposta all’emergenza: inondazioni,

terremoti

Le applicazioni di Sentinel 1


20

Earth Observation

20

23o

36o

19o

46o

30o

45o

19o

46oSentinel-1 SAR can be operated in 4 exclusive

imaging modes with different resolution and

coverage:

For all of these operating modes, the

same family of products is available to

users.

Sentinel-1 SAR Modes

Mode Rate SAR Mode

High Bit Rate

(HBR)

IW

EW

SM (S1 S6)

Low Bit Rate

(LBR)

WV

Polarisation schemes for IW, EW and SM:

- single polarisation: HH or VV

- dual polarisation: HH+HV or VV+VH

For Wave mode: HH or VV


21

Earth ObservationCollaborative GS

Collaborative Ground SegmentE’ l’insieme della facilities di ground segment che a livello nazionale (e con fondi nazionali) completano il Core Ground Segment (finanziato dalla CE), per permettere l’utilizzo nazionale (da parte delle istituzioni pubbliche, della comunità scientifica e dell’industria) dei dati Sentinel.

E’, come i servizi Copernicus, utente del Core GS.

E’ composto dalle infrastrutture ASI (vedi dopo) e da eventuali altri Centri NON di responsabilità ASI (di cal/val, di elaborazione/interpretazione dei dati …) anche distribuiti sul territorio nazionale.

“The exploitation of the sentinels is closely connected to the exploitation of national missions like Cosmo Skymed, and of missions operated by third parties under bilateral agreements.”


22

Earth Observation

Internet

MIASMIAS

Sentinel 1/2/3

Acquisition Subsystem

Sentinel 1/2/3

Acquisition Subsystem

Sentinel 1/2/3

Processing and

Archiving Center

Sentinel 1/2/3

Processing and

Archiving Center

Cosmo SkyMed ASI-

TUP

Cosmo SkyMed ASI-

TUP

ASI Sentinel

Collaborative Center

Cosmo NRT/STD

Products

STD Products

Rolling ArchiveRolling Archive Servizi di accesso dat

via WEB

Servizi di accesso dat

via WEB

DMZ Area

ASI

Long Term Archive

Data Preservation

ASI

Long Term Archive

Data Preservation

Cosmo SkyMed

IC-UGS

Cosmo SkyMed

IC-UGS

ASI CNMASI CNM

NRT Products

EDRS TLR-1 / TLR-3 / TLR-4 / TLR-6 / CNMCosmo / IC-MAPS

ESA Sentinels & GCM

Core G/S

ESA Sentinels & GCM

Core G/S

Sentinel NRT/STD Products

Servizi di accesso dati

NRT

Servizi di accesso dati

NRT

Basic Production

Services

Basic Production

Services

Old ASI missions

(SRTM/..)

Old ASI missions

(SRTM/..)

ASI Mission

Products

ESA MISSIONS LTDP

FRAMEWORK

ESA MISSIONS LTDP

FRAMEWORK

ASI - LTDP Access ServicesASI - LTDP Access Services

Prodotto 1Prodotto 1Prodotto 2Prodotto 2

Prodotto nProdotto nQAQA


23

Earth ObservationDownstream services

nazionaliAmbiente

• Monitoraggio dei movimenti del terreno (frane, subsidenza, vulcani)• Monitoraggio dei ghiacciai e della neve• Monitoraggio delle acque interne (laghi, fiumi…)• Monitoraggio dell’umidità del terreno• Mappe di uso del suolo e mappe del cambiamento

Protezione civile• Supporto alla gestione dei rischi idrogeologico, geofisico, incendi …

Agricoltura• Mappe di uso del suolo e mappe del cambiamento• …

Foreste• Mappe di uso del suolo e mappe del cambiamento• Mappa delle aree bruciate• …

Gestione integrata delle acque

Gestione dei parchiGestione del deflusso delle acque

Agricoltura di precisione

Qualità dell’aria

Inquinamento marino


24

Earth Observation

User Needs

Critical technologies developments

2000-02

Hypseo

System architecture & preliminary

design

System deployment and

exploitationSystem design and

development

2008- 18

PRISMA

Il programma PRISMA

2006-07

System architecture & preliminary

design

JHMUser Needs - consolidation

Future …

As

schedule

d

Operational mission


25

Earth Observation

• Mission Objectives:

– Pre-operational and technology

demonstrator nature

– Focus on

• Space qualification of

Hyperspectral (HYP) and

panchromatic (PAN) payloads

• Development and production of

PAN/HYP products/ applications

• Program Highlights:

– National program

– Fully funded by ASI

– B2/C/D/E1 contract running

– Launch 2017

Applications:

Vegetation monitoring

Geological mapping

Agricultural diagnostics, agricultural

indicators

Land cover maps and crop inventories

Urban and functional areas mapping

and monitoring

Coastal and inland productivity

assessment of aquatic ecosystems

Monitoring of carbon sources and

sinks on land (Kyoto Protocol)

Land surface hydrology and water

management,

Risk Management Support (fires,

landslides, volcanic and seismic

hazard).

Atmosphere characterization

PRISMA = PRecursore IperSpettrale della Missione Applicativa

PRISMA


26

Earth Observation

Iperspettrale• Swath:

– 30 km

• Spatial GSD:– <30 m

• Spectral ranges (contiguous spectrum):

– VNIR: 400-1010 nm– SWIR: 920-2500 nm

• Spectral resolution: – 10 nm

Pancromatico

• Swath:

– 30 km

• Spatial GSD:

– <5 m

• Spectral ranges: 400-700 nm

PRISMA: il payload


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Earth ObservationCaratteristiche nominali

• Image spectral channels: Panchromatic (PAN) & Multi-

spectral (MS)

MS bands: blue/green/red/NIR

• Ground Sampling Distance (GSD):

PAN: 0.5 m

MS: 2 m

• Performances/image quality: SNR >100, MTF >0.1

• Imaging modes:

Single images (“spot”)

Images stripes (“stripmap”)

Single pass mosaic images

Single pass stereo-pairs

• Imaging areas:

Spot area: 12 x 12 km2

Strip maximum area: 12 x 650 km2

Mosaic: 24 x 24 km2

Stereo: 12 x 12 km2, images acquired at ±20°

OPSIS: OPtical System for Imagery and Surveillance


28

Earth Observation

[email protected]

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