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Oggetto:
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Telerilevamento ambientale

Oggetto:

Environmental remote sensing

Oggetto:

Anno accademico 2021/2022

Codice attività didattica
SAF0248
Docente
Prof. Enrico Corrado Borgogno Mondino (Affidamento interno)
Corso di studio
[1708M21-002] SCIENZE E TECNOLOGIE DEI SISTEMI E TERRITORI FORESTALI - curr. Prevenzione e mitigazione dei rischi naturali.
Anno
2° anno
Periodo
Primo semestre
Tipologia
C - Affine o integrativo
Crediti/Valenza
4
SSD attività didattica
ICAR/06 - topografia e cartografia
Erogazione
Mista/Blended
Lingua
Italiano
Frequenza
Facoltativa
Tipologia esame
Scritto
Tipologia unità didattica
modulo
Insegnamento integrato
Telerilevamento e difesa del suolo in territori montani (SAF0248)
Oggetto:

Sommario insegnamento

Oggetto:

Obiettivi formativi

Il Telerilevamento ottico costituisce un supporto alla lettura del territorio per l'estrazione di informazioni spaziali utili per la caratterizzazione della componente forestale. In particolare l'insegnamento intende fornire le basi teoriche e operative per la produzione di carte tematiche di copertura e uso del suolo e per la derivazione e lettura degli indici spettrali di maggiore interesse (NDVI, EVI, NDSI etc.)  da utilizzarsi come indicatori ambientali anche all'interno di modelli forestali.  In particolare  l'attenzione verrà posta sui dati satellitari gratuiti a media risoluzione spaziale utili per indagini alla scala territoriale e di paesaggio.

Optical remote sensing supports territorial analysis; it allows to derive spatial information  useful to describe forests. The course is specifically intended to supply theoretical and operative bases to generate land use/land cover maps and to compute and interpret spectral indices (NDVI, EVI, NDSI etc.). The latter can help forest dynamics comprehension and are often used in forest models.  Particular attention will be paid to free satellite imagery.

Oggetto:

Risultati dell'apprendimento attesi

Gli studenti acquisiranno competenza e conoscenza:

  • delle principali strategie ed algoritmo per il processamento di dati telerilevati
  • capacità di interpretazione dei dati
  • dei sistemi e risorse per l’ottenimento di dati telerilevati
  • dei metodi di analisi dei dati telerilevati
  • nella strutturazione e redazione di report tecnici dove l’elemento cartografico gioca un ruolo primario.

Gli studenti saranno in grado di :

  1. a) definire uno specifico flusso di lavoro per rispondere a precisi requisiti di analisi spaziale;
  2. b) cercare e ottenere immagini multispettrali che rispondano ai requisiti di progetto;
  3. c) realizzare il flusso di lavoro precedentemente definito utilizzando gli strumenti disponibili nei software di riferimento (QGIS, SAGA GIS, SNAP) ;
  4. d) strutturare e redigere un report tecnico perla presentazione dei risultati.

Gli studenti saranno in grado di definire in modo autonomo una strategia operativa per risolvere problemi spazialmente distribuiti, riconoscendo quali dati siano i più opportuni in relazione ai requisiti di accuratezza, scala e di contenuto.

Gli studenti

  1. a) miglioreranno le loro capacità comunicative nell’ambito dell’informazione spaziale
  2. b) miglioreranno le loro capacità analitiche attraverso il processamento e l’interpretazione dei dati telerilevati.

Knowledge and understanding

Students will learn:

  • Theoretical basics of optical remote sensing
  • main strategies and algorithm for remotely sensed data processing;
  • data interpretation;
  • search and acquisition of available open data from public archives;
  • to project and write technical report where satellite imagery are basic elements

Applying knowledge & understanding

Students are expected to be able:

  1. a) to define a proper data processing workflow to face a given spatial problem;
  2. b) to find and obtain proper data from public archives;
  3. c) to implement the processing workflow using free Remote Sensing tools available in QGIS, SAGA GIS and SNAP.
  4. d) to structure and write technical reports containing and properly presenting results of their processing.

Making judgments

Students will acquire skills for projecting analysis approaches to spatially distributed problems, recognizing proper data and approaches to face them according to accuracy, scale and thematic requirements.

Communication skills

Students will:

- improve their communication skills about spatial information

-improve analytical skills through remotely sensed data processing and interpretation.

Oggetto:

Programma

L'insegnamento fa parte dell'area di apprendimento in Prevenzione e mitigazione dei rischi naturali.

Contenuti:

  • Introduzione al Telerilevamento: definizioni e leggi fisiche fondamentali (Ingegneria forestale).
  • Interazione tra energia elettromagnetica e superfici: riflettanza, trasmittanza, assorbanza, emittanza.  Rugosità delle superfici e geometria dell'illuminazione (Ingegneria forestale).   
  • Firme spettrali; interazione tra atmosfera e radiazione elettromagnetica: finestre atmosferiche e diffusione (Ingegneria forestale)
  • Tipologie di satelliti per l'Osservazione della Terra: geostazionari ed elio-sincroni; principali missioni; schema di sensore; immagine digitale: definizione numerica e caratteristiche operative (risoluzioni), (Ingegneria forestale).          
  • Processamento dell'immagine: istogramma di frequenza, contrasto, scatterogrammi, filtri digitali e operatori matriciali; indici spettrali  (Ingegneria forestale).                        
  • Fotointerpretazione del colore: cenni di colorimetria; il flusso di lavoro del telerilevamento (Ingegneria forestale).                                                                                
  • Pre-processamento radiometrico delle immagini: radianza e riflettanza, correzione atmosferica, correzione topografica, (Ingegneria forestale)
  • La georeferenziazione delle immagini, (Ingegneria forestale).
  • La classificazione delle immagini: assistita e automatica; principali algoritmi (Gestione multifunzionale sostenibile delle risorse forestali)
  • Verifica dell'accuratezza della classificazione: matrice d'errore e parametri di prestazione (Gestione multifunzionale sostenibile delle risorse forestali)     

The course elong to the Prevention and mitigation of natural risks learning area

  • Introduction to Remote Sensing: definitions and main physical laws - (Forest Engineering)
  • Interaction between surfaces and electromagnetic radiation: reflectance, transmittance, absorbance, emittance.  Surface roughness and geometry of lighting - (Forest Engineering)
  • Spectra; interaction between atmosphere and electromagnetic radiation: atmospheric windows and scattering (Forest Engineering)
  • Satellites for Earth Observation: geostationary and sun-synchronous. Main missions, Sensor scheme, digital image: numerical definition and operational features (resolutions) - (Forest Engineering)                                                  
  • Image processing: histogram, contrast enhancement, scatter plots, digital filters, matrix operators: spectral indices from satellite imagery- (Forest Engineering).
  • Image interpretation: basics of colorimetry; the remote sensing workflow - (Forest Engineering)          
  • Radiometric pre-processing: radiance, reflectance, atmospheric correction, topographic correction - (Forest Engineering).       
  • Image georeferencing - (Forest Engineering)                                                                                                             
  • Image classification: supervised and unsupervised classifiers (Multi-functional and sustainable management of natural resources).
  • Classification Accuracy: confusion matrix and statistical parameters (Multi-functional and sustainable management of natural resources)

Oggetto:

Modalità di insegnamento

Il modulo si sviluppa per l'intera durata attraverso l'erogazione di lezioni frontali (36 ore), nel corso delle quali il docente procede anche all'esemplificazione pratica (esercitaioni, 4 ore)  dei concetti espressi ed in particolare al processamento dei dati. In questa fase gli studenti vengono addestrati all'utilizzo di software freeware (SNAP, SAGA GIS e QGIS) per l'esecuzione dell'intero flusso di lavoro che permette di estrarre informazioni territoriali dai dati satellitari utilizzati come esempio. Sulla base delle competenze acquisite gli studenti, organizzati in gruppi di lavoro, procedono, al di fuori dell'orario di lezione, al processamento di dati campione e redigono un report tecnico che illustra una applicazione territoriale attinente la difesa del suolo e concordata con il docente del modulo di "Prevenzione dell'erosione del suolo, delle frane e delle valanghe ",  in cui il telerilevamento costituisca la metodologia di indagine.  Per le lezioni frontali il docente si avvale di presentazioni multimediali che sono a disposizione degli studenti tramite piattaforma CAMPUSNET.

 

Lessons are mainly frontal (36 hours) where theoretical aspects are coupled with practical examples (exercises, 4 hours) concerning operational processing of satellite data. Students will be trained on the basic use of free processing software (SNAP, SAGA GIS and QGIS) useful for the extraction of information from satellite data. Once trained, students will operate in working groups to face a practical application dealing with soil preservation suggested by the lecturer of the module  of "PREVENTION OF SOIL EROSION, LANDSLIDES AND SNOW AVALANCHES". They will be required to produce a technical report describing the operational workflow and professional considerations about obtained results. Students will be provided with slides and data that the teacher uses during lessons  through the CAMPUSNET system.

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Modalità di verifica dell'apprendimento

L'efficacia delle lezioni viene verificata procedendo, all'inizio di ciascuna lezione (10 minuti), ad un limitato dibattito riguardante i contenuti della lezione precedente, nel corso del quale gli studenti sono invitati a rispondere a domande e sollecitati a proporne. Tale azione non contribuisce alla valutazione finale, ma costituisce un utile strumento per lo studente di autovalutare il proprio grado di apprendimento.

L'appello d'esame è subordinato alla redazione di un report tecnico scritto, realizzato per gruppi, relativo ad un caso studio attinente i contenuti del corso e sviluppato con l'utilizzo di dati telerilevati forniti dal docente e con software di settore ottenibili gratuitamente dagli studenti. Il docente, a cui il documento verrà consegnato almeno 3 giorni prima dell'appello, procede alla sua valutazione che contribuirà per un terzo  a quella finale del modulo. Il report costituisce anche il punto di partenza del colloquio orale che intende verificare le competenze scientifiche e le basi teoriche acquisite. L'esame sarà condotto congiuntamente con il docente del modulo di "Prevenzione dell'erosione del suolo, delle frane e delle valanghe" per verificare come le nozioni trasmesse siano state recepite e trasferite nell'ambito specifico di intervento territoriale (erosione suolo, frane e valanghe).  Il superamento dell'esame avviene soltanto se si raggiunge la sufficienza in entrambi i moduli. Vengono poste almeno tre domande per ciascun modulo. Il voto finale è la media dei voti dei due moduli.

Effectiveness of lessons is verified by discussing with the students at the beginning of a new lesson (10 minutes), the content of the last preceding one.  In this context students are invited to answer some technical questions and proposing their own ones.

Final exam can be given only if a technical report, composed by a group of students,  concerning a case study based on the use of remotely sensed data.

The report has to be sent to professor at least 3 days before exam date. Professor evaluate it; its weight on final score is one third of the total. During exam the report is the starting point from which theoretical and scientific questions will start.  Oral exam will be done together with the teacher of the module of "PREVENTION OF SOIL EROSION, LANDSLIDES AND SNOW AVALANCHES", to check how  information concerning remote sensing is applied to the practical application of soil erosion, landslides and snow avalanches. Exam is passed only if the score is positive for both evaluated modules. The final score is the arithmetic mean of the scores  of the 2 teaching modules.

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Attività di supporto


Non sono previste attività di supporto


Supporting activities are not foreseen

Testi consigliati e bibliografia

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Testi di riferimento consigliati per l'insegnamento

BORGOGNO MONDINO, Slide del corso

Principi e Metodi di Telerilevamento (Brivio, Lechi, Zilioli, 2006), Città Studi Edizioni

Telerilevamento: Informazione Territoriale mediante immagini da satellite,  A. Dermanis, L.Biagi, Casa Editrice Ambrosiana

A.M. GOMARASCA: Elementi di Geomatica, AIT

 

Altri testi utili per approfondimenti e integrazioni

Potranno essere indicati, con variabilità annuale, articoli scientifici di riferimento da indicare sulla base delle applicazioni territoriali scelte per l’anno in cors

 

Main textbooks

BORGOGNO MONDINO, Slide del corso

Principi e Metodi di Telerilevamento (Brivio, Lechi, Zilioli, 2006), Città Studi Edizioni

Telerilevamento: Informazione Territoriale mediante immagini da satellite,  A. Dermanis, L.Biagi, Casa Editrice Ambrosiana

A.M. GOMARASCA: Elementi di Geomatica, AIT

Other useful textbooks:

Every year, different scientific papers could be suggested depending on the type of spatial applications exemplified in the current year.



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Note

Le modalità di svolgimento dell'attività didattica potranno subire variazioni in base alle limitazioni imposte dalla crisi sanitaria in corso. In ogni caso è assicurata la modalità a distanza per tutto l'anno accademico.

The taching activity may undergo changes depending on the situation COVID19. The e-learning model system is guarantee for the whole year.

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Ultimo aggiornamento: 24/09/2021 13:58