| Tecniche SAR per Osservazioni della Terra

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Il corso si pone come obiettivo generale quello di presentare le caratteristiche fondamentali dei sistemi RADAR ad apertura sintetica usati ampiamente per applicazioni di telerilevamento ambientale. Inizialmente, si forniranno informazioni di dettaglio relative all'elaborazione di segnali SAR e si studieranno i pro ed i contro di sistemi SAR montati su piattaforma satellitare e tramite sistemi "ground-based". Successivamente, si faranno vedere una serie di applicazioni per il monitoraggio della superficie terrestre e dei suoi cambiamenti nel tempo facendo riferimento in particolare a fenomeni naturali (terremoti, eruzioni vulcaniche, frane, alluvioni, siccità, dissesto costiero ed evoluzione delle coste e del mare, ed impatto di eventi climatici estremi) e a fenomeni indotti dall'azione dell'uomo (incendi, fenomeni di instabilità di edifici in zone urbane, "urban growth", ecc). La parte finale del corso farà direttamente riferimento ad esempi presi dalla letteratura recente per dare un quadro aggiornato delle tecnologie SAR e per dare un quadro sugli sviluppi attesi nei prossimi anni. Si farà riferimento alle principali missioni delle Agenzie Spaziali internazionali (ESA, NASA, JAXA, DLR, ASI) e alle prospettive future del settore.

Conoscenza e capacità di comprensione: Lo studente deve dimostrare di conoscere e saper affrontare le problematiche relative all'uso di sistemi SAR in funzione delle diverse applicazioni di telerilevamento ambientale richieste attualmente dalle aziende del settore e dal mondo accademico.

Capacità di applicare conoscenza e comprensione: Lo studente deve dimostrare di applicare le conoscenze acquisite tramite un semplice elaborato a fine corso che fa riferimento ad un caso di studio reale.

Autonomia di giudizio: Lo studente, a fine corso, dovrebbe essere capace di scegliere in autonomia le problematiche da affrontare e le metodologie SAR da sfruttare al riguardo.

Abilità comunicative: Lo studente deve essere capace di comunicare i risultati delle sue analisi in maniera coincisa ed efficace.

Capacita? di apprendimento. Lo studente, a fine corso, dovrebbe essere capace di modulare le sue capacità di apprendimento relativamente all'insegnamento in questione, essendo capace di scegliere/selezionare dati, metodologie da applicare per analisi ambientali tramite sistemi SAR di nuova e futura generazione.

Il corso richiede una solida preparazione relativa ai seguenti insegnamenti:

1- Fisica

2- Analisi Matematica

E' inoltre auspicabile aver seguito e superato l'insegnamento di:

3 - Telerilevamento

Il corso affronterà le seguenti tematiche e si articolerà come segue:

1. Principi Base del Telerilevamento Ambientale nelle Microonde tramite sistemi attivi (3 ore)

2. Introduzione ai Sistemi RADAR: Principi di Funzionamento dei sistemi RADAR ad Apertura Sintetica. Risoluzione dei sistemi SAR. Cenni sulla Focalizzazione di dati SAR a seconda delle diverse modalità di acqusizione (STRIPMAP, SPOTLIGHT, SCANSAR, TOPSAR). (7 ore)

3. Cenni sulla caratterizzazione statistica di immagini SAR (4 ore)

4. Problemi di distorsione geometrica delle immagini SAR e interpretazione/analisi di immagini SAR. (2 ore)

5. Interferometria SAR per la generazione di mappe di elevazione del terreno e di mappe di deformazione del suolo. (10 ore)

6. Change Detection and Artificial Intelligence (4 ore)

7. Tools pubblci per l'elaborazione di segnali SAR e la generazione di prodotti di telerilevamento ambientale. (2 ore) 

8. Principali Applicazioni SAR di Telerilevamento Ambientale ed Esempi. Studio di fenomeni naturali (terremoti, eruzioni vulcaniche, frane, alluvioni, fenomeni di dissesto idrogeologico delle coste e dell'interfaccia terra-mare, analisi di fenomeni legati alle correnti marine). Studio di fenomeni antropici (instabilità di edifici in ambienti urbani, consumo del suolo, incendi, altro). Monitoraggio degli effetti del Global Climate Change tramite sistemi SAR. (10 ore)

9. Sviluppi futuri del settore aerospaziale nel campo del telerilevamento ambientale tramite sistemi SAR, con cenni su applicazioni per esplorazione del sistema solare. (4 ore)

10. Casi di Studio di interesse applicativo da analizzare cooperativamente con gli studenti nelle ultime due settimane di corso. (8 ore)

Il programma esteso del corso sarà disponibile ad inizio corso e riadattato in funzione di eventuali esigenze didattiche che si vengano a creare durante le prime settimane di corso.

In generale, il corso seguirà i 10 passi indicati nella scheda precedente.

1. Studio dei principi base del telerilevamento ambientale a microonde tramite sistemi attivi.

2. Caratteristiche dei sistemi di acquisizione dati tramite RADAR ad apertura reale e sintetica. Cenni al problema della focalizzazione di immagini SAR acquisite tramite diverse modalità di acquisizione dei dati RADAR grezzi.

3. Caratterizzazione statistica delle immagini SAR

4. Problemi di distorsione geometrica delle immagini SAR

5. Interferometria SAR 

6. Algoritmi di Change Detection e Machine Learning mediante sistemi SAR

7. Presentazione di Principali Tools per la generazione di prodotti di livello 2 mediante sistemi SAR.

8. Applicazioni di Telerilevamento Ambientale e Metodologie SAR maggiormente opportune. Analisi dei Risultati e presentazione di vari casi di studio al riguardo tratte dalla letteratura recente e da studi di settore.

9. Sviluppi Futuri del Settore Aerospazio e Prospettive nelle varie Agenzie Spaziali Internazionali

10. Progetto Conclusivo da discutere poi in sede di esame.

Si terrano lezioni frontali (46 ore) e nella parte finale del corso si terrano una serie di esperimenti con dati SAR reali (8 ore) per la realizzazione da parte degli studenti sia in forma autonoma che in forma collaborativa di "semplici" progetti da discutere in sede di esame, tratti da casi di studio realmente affrontati in letteratura e/o nel settore di riferimento dell'AeroSpazio tramite sistemi SAR. 

Gli studenti realizzeranno nelle ultime settimane un progetto di studio che sarà discusso in sede di esame.

Ad inizio corso e durante il corso saranno distribuite delle slide e del materiale didattico, anche facendo riferimento a materiale online messo a disposizione liberamente dalle principali agenzie spaziali.

Il testo di riferimento del corso è: 

Fawwaz T. Ulaby and David G. Long, "Microwave Radar and Radiometric Remote Sensing," 2013

Capitoli: 1, (3,5,11 solo cenni), 14, 15 (16, 17, 18 solo cenni).

NB: Il libro è orientato ad un pubblico con un minimo di conoscenze pregresse sul telerilevamento e l'Elettromagnetismo.

Ad inizio corso, il docente spiegherà l'organizzazione del corso e gli obiettivi che si intendono raggiungere, farà una lista degli studenti che seguono il corso e organizzerà le modalità di comunicazione e di condivisione del materiale del corso. Nella parte finale del corso è atteso un maggiore coinvolgimento attivo degli studenti che saranno chiamati a dare suggerimenti e a farsi parte attiva del corso per la scelta delle tematiche da approfondire per la realizzazione dei progetti di studio, eventualmente estendibili successivamente per lavori di tesi magistrale. Le comunicazioni avverrano tramite e-mail e/o mediante ricevimento con il docente.

30 Giugno 2023

14 Luglio 2023

22 Settembre 2023

10 Novembre 2023

15 Dicembre 2023

19 Gennaio 2024

16 Febbraio 2024

22 Marzo 2024

Si valuterà l'organizzazione di un seminario.

niente altra informazione di rilievo