Le risorse agro-forestali viste dal satellite

I satelliti artificiali che orbitano intorno alla terra impiegati per l'osservazione del territorio sono dotati di strumenti per rilevare le emissioni di luce della superficie terrestre a diverse lunghezze d'onda dello spettro elettromagnetico.

La vegetazione e il terreno nudo hanno infatti 'firme' spettrali molto differenti, cioè assorbono e riflettono la luce in modo diverso fra loro, il che consente di rilevare la vegetazione e le sue condizioni su superfici molto ampie e con risoluzione temporale elevata.

Le piante sono caratterizzate da una bassa riflettanza nella porzione del visibile e da un'elevata riflettanza nella regione del vicino infrarosso che contrasta con il forte assorbimento delle lunghezze d'onda del vicino e medio infrarosso da parte dell'acqua, e il comportamento quasi monofonico del suolo al crescere della lunghezza d'onda.
La curva di riflettanza può variare in funzione del tipo di vegetazione, della sua densità, dello stato fenologico in cui si trovano le specie vegetali e degli stress (idrico, fito-sanitario, ecc.) cui queste possono andare soggette.

I pigmenti fogliari (es. clorofilla) assorbono di più nelle lunghezze d'onda del blu (450 nm) e del rosso (650 nm), di meno in quelle del verde (550 nm); inoltre la struttura della vegetazione determina una riflettanza più elevata nell'infrarosso vicino (900 nm).

Quindi, per mettere in evidenza la vegetazione in un'immagine a falsi colori si usa una 'band combination' Rgb che ha nel rosso la risposta radiometrica dell'infrarosso vicino (900 nm), nel verde la risposta nella banda del rosso (650 nm) e nel blu la risposta radiometrica della banda del verde (550 nm); a questo punto la vegetazione verrà visualizzata in toni di rosso.

Immagine RapidEye – Benevento (Campania), immagine a falsi colori (la vegetazione appare in gradazioni di rosso)

Negli ultimi 10 anni la tecnologia del telerilevamento, attraverso sensori multispettrali da satellite, ha compiuto passi da gigante; molti satelliti sono in grado di acquisire grandi aree, in periodi di tempi molti ristretti fra loro. Fra questi il più nuovo è RapidEye*, una costellazione di 5 satelliti artificiali tedeschi eliosincroni, che acquisiscono immagini alla risoluzione di 5 metri, in cinque bande multispettrali (Blue: 440-510 nm, Green: 520-590 nm, Red: 630-685 nm, Red Edge: 690-730 nm, e NIR: 760-850 nm.).

I principali settori in cui viene utilizzato questo tipo di dato satellitare sono l'agricoltura, la botanica, la selvicoltura e il monitoraggio ambientale. 

Bande spettrali RapidEye

Tramite le immagini satellitari di RapidEye è possibile discernere in un campo agricolo il tipo di coltivazione, lo stato di salute delle piante e lo stato di irrigazione nel campo stesso; inoltre è possibile monitorare i cambiamenti in atto nel territorio e ottenere gli indici di vegetazione come per esempio l'indice Ndvi (indice di vegetazione normalizzato, in inglese normalized difference vegetation index), che consiste nel rapporto tra la differenza e la somma delle energie luminose misurate in due diverse bande dello spettro.
Le due bande utilizzate sono il vicino infrarosso (Vir) e il rosso (R) e la semplice formula usata è Ndvi=(Vir-R)/(R+Vir). L'indice sfrutta l'elevato assorbimento nel rosso e l'elevata riflessione nell'infrarosso per discriminare la vegetazione dagli altri tipi di copertura del suolo (suolo nudo, urbano, acqua, neve e nubi).

I valori dell'indice variano tipicamente da -1 (totale assenza di vegetazione) a +1 (totale copertura vegetale a più strati fogliari). Valori significativi sono generalmente compresi tra 0,2 e 1. Vari studi hanno verificato che l'indice NDVI presenta una forte relazione con il contenuto di clorofilla fotosinteticamente attiva e l’area fogliare; quindi le mappe dell'indice sono utili per verificare le condizioni anche qualitative della vegetazione su vaste zone.
In particolare, è possibile individuare quali zone agricole o forestali sono colpite da siccità o da altre avversità. Per esempio, alcuni centri utilizzano l'indice di vegetazione per scoprire boschi malati o attaccati da parassiti.

Le tecniche satellitari rendono quindi possibile una gestione ottimale del patrimonio agro-forestale, discriminando le diverse tipologie di vegetazione, segnalando repentinamente lo stato di salute delle piante (con l'individuazione di eventuali variazioni di azoto, acqua, e clorofilla) e permettendo così una rapida lettura e analisi delle risorse vegetazionali del territorio.

Aree acquisite a distanza di 20 giorni

*I dati satellitari della costellazione RapidEye sono distribuiti in Italia dalla società Iptsat di Roma.

Iptsat è da anni impegnata a interagire con la comunità degli utenti GIS e del Telerilevamento fornendo alta professionalità su tutti gli aspetti legati all’utilizzo di tali tecnologie e proponendo soluzioni ad alto valore aggiunto a supporto dei propri clienti; da oltre 10 anni è Business Partner della ESRI Italia e da aprile 2008 è diventata test center ufficiale AICA per l’ECDL GIS.
Iptsat annovera tra i propri clienti alcune tra le più importanti Università, Pubbliche amministrazioni, e realtà private italiane.