SAR – Generalità

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Il radar ad apertura sintetica (SAR) é uno strumento costituito da un radar di tipo convenzionale montato su una piattaforma mobile (un aeroplano o un satellite). L’antenna del radar é puntata verso terra ortogonalmente alla direzione di moto della piattaforma con un angolo compreso tra 20 e 80 gradi rispetto alla direzione di Nadir (detto di off-nadir).

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Fig.1 – Nadir e angoli coinvolti

I vantaggi del SAR rispetto ai consueti sistemi ottici sono legati alla capacità di operare di notte e in presenza di nuvole (ci sono aree della terra di cui non esistono immagini ottiche da satellite a causa della copertura nuvolosa perenne); ancora, il SAR può fornire immagini coerenti e cioè l’immagine contiene sia l’informazione d’intensità (legata alla riflettività  degli oggetti) che l’informazione di fase (legata alla distanza tra bersaglio e radar). La coerenza del sistema SAR consente alcune applicazioni di grande interesse pratico, ma é causa del cosiddetto fenomeno di speckle visibile come una variazione casuale dell’intensità dell’immagine intorno al valor medio della retrodiffusione (lo stesso effetto di granulosità  che si nota puntando un laser su una parete non perfettamente liscia). Questa variazione é dovuta alla ricombinazione casuale dei ritorni radar dai vari retrodiffusori contenuti nella cella di risoluzione dell’immagine.

Fig.2 – Immagine con (a sinistra) e senza ( a destra) speckle

Sistemi Sar per l’osservazione della Terra o di altri pianeti sono installati su aerei o veicoli spaziali.Tra questi i satelliti Ers-1, Ers-2 e Envisat  dell’Agenzia spaziale europea, ma anche progetti rivolti all’osservazione della variazione di spessore dei ghiacci, CryoSat. Attualmente con il programma Copernicus, sono stati lanciati una serie di satelliti chiamati Sentinel per monitorare il Globo , ed altri verranno lanciati nei prossimi anni. Tra questi ricordiamo i due largamente diffusi per tecnologia SAR, Sentinel-1a e Sentinel-1b. 

Fig.3 – ESA: Sentinel 1a 

Il radar è un sensore attivo. Le immagini ottenute sono quindi indipendenti dalle condizioni atmosferiche e di illuminazione. Esse rendono possibile la sorveglianza continua dei poli, in cui, oltre alla frequente copertura nuvolosa, si hanno condizioni di quasi oscurità per molti mesi all’anno. Questo comporta anche problemi di traiettoria per tali sensori. Le onde radar sono poi in grado di penetrare per una certa profondità nel suolo o in altri ostacoli. Ad esempio, possono attraversare il fogliame di un bosco per rivelare quello che vi si trova al di sotto, o vedere strutture nascoste sotto strati di neve, ghiaccio o sabbia. Inoltre,  sono anche sensibili ad altre caratteristiche dei materiali che incontrano. Sono la rugosità delle superfici, lo stato di vegetazione delle colture, la presenza di agenti inquinanti nel suolo o nelle acque. Queste caratteristiche fanno del SAR uno strumento preziosissimo. Si ricordi l’importanza per la cartografia terrestre ed extraterrestre, anche per l’oceanografia, per la gestione e il controllo delle attività agricole o per l’archeologia.

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Riferimenti

[1] “Estrazione di informazioni da immagini telerilevate mediante tecniche GIS”, 2009, Nicola De Innocentis Cap.2 pp.19-20

[2]  Seeing the Big Picture: Orthorectification Explained
[3] “Image interpretation: Speckle”, Radar Course 3, ESA

[4] Sentinel-1A and Alphasat linked up by laser stretching

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