Course Syllabus
Obiettivi
L'insegnamento si propone di trasmettere allo studente di Scienze e Tecnologie Geologiche
• la conoscenza dei principi fondamentali del telerilevamento e delle sue applicazioni in campo geologico;
• la capacità di analizzare e interpretare dati satellitari provenienti da sensori ottici, termici e radar, sia attivi che passivi;
• la capacità di elaborare dati da satellite con software open-source, sviluppando elaborazioni digitali e mappe tematiche;
• la capacità di sviluppare autonomia nell’analisi di fenomeni geologici complessi tramite l’integrazione di dati telerilevati.
Al termine del corso lo studente è in grado di
• interpretare immagini telerilevate per applicazioni come mappatura litologica, monitoraggio di frane, vulcani, inondazioni e monitoraggio di ambienti glaciali e periglaciali;
• elaborare e analizzare dati satellitari con software specialistico (es. ESA-SNAP, QGIS);
• elaborare mappe tematiche e mappe relative a parametri geofisici a partire da immagini satellitari.
Al termine del corso lo studente ha acquisito una autonomia di giudizio che gli permette di
• selezionare metodi e dati più appropriati per l’analisi geologica mediante telerilevamento satellitare;
• valutare la qualità, l’affidabilità e i limiti dei dati utilizzati.
Nel corso viene acquisita una capacità di apprendere declinabile in:
• applicare le conoscenze apprese anche a contesti differenti da quelli trattati in aula;
• comprendere articoli scientifici e documentazione tecnica relativi all’uso del telerilevamento nelle geoscienze.
Contenuti sintetici
Teoria e pratica per l'analisi di dati telerilevati attraverso l’utilizzo di software di elaborazione d’immagine open-source in alcune specifiche applicazioni di tipo geologico.
Programma esteso
Basi di telerilevamento: spettro elettromagnetico, telerilevamento ottico, termico, lidar e a microonde (radar), radar ad apertura sintetica (SAR), interferometria SAR, caratteristiche dei sensori per il telerilevamento (attivi e passivi) e delle piattaforme (es. satelliti ESA – Sentinels).
Elaborazione dei dati ed analisi di immagini digitali: visualizzazione delle immagini da satellite; tecniche di pre-elaborazione di base; operazioni sulle immagini ed estrazione dei principali parametri biogeofisici.
Interpretazione e uso dei dati: 1) mappatura litologica mediante dati ottici satellitari; 2) monitoraggio della criosfera (es. ghiacciai, rock glaciers) con tecniche di telerilevamento attivo e passivo; 3) telerilevamento termico per la rilevazione di incendi attivi, mappatura delle isole di calore urbane e monitoraggio di vulcani attivi; 4) monitoraggio delle piene con dati SAR Sentinel-1; 5) monitoraggio delle deformazioni superficiali legate a frane, vulcani e subsidenza con interferometria SAR.
Esercitazioni in laboratorio: utilizzo di software open-source (es: ESA-SNAP, QGIS) per l’applicazione di tutte le tecniche analizzate nella parte teorica. Le esercitazioni costituiscono parte fondamentale del corso e saranno svolte direttamente al computer con lo sviluppo di problemi di tipo geologico.
Modalità didattica
Laboratorio (4 CFU)
16 attività di laboratorio da 3 ore in presenza, Didattica Interattiva utilizzando laboratori informatici virtuali
Materiale didattico
Dispense e diapositive
Brivio, P.A., Lechi, G., and Zilioli E., 2006. Principi e metodi di Telerilevamento, De Agostini - Città Studi edizioni, Torino (Italy), pp. 525.
Lillesand T. & Kiefer R. (2015). Remote sensing and image interpretation, 7th edition, 736 p.
Jensen J.R. (2014). Remote Sensing of the Environment: An Earth Resource Perspective, 2nd edition, Pearson New International edition, 619 p.
Periodo di erogazione dell'insegnamento
Primo semestre
Modalità di verifica del profitto e valutazione
L'esame permette di valutare la preparazione raggiunta in termini di conoscenza teorica e pratica degli argomenti trattati durante le lezioni e i laboratori.
Le competenze relative agli argomenti trattati durante il corso sono valutate attraverso una relazione relativa alla risoluzione di un caso di studio di carattere geologico/ambientale che permette di valutare le capacità e attitudini dello studente ad applicare i principi e le tecniche apprese (40% del voto finale) e un colloquio orale che prevede la risposta a domande aperte di carattere teorico/pratico che permettono di accertare l’apprendimento delle nozioni fondamentali esposte nel corso (60% del voto finale).
Viene inoltre valutata la capacità espositiva e adeguatezza del linguaggio dello studente. L’esame si intende superato con una valutazione di 18-30/30.
Orario di ricevimento
Ogni giorno, previo appuntamento mandando email a micol.rossini@unimib.it
Sustainable Development Goals
Aims
The course aims to provide students in Geological Sciences and Technologies with:
• an understanding of the fundamental principles of remote sensing and its applications in the geological field;
• the ability to analyze and interpret satellite data acquired from optical, thermal, and radar sensors, both active and passive;
• the ability to process satellite data using open-source software, producing digital outputs and thematic maps;
• the capacity to independently analyze complex geological phenomena through the integration of remote sensing data.
By the end of the course, students will be able to:
• interpret remotely sensed images for applications such as lithological mapping, and the monitoring of landslides, volcanoes, floods, and glacial/periglacial environments;
• process and analyze satellite data using specialized software (e.g., ESA-SNAP, QGIS);
• produce thematic maps and maps of geophysical parameters derived from satellite imagery.
Students will also develop independent judgment, enabling them to:
• select the most appropriate methods and data for geological analysis through satellite remote sensing;
• assess the quality, reliability, and limitations of the data used.
Throughout the course, students will also strengthen their learning skills, in particular the ability to:
• apply the knowledge gained to contexts different from those addressed during lectures;
• understand scientific articles and technical documentation related to the use of remote sensing in the geosciences.
Contents
Theory and practice for remote sensing data analysis using open-source software for image processing for geological applications.
Detailed program
Basis of remote sensing: electromagnetic spectrum, optical, thermal, lidar and microwave (radar) remote sensing, synthetic aperture radar (SAR), SAR interferometry, characteristics of active and passive remote sensing instruments and platforms (e.g. ESA – Sentinels satellites).
Data elaboration and image analysis: satellite image visualization; pre-processing techniques; image processing and extraction of biogeophysical parameters.
Applications: 1) lithological mapping using optical satellite data; 2) monitoring of the cryosphere (e.g. glaciers, rock glaciers) with active and passive remote sensing techniques; 3) thermal remote sensing for active fire detection, urban heat island mapping and monitoring of active volcanos; 4) flood monitoring with Sentinel-1 SAR data; 5) monitoring surface deformation related to landslides, volcanos and land subsidence with SAR interferometry.
Laboratory exercises: use of open-source softwares (e.g. ESA-SNAP, QGIS) for geological applications using the above mentioned techniques. The exercises are a key part of the course and will be held using computer labs.
Teaching form
Laboratory (4 credits)
16 three-hour lab activities, in person, Interactive Teaching using virtual computer laboratories
Textbook and teaching resource
Handouts and slides
Brivio, P.A., Lechi, G., and Zilioli E., 2006. Principi e metodi di Telerilevamento, De Agostini - Città Studi edizioni, Torino (Italy), pp. 525.
Lillesand T. & Kiefer R. (2015). Remote sensing and image interpretation, 7th edition, 736 p.
Jensen J.R. (2014). Remote Sensing of the Environment: An Earth Resource Perspective, 2nd edition, Pearson New International edition, 619 p.
Semester
First semester
Assessment method
The exam allows to evaluate the preparation reached in terms of theoretical and practical knowledge of the topics covered during the lessons and the laboratories.
The evaluation of the examination is established through a report on the resolution of a geological / environmental case study aimed at the evaluation of the student’s skills to apply the remote sensing techniques in geological applications (40% of the final evaluation) and an oral examination with open questions which allow to verify the theoretical and practical knowledge of the topics covered during the lessons and the laboratories (60% of the final evaluation).
The expositive ability and adequacy of the student's language is also assessed. The examination is retained positive for an evaluation of 18-30/30.
Office hours
During working hours with email appointment to micol.rossini@unimib.it
Sustainable Development Goals
Staff
-
Micol Rossini
