Le tecnologie spaziali di Osservazione della Terra: il ruolo chiave del digitale

A cura di:
Alessandro Paravano – Ricercatore
Carlo Negri – Ricercatore Senior

Lo spazio è da sempre un ambito caratterizzato da un grande processo tecnologico: lo sviluppo e l’adozione di nuove tecnologie permetterà non solo di raggiungere nuovi traguardi nella scoperta dello spazio ma porta e continuerà a portare grandi benefici anche per applicazioni sulla Terra, grazie alla sempre più stretta integrazione tra tecnologie spaziali e Digital Technologies.

Uno dei segmenti spaziali più promettenti e di cui tratteremo in questo articolo è l’Osservazione della Terra, ossia l’adozione di satelliti per catturare immagini e informazioni circa lo stato del sottosuolo, del suolo, dell’atmosfera e dei bacini idrici del nostro Pianeta. L’Osservazione della Terra si basa sull’integrazione di immagini satellitari e altre fonti dato quali, ad esempio, mappe a catasto, mappe digitalizzate dell’infrastruttura e del terreno, misurazioni in situ o social network. Esse devono essere coadiuvate dall’adozione di tecnologie digitali (es. Machine Learning, Intelligenza Artificiale) che ne rendano la fruizione e l’interpretazione immediata e di valore.

Quali sono le principali tipologie di satelliti? Che immagini catturano? Ci si riferisce in particolare a due tipologie di satelliti maggiormente in uso denominati: Radar ad apertura sintetica, comunemente indicati come SAR, e i sensori ottici o multispettrali. Entrambe le tecnologie permettono di osservare e monitorare determinate aree della superficie terrestre, per mezzo della raccolta di dati e immagini. Nel primo caso, l’infrastruttura spaziale utilizza misurazioni di tipo radar, con il vantaggio di poter essere utilizzata in maniera efficace indipendentemente dalle condizioni meteo locali o di illuminazione, senza distinzioni tra giorno e notte. Nel caso di satelliti che fanno leva su sensori ottici o multispettrali, invece, gli aspetti legati al meteo o illuminazione locali sono determinanti e il loro utilizzo è prevalentemente diurno, con la raccolta di immagini direttamente interpretabili e a colori reali.

Come comprenderne le performance? I tre parametri più rilevanti e comuni alla maggior parte delle applicazioni sono: la risoluzione spaziale, che rappresenta la qualità del dato e viene espressa in pixel, ci dà un’idea della granularità della misura. La risoluzione temporale, o tempo di rivisita, esprime una misura dell’intervallo di tempo della frequenza con cui il satellite riesce a catturare dati circa lo stesso punto osservato. Infine, lo swath, che esprime la larghezza dell’area visibile dal sensore.

La letteratura presenta molteplici esempi di attività economiche che vedono l’adozione virtuosa di applicazioni space-based per svariati ambiti. L’utilizzo di queste tecnologie trova già grande applicazione nel mondo dell’energia, per diverse attività: in termini di gasdotti e oleodotti, ad esempio, è possibile monitorare la crescita della vegetazione circostante che potrebbe arrecare danno all’infrastruttura, così come monitorare possibili perdite e il livello di riempimento dei serbatoi, fino ad individuare località geografiche per la costruzione di nuovi impianti. Di considerevole rilevanza sono anche le applicazioni in impianti eolici e fotovoltaici. Per quanto riguarda infine linee elettriche e le infrastrutture idroelettriche, il monitoraggio strutturale rappresenta la primaria esigenza soddisfatta dall’utilizzo di tecnologie satellitari, volte a prevenire guasti e interruzioni di rete. Molte altre applicazioni sono già adottate in diversi ambiti e stanno emergendo. L’Osservatorio Space Economy ne studia l’evoluzione per aiutare gli attori dell’intera value chain a catturare i benefici derivanti dalle tecnologie spaziali.