Characterization of ground backscattering in presence of vegetation through polarimetric SAR tomography

L'impatto della attivita umana sull'ambiente globale e andato crescendo rapidamente negli scorsi due secoli. La necessita di comprendere l'effetto dello sviluppo umano sull'equilibrio naturale ha indotto molti sforzi in questa direzione. Da un lato le misurazioni di parametri attinenti al globo terrestre si sono moltiplicate; dall'altro lato sono stati creati numerosi modelli in grado di spiegare le dinamiche globali in base alle misurazioni disponibili. In questo contesto un ruolo di primo piano e rivestito dallo studio della vegetazione affiorante e la sua connessione con il riscaldamento globale. I radar ad apertura sintetica (SAR) operanti alle frequenze delle microonde rappresentano uno strumento ineguagliabile per la mappatura terrestre: per la loro capacita di acquisire notte e giorno, con qualsiasi condizione atmosferica e di osservare aree enormi in breve tempo. In particolare le onde piu lunghe sono in grado di penetrare lo strato di vegetazione fino al livello del terreno, pertanto bersagli posti ad ogni profondita contribuiscono al dato radar. In questo modo diverse porzioni di vegetazione possono essere studiate separatamente in seguito pero ad un'elaborazione del segnale molto raffinata. La tomografia SAR e stata sfruttata estensivamente nei lavori riportati in questa tesi in quanto rappresenta lo strumento principe mediante il quale contributi posti ad altezze diverse possono essere separati. La tomografia SAR permette di ottenere diverse immagini dello strato di vegetazione senza assunzioni a priori, le quali possono essere considerate come il punto di partenza per una modellizzazione successiva. Questa tesi tratta di esperimenti su aree vegetate con l'obiettivo di fornire una visione migliore riguardo l'interazione dell'onda elettromagnetica con un mezzo veramente complesso. Diverse catene di elaborazione su diversi tipi di target sono qua mostrati in modo tale da illustrare diverse caratteristiche del terreno sotto la vegetazione quando indagato con un radar ad apertura sintetica. L'affidabilita dei parametri fisici stimati dipende da una buona calibrazione del dato, ovvero dalla capacita di minimizzare l'impatto del sistema di acquisizione sulla misura stessa. Per questa ragione il problema di calibrare i dati pervade praticamente ogni sezione e largo spazio trovano algoritmi innovativi dedicati. La possibilita di sondare la superficie della terra quando e coperta da uno strato di vegetazione e l'argomento principale di questa tesi. Il capitolo 1 riguarda i principi generali della tomografia SAR polarimetrica. Il capitolo 2 mostra il reperimento dei parametri del terreno quando quest'ultimo e coperto da un sottile strato di vegetazione, ovvero l'erba. In questo caso la misura sfrutta la penetrazione dell'onda senza algoritmi specifici dedicati. Nel capitolo 3 lo strato di vegetazione considerato e quello molto piu spesso di una foresta. In questo caso la tomografia SAR e necessaria per sondare lo strato del terreno sopprimendo i contributi provenienti dalle chiome soprastanti. Il contributo proveniente dal terreno e quindi analizzato al variare di diverse caratteristiche della scena sotto osservazione.