Il ruolo delle tecniche elettromagnetiche nella misura dei parametri ambientali. Lo spettro elettromagnetico e la regione delle microonde.

Basi fisiche del telerilevamento. Equazioni di Maxwell nel dominio del tempo e della frequenza. Le proprietà dei mezzi: relazioni costitutive. Teoremi di Poynting e di unicità. Costante dielettrica di mezzi dipolari e rilassamento dielettrico. Onde piane. Riflessione e rifrazione delle onde piane. Potenziali elettrodinamici. Funzione di Green nello spazio libero. Radiazione di sorgenti qualunque nello spazio libero. Campo a grande distanza dall’antenna.

Definizione dei parametri di interazione della radiazione e.m. con i mezzi naturali. Legge di Kirchhoff. Fenomeni di emissione, assorbi-mento e diffusione. Teoria del trasferimento radiativo in mezzi diffondenti. Soluzioni nei casi di mezzi non diffondenti o poco diffondenti. Modelli di scattering da superfici rugose; diffusione da singolo strato diffondente. Modelli incoerenti e coerenti di emissione di mezzi stratificati.

Principi di funzionamento e caratteristiche dei Radiometria a microonde. Richiami sulla caratterizzazione del rumore di dispositivi e sistemi. La risoluzione radiometrica. Radiometri a potenza totale, di Dicke, a controllo automatico di guadagno.
Principi di funzionamento e caratteristiche dei sensori attivi a microonde: SLAR, SAR. Equazione del radar per bersagli singoli e bersagli estesi. Statistica del segnale radar. Radar d’immagine ad apertura reale e sintetica. Caratteristiche e proprietà radiometriche e geometriche delle immagini radar. Risoluzione radiometrica, somma delle look, risoluzione geometrica. Principi di polarimetria radar.

Telerilevamento dell'atmosfera con tecniche passive a microonde. Proprietà fisiche dell'atmosfera; scattering di Mie; scattering da idrometeore, idrosoli e aerosoli. Spettri di assorbimento alle microonde; indice di rifrazione complesso dell'atmosfera. Determinazione di profili di temperatura e umidità; misure del contenuto atmosferico integrato di vapor d'acqua e acqua liquida. Stima dell'intensità di precipitazione. Tecniche di "limb-sounding" a microonde.
Telerilevamento della superficie marina con tecniche passive a microonde. Modello a due scale di emissione dalla superficie mari-na. Misure di temperatura superficiale, salinità, velocità del vento alla superficie; effetto della schiuma. Identificazione di inquinamento da petrolio. Monitoraggio del ghiaccio marino.
Telerilevamento del terreno e della terra solida con tecniche passive a microonde. Emissione del terreno nudo e di strati di vege-tazione. Effetti della umidità, della rugosità della superficie, della struttura e composizione del terreno. Sensibilità alle variazioni dell'umidità per terreni nudi e vegetati.

Telerilevamento della superficie marina con tecniche attive a microonde. Caratteristiche delle immagini radar della superficie mari-na. Stima del campo di vento sul mare, dello spettro delle onde, del livello medio del mare e dell’altezza delle onde con tecniche radar. Scatterometro per il vento e missione radar altimetriche. Discriminazione dell’inquinamento da idrocarburi.
Telerilevamento del terreno e della terra solida con tecniche attive a microonde . Coefficiente di scattering del terreno nudo e ve-getato. Effetto dell’umidità e della rugosità del terreno. Un modello di diffusione di uno strato vegetato. Tecniche SAR interferometriche (interferometria assoluta e differenziale). Cenni alla radar polarimetria.

Principali missione spaziali basate su sensori a microonde: ERS, Envisat, Radarsat, COSMO-SKyMed, DMSP, AQUA e Terra, Me-top, SMOS, SMAP.

o Copia delle slides usate dal docente durante le lezioni
o N. Pierdicca, "Appunti dalle lezioni a cura del docente"
Testi integrativi e per consultazione disponibili presso la biblioteca del Dipartimento di Ingegneria dell'informazione, Elettronica e Tele-comunicazioni
o G. GEROSA, P. LAMPARIELLO, "Lezioni di Campi Elettromagnetici", Ed. Ingegneria 2000.
o Charles Elachi, 1987, "Introduction to the Physics and Techniques of Remote Sensing", John Wiley & Sons.
o Fawwaz T. Ulaby, Richard K. Moore, Adrian K. Fung, Microwave Remote Sensing: Active and Passive, Volume I, II, III. Artech House Publishers (January 1986)