Studio delle proprietà ottiche delle acque del Golfo di Oristano da immagini ad alta risoluzione spaziale

The aim of this work, developed within the research project RITMARE, is to create detailed bathimetry maps and bottom coverage maps of the waters in front of San Marco peninsula (Gulf of Oristano). These products have been obtained integrating remote sensing techniques and in situ observations. Five images, acquired from different sensors in the period 2001-2013: WorldView-2 (6/8/13), KOMPSAT-2 (20/7/10 e 26/9/11), RapidEye (24/8/13) e MIVIS (27/7/01), and a field campaign has been realized in the period 1-10/08/2013. The images have been initially coregistrated and processed to remove atmospheric effects and sun-glint. The coast-line has been obtained integrating pansharpening and automatic unsupervised classification techniques. In order to obtain the final products the tool BOMBER has been used, which is based on an analytical approach that relates water optical properties to upwelling water reflectance. This tool assesses bottom properties and water depth by means of an inversion of those relations. In situ measurements have been used to validate the atmospheric correction applied to the images in the processing phase, to calibrate the bio-optical model and, finally, to validate the results by applying that model to the images. The bathymetric map obtained from RapidEye image delineates with a good precision the bottom trend, rapidly decreasing in the west side of the San Marco peninsula, and slowly decreasing inside the Gulf. Bottom coverage maps highlights an extended area colonized by vegetation (mainly Posidonia Oceanica) inside the Gulf, interchanged by sandy-rocky unvegetated sectors, more extended in the coastal zone exposed to open sea. The multi-temporal analysis of the vegetation coverage showed that its distribution remained substantially stable from 2001 to 2013.

Lo scopo di questo lavoro di tesi, sviluppato all’interno del progetto di ricerca RITMARE, è stato la produzione di mappe di batimetria a scala di dettaglio e di copertura del fondale delle acque antistanti la penisola di San Marco (Golfo di Oristano). I prodotti sono stati ottenuti integrando tecniche di telerilevamento ed osservazioni in situ. Sono state utilizzate cinque immagini acquisite da diversi sensori nel periodo 2001-2013: WorldView-2 (6/8/13), KOMPSAT-2 (20/7/10 e 26/9/11), RapidEye (24/8/13) e MIVIS (27/7/01), mentre una campagna di misura è stata effettuata nel periodo 1-10/08/2013. Le immagini sono state dapprima coregistrate ed elaborate per l’eliminazione di effetti di disturbo del segnale quali ad esempio l’effetto atmosferico e di sun-glint. La combinazione di tecniche di pansharpening e di classificazione ha permesso la produzione del prodotto intermedio relativo alla delineazione della linea di costa. Per ottenere i prodotti finali, invece, è stato utilizzato il tool BOMBER, il quale è basato su un approccio analitico che relaziona le proprietà ottiche delle acque alla riflettanza uscente dalla superficie acquatica. Tramite l’inversione di tali relazioni esso è in grado di stimare le proprietà del fondale e la profondità delle acque. I dati raccolti in campo sono serviti sia per validare la correzione atmosferica applicata alle immagini in fase di elaborazione, sia per parametrizzare il modello analitico, sia per validare i risultati ottenuti dall’applicazione del modello. La mappa batimetrica ricavata dall’immagine RapidEye delinea con buona precisione l’andamento del fondale, rapidamente decrescente ad ovest della penisola di S. Marco e degradante molto più dolcemente nella parte interna al Golfo di Oristano. Le mappe di copertura del fondale evidenziano una vasta area colonizzata da vegetazione (principalmente Posidonia oceanica) all’interno del golfo, alternata a fondali sabbioso-rocciosi, più estesi nella fascia costiera affacciata verso il mare aperto. Un’analisi temporale della copertura di vegetazione ha mostrato che la sua distribuzione è rimasta sostanzialmente stabile dal 2001 al 2013.