La prelocalizzazione di perdite idriche dal satellite: la tecnologia
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Seminari IWS 17-18 Ottobre 2018, in occasione di H2O Bologna
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- 1. Standard generali di acquedotto: Macro-indicatore M1 La prelocalizzazione di perdite idriche dal satellite: la tecnologia. Relatore: Ing. Cristina Scarpel
- 2. UTILIS LTD & 2F WATER VENTURE •Utilis è una startup Israeliana fondata nel 2013. •Trova le perdite idriche sotterranee dallo spazio utilizzando la tecnologia radar satellitare. •2F Water Venture dal 2017 è distributore unico della tecnologia di Utilis in Italia.
- 3. UTILIS LTD 5 CONTINENTI, 45 PAESI, 150 GESTORI 150.000 km di RETE IDRICA ANALIZZATI ITALIA 1° MERCATO
- 4. L’ATTIVITA’ IN SEQUENZA 1 - Definire l’area di interesse (AOI) 2 - Acquisire l’immagine satellitare 3 – Sovrapporre layer delle tubazioni idriche 4 - Evidenza delle perdite nell’AOI
- 5. COME REALIZZIAMO CIO’? 1 Acquisizione dell’immagine satellitare Il satellite acquisisce immagini grezze dell'area interessata. 2 Pulizia radiometrica Utilis prende i dati "grezzi" e li prepara per l'analisi, filtrando rimbalzi di edifici e altri oggetti artificiali, vegetazione, oggetti idrologici e altro ancora. 3 Analisi tramite algoritmo Utilis utilizza l'analisi algoritmica avanzata per monitorare la "firma" spettrale dell'acqua potabile nel terreno. 4 Consegna Le perdite sono visualizzate in rapporti GIS user friendly che ne mostrano l'esatta posizione.
- 6. ACQUISIZIONE IMMAGINE SATELLITARE Le perdite sono rilevate da un satellite a 637 km dalla Terra con l’utilizzo della Tecnologia SAR (Synthetic Aperture Radar). 1
- 7. LE ONDE RADAR Le onde radar, nella frequenza delle microonde, penetrano l’atmosfera (banda C) e il terreno (banda L)
- 8. COME REALIZZIAMO CIO’? 1 Acquisizione dell’immagine satellitare Il satellite acquisisce immagini grezze dell'area interessata. 3 Analisi tramite algoritmo Utilis utilizza l'analisi algoritmica avanzata per monitorare la "firma" spettrale dell'acqua potabile nel terreno. 4 Consegna Le perdite sono visualizzate in rapporti GIS user friendly che ne mostrano l'esatta posizione. 2 Pulizia radiometrica Utilis prende i dati "grezzi" e li prepara per l'analisi, filtrando rimbalzi di edifici e altri oggetti artificiali, vegetazione, oggetti idrologici e altro ancora.
- 9. COME REALIZZIAMO CIO’? 1 Acquisizione dell’immagine satellitare Il satellite acquisisce immagini grezze dell'area interessata. 2 Pulizia radiometrica Utilis prende i dati "grezzi" e li prepara per l'analisi, filtrando rimbalzi di edifici e altri oggetti artificiali, vegetazione, oggetti idrologici e altro ancora. 3 Analisi tramite algoritmo Utilis utilizza l'analisi algoritmica avanzata per monitorare la "firma" spettrale dell'acqua potabile nel terreno. 4 Consegna Le perdite sono visualizzate in rapporti GIS user friendly che ne mostrano l'esatta posizione.
- 10. ANALISI TRAMITE ALGORITMO 3 Decide l’angolo con cui si acquisisce l’immagine Filtrazione dei disturbi: distinzione tra acqua e altri oggetti/sostanze Distinzione tra i diversi tipi di acqua presenti nel terreno: falda, fiume, grezza, potabile enfasi all’acqua potabile
- 11. COME REALIZZIAMO CIO’? 1 Acquisizione dell’immagine satellitare Il satellite acquisisce immagini grezze dell'area interessata. 2 Pulizia radiometrica Utilis prende i dati "grezzi" e li prepara per l'analisi, filtrando rimbalzi di edifici e altri oggetti artificiali, vegetazione, oggetti idrologici e altro ancora. 3 Analisi tramite algoritmo Utilis utilizza l'analisi algoritmica avanzata per monitorare la "firma" spettrale dell'acqua potabile nel terreno. 4 Consegna Le perdite sono visualizzate in rapporti GIS user friendly che ne mostrano l'esatta posizione.
- 12. AREA DI INDAGINE L’area di indagine è un’area avente raggio di 100 m. • 50 m sono dati dalla somma di 3 errori: • 50 m sono dovuti alla deviazione standard AB 5050 Errore Pixel 6 m Errore di georeferenziazione 20 m Errore del radar 24 m
- 13. COSA RESTITUIAMO AL CLIENTE File GIS Schede monografiche Web application link Data form
- 14. COSA RESTITUIAMO AL CLIENTE
- 15. COSA RESTITUIAMO AL CLIENTE
- 16. BENEFICI CHIAVE • Riduzione background leakage - trovare perdite anche di piccola entità che scorrono per molto tempo • Incremento efficienza di ALD (Active Leak Detection programs) - trovare più perdite al giorno • Incremento dello scopo di ALD - trovare perdite in aree non comunemente ispezionate • Tempistiche - in 6-8 settimane è possibile scandagliare tutta la rete gestita in un anno si analizza più volte l’intera rete
- 17. CONTINUA RICERCA PER AUMENTO DELLE PERFORMANCE RADAR COLLEGATO A SATELLITE AEREO R&D
- 18. Satellite VS Aereo CARATTERISTICA SATELLITE AEREO RISOLUZIONE RADIOMETRICA Non modificabile Regolabile GEOREFERENZIAZIONE Errore di 20 m Riduzione dell’errore PIXEL Errore di 6 m Errore di 2,5 m COMPATIBILITA’ SAR Banda di analisi preimpostata «aggiustabile su misura» per tecnologia Utilis ALGORITMO - Nessuna differenza sostanziale DISTANZA MEDIA DAL CENTROIDE 100 m Ancora in fase di definizione (50 m) CONI D’OMBRA Non completamente eliminabili Acquisizione multiangolo
- 21. Si ringrazia per l’attenzione
Editor's Notes
- Risoluzione radiometrica: è la sensibilità del sensore SAR ed esprime la sua capacità di differenziare alcune caratteristiche. Risoluzione radiometrica satellitare è impostata non modificabile. Con il sensore aereo abbiamo la possibilità di regolare e migliorare la risoluzione radiometrica per ottenere prestazioni algoritmiche migliori. La risoluzione radiometrica è sempre in contrasto con la risoluzione spaziale, quindi con prestazioni radiometriche migliori, si ha un pixel più grossolano. Errore di georeferenziazione Rispetto al satellite, l'errore di georeferenziazione è inferiore in quanto utilizza un modello di elevazione digitale più accurato durante l'elaborazione delle immagini. Inoltre, le dimensioni dei pixel sono più precise e aiutano a ridurre questo errore. Risoluzione spaziale Le specifiche del sensore aereo (come dimensioni dell'antenna e larghezza di banda) consentono una risoluzione spaziale molto più precisa rispetto al satellite. La risoluzione spaziale è in contrasto con la risoluzione radiometrica che è favorevole per la tecnologia Utilis. Attualmente abbiamo usato una dimensione di 2,5 m di pixel rispetto a 6 m nel satellite. Compatibilità SAR airborne con rilevamento perdite Le specifiche del satellite sono fornite e non possono essere modificate. Nel caso dell’aereo abbiamo fatto una ricerca per isolare le specifiche più importanti che ci aspettiamo per le migliori prestazioni di rilevamento delle perdite. La soluzione aerea è «fatta su misura» per la tecnologia di rilevamento perdite di Utilis. Modifiche nell'algoritmo Fondamentalmente usiamo lo stesso algoritmo. Distanza media dal centroide Si prega di notare che non abbiamo avviato un'analisi sui dati restituiti. Da uno sguardo preliminare possiamo osservare un miglioramento della distanza dal centroide del buffer. Questo miglioramento è coerente ed è stato osservato in diversi progetti. Coni d’ombra L’aereo ha la possibilità di eliminare i coni d’ombra, può evitare gli ostacoli degli edifici. Risulta essere dunque multi angolo. Ciò permette una riduzione dei falsi negativi, cioè le perdite conosciute nella rete non individuate da Utilis.