Introduzione

Il lavoro di tesi proposto riguarda la progettazione e lo sviluppo di applicazioni software per l'elaborazione di immagini satellitari. L'azienda presso la quale è stato svolto il periodo di tirocinio, le cui attività sono oggetto del presente lavoro, si occupa di Osservazione della Terra da Satellite. MEEO progetta e realizza sistemi di analisi in grado di estrarre, elaborare e sintetizzare informazioni sul sistema Terra-Atmosfera partendo dai dati raccolti dai satelliti per l'Osservazione della Terra attualmente in orbita. In particolare il progetto per il quale ho sviluppato gli applicativi descritti in seguito ha come obiettivi la realizzazione di nuovi strumenti per l'elaborazione di dati per l'integrazione degli stessi in un portale dell'Agenzia Spaziale Europea. Tale portale, denominato SSE, è stato realizzato allo scopo di diffondere le applicazioni per l'elaborazione di dati satellitari rendendoli facilmente disponibili ed utilizzabili ad utenti eperti e non esperti. Il sistema ESA-SSE è infatti concepito per utenti come le pubbliche amministrazioni, le aziende private, le istituzioni internazionali che necessitano di qualunque tipo di informazioni legate al territorio, dall'inquinamento dell'aria e del suolo, allo sviluppo urbano, alle mappe di rischio di frane, esondazioni, ecc.. Il progetto a cui ho partecipato è denominato KEI ed è stato promosso dall'ESA come estensione del progetto KIM. Si tratta di un programma pluriennale per una generazione ed una gestione più efficiente e più utile dell'enorme quantità di dati raccolti tramite le osservazioni satellitari. Le problematiche che sono state affrontate durante il tirocinio riguardano principalmente la manipolazione di immagini costituite da file di grandi dimensioni (tipicamente dell'ordine di centinaia di megabyte) e la grande diversità dei formati di archiviazione utilizzati dai consorzi e dagli enti che si occupano della raccolta e distribuzione dei dati. Inoltre gli obbiettivi operativi del tirocinio prevedevano lo sviluppo di software nel linguaggio C in ambiente Linux con lo specifico scopo di aumentare le performance di calcolo degli algoritmi; tuttavia tale linguaggio a differenza dei software proprietari specifici per le immagini satellitari, necessita di un lavoro d'implementazione di librerie ad hoc. Il software sviluppato è costituito da una serie di moduli che sono stati chiamati servizi in quanto ciascun modulo realizza un servizio di elaborazione pubblicato sul portale SSE. I pacchetti che sono stati interamente progettati e sviluppati sono il Format Check (fck) per effettuare il check del formato delle immagini, il Clippling (clipgtiff) per il taglio di sotto-scene da immagine originale ed il Format Conversion (fcv) per la conversione del formato delle immagini, mentre sono stati ricodificati dei moduli software per la calibrazione radiometrica (LIRCC) e la classificazione spettrale (LISC) di immagini allo scopo di migliorare le prestazioni rispetto a quelli esistenti. Inoltre ho realizzato a livello di scripting due catene di processamento costituite dai singoli servizi descritti in precedenza. Tutti i servizi sviluppati, sia quelli singoli che quelli concatenati, sono stati testati sia internamente all'azienda che direttamente da personale dell'ESA prima di essere pubblicati in modo operativo sul portale SSE.

Il lavoro di tesi è stato realizzato introducendo brevemente nel primo capitolo alcuni concetti sui satelliti per l'Osservazione della Terra, i sensori montati a bordo di tali satelliti e i dati da essi prodotti. Il secondo capitolo descrive le librerie specifiche utilizzate per la manipolazione dei dati satellitari, le modalità di accesso e gli schemi di funzionamento. Il terzo e il quarto capitolo descrivono i pacchetti sviluppati e la loro integrazione nel portale SSE; si è scelto di dividere questo argomento in due capitoli in quanto parte dei pacchetti sviluppati sono stati realizzati come concatenazione dei pacchetti di base accennati in precedenza. Si è ritenuto necessario descrivere a parte la realizzazione dei pacchetti concatenati allo scopo di esprimere i concetti con maggior chiarezza. Infine, nel capitolo dedicato alle conclusioni, si è cercato di focalizzare la discussione sugli aspetti qualificanti del lavoro svolto sia per l'esperienza acquisita sia per l'ambito tecnologico sicuramente innovativo nel quale è stato svolto il lavoro.