Radiomeric and Geometric Analysis of Worldview-2 Stereo Scenes

WorldView-2 (WV-2) is DigitalGlobe's latest very high resolution optical sensor. Launched on October 8, 2009 and full operational since January 5, 2010, it flies along a sun-synchronous orbit at an altitude of 770km. The sensor is able to acquire panchromatic imagery at 0.46m ground resolution (0.52m at 20° off-nadir) and multispectral images in eight spectral bands at 1.8m resolution. In addition to the four typical multispectral bands (blue, green, red, near infrared), the sensors scans in the coastal (400-450nm), yellow (585-625nm), red edge (705-745nm) and near infrared-2 (860-1040nm) bands. Stereo images can be planned thanks to the ability of the sensor to rotate off-nadir up to +/-45°. This paper describes the investigations on WV-2 that are carried out at the EU Joint Research Center (JRC) in Ispra (Italy), by the ISFEREA Team of the Istitute for the Protection and Security of the Citizen (IPSC). The purpose of the study is to evaluate the radiometric and geometric properties of the sensor and its potentials for 3D information extraction. The images used for the analysis are a stereopair over North-West Italy, where ISFEREA has established a testfield. The radiometry of the images is evaluated through different methods, including the estimation of the noise level (standard deviation of the digital number) in homogeneous and non-homogeneous areas. The images are oriented with an RPC-based approach: using GCP (ground control points), the given Rational Polynomial Coefficients (RPC) are improved with an affine transformation to compensate residual systematic errors. The achieved accuracy is investigated by varying the number and distribution of GCPs. For automatic 3D information assessment, Digital Surface Models (DSM) are generated with different commercial software available at JRC and compared with reference data. The processing steps are described in the paper and the results discussed in detail.JRC.DG.G.2-Global security and crisis managemen

Statistical analysis of anisotropic rotation-invariant textural measurements of human settlements from multitemporal SAR data

In this paper a change detection analysis of a multitemporal SAR sequence is presented. The study has been performed through the statistical analysis of an anisotropic rotation-invariant built up presence index over time. The index has been calculated over a multitemporal series of ERS-2 and Envisat ASAR scenes acquired between 1997 and 2009. The analysis has been performed by statistically comparing the BU values of each date to the reference image acquired in 1997 in order to identify the changes of the city over the years.JRC.G.2-Global security and crisis managemen

Robust Spectrum Sensing Demonstration Using a Low-Cost Front-End Receiver

Spectrum Sensing (SS) is an important function in Cognitive Radio (CR) to detect primary users. The design of SS algorithms is one of the most challenging tasks in CR and requires innovative hardware and software solutions to enhance detection probability and minimize low false alarm probability. Although several SS algorithms have been developed in the specialized literature, limited work has been done to practically demonstrate the feasibility of this function on platforms with significant computational and hardware constraints. In this paper, SS is demonstrated using a low cost TV tuner as agile front-end for sensing a large portion of the Ultra-High Frequency (UHF) spectrum. The problems encountered and the limitations imposed by the front-end are analysed along with the solutions adopted. Finally, the spectrum sensor developed is implemented on an Android device and SS implementation is demonstrated using a smartphone

Satellite Imagery-Based Damage Assessment on Nineveh and Nebi Yunus Archaeological Site in Iraq

During the last decades, archaeological site looting throughout Iraq has increased significantly up to a point where some of the most famous and relevant ancient Mesopotamian cities are currently threatened in their integrity. Several important archaeological monuments and artifacts have been destroyed, due to ISIL attacks and associated looting. Since 2016, the policies of the European Union have been increasingly harsh to condemn these atrocious acts of destruction. In such a scenario, the European Union Satellite Centre can be an invaluable instrument for the identification and assessment of the damage in areas occupied by ISIL. A detailed view of the damage suffered by the Nineveh and Nebi Yunus ancient sites, in Iraq, was assessed via visual inspection. The analysis was conducted considering the main events that occurred in the city of Mosul, between November 2013 and March 2018. More than 25 satellite images, new acquisitions and archived, supported by collateral data, allowed the detection and classification of the damage occurred over time. A description of the methodology and the classification of category and type of damage is presented. The results of the analysis confirm the dramatic levels of destruction that these two ancient sites have been suffering since 2013. The analysis reported in this paper is part of a wider study that the SatCen conducted in cooperation with the EU Counter-Terrorism Office and PRISM Office. The whole activity aimed at confirming to EU institutions the massive looting and trafficking operated in the area. The results have been provided to archaeologists in the field as well in support of local authorities who are trying to evaluate the current situation in the area

Multitemporal settlement and population mapping from Landsat using Google Earth Engine

As countries become increasingly urbanized, understanding how urban areas are changing within the landscape becomes increasingly important. Urbanized areas are often the strongest indicators of human interaction with the environment, and understanding how urban areas develop through remotely sensed data allows for more sustainable practices. The Google Earth Engine (GEE) leverages cloud computing services to provide analysis capabilities on over 40 years of Landsat data. As a remote sensing platform, its ability to analyze global data rapidly lends itself to being an invaluable tool for studying the growth of urban areas. Here we present (i) An approach for the automated extraction of urban areas from Landsat imagery using GEE, validated using higher resolution images, (ii) a novel method of validation of the extracted urban extents using changes in the statistical performance of a high resolution population mapping method. Temporally distinct urban extractions were classified from the GEE catalog of Landsat 5 and 7 data over the Indonesian island of Java by using a Normalized Difference Spectral Vector (NDSV) method. Statistical evaluation of all of the tests was performed, and the value of population mapping methods in validating these urban extents was also examined. Results showed that the automated classification from GEE produced accurate urban extent maps, and that the integration of GEE-derived urban extents also improved the quality of the population mapping outputs

Impatto a breve termine dell'inquinamento dell'aria nelle citt\ue0 coperte dalla sorveglianza epidemiologica EpiAir2

OBIETTIVO: stimare l\u2019impatto a breve termine dell\u2019inquinamento atmosferico sulla popolazione adulta di 23 citt\ue0 italiane nel periodo 2006-2009 nell\u2019ambito del progetto EpiAir2. DISEGNO, MATERIALI E METODI: per ogni citt\ue0 inclusa nello studio \ue8 stato calcolato l\u2019impatto dell\u2019effetto a breve termine dell\u2019inquinamento atmosferico sulla mortalit\ue0. In particolare, sono stati calcolati i decessi attribuibili a concentrazioni delle polveri (PM10 e PM2.5) superiori a soglie differenti definite dalla legislazione europea o nell\u2019ambito delle linee guida dell\u2019Organizzazione mondiale della sanit\ue0 (per il PM10: 20 e 40 \u3bcg/m3, riduzione del 20% ad arrivare a 20 \u3bcg/m3 e superamento del limite di 35 giorni con concentrazioni medie di 50 \u3bcg/m3; per il PM2.5: 10, 18 e 25 \u3bcg/m3, riduzione del 20% ad arrivare a 18 \u3bcg/m3). La stima di impatto \ue8 stata ottenuta combinando la stima di effetto delle polveri, il livello di mortalit\ue0 osservato e i livelli di concentrazione degli inquinanti misurati dalle reti di monitoraggio urbane. Per quanto riguarda le stime di effetto, sono state utilizzate le distribuzioni a posteriori specifiche per citt\ue0 risultanti da una metanalisi bayesiana. L\u2019incertezza sulle stime di impatto \ue8 stata calcolata con metodi Monte Carlo. RISULTATI: nell\u2019insieme delle 23 citt\ue0 valutate nel presente studio il numero di decessi attribuibili agli effetti a breve termine delle concentrazioni di PM10 superiori a 20 \u3bcg/m3 e di PM2.5 superiori a 10 \u3bcg/m3 nel periodo 2006-2009 \ue8 risultato rispettivamente pari allo 0,9% (assumendo indipendenza tra citt\ue0 l\u2019intervallo di credibilit\ue0 all\u201980% \ue8 0,4-1,4) e allo 0,8% (ICr80% 0,2-1,3) della mortalit\ue0 naturale. L\u2019impatto delle concentrazioni di polveri PM10 e PM2.5 \ue8 risultato concentrato nelle citt\ue0 della Pianura Padana, della Piana fiorentina, e nelle grandi realt\ue0 metropolitane di Roma, Napoli e Palermo: per il PM10 la percentuale sui decessi \ue8 risultata 1,0% (ICr80% 0,4-1,5) contro 0,4% (ICr80% 0,2-0,7) nelle altre citt\ue0 analizzate. Se i livelli di concentrazione delle polveri fossero stati inferiori del 20%, complessivamente l\u2019impatto si sarebbe ridotto del 42% per il PM10 e del 51% per il PM2.5. CONCLUSIONI: i livelli di inquinamento osservati nel periodo in studio sono stati responsabili di un numero importante di decessi nelle citt\ue0 analizzate. Politiche di contenimento basate sulla diminuzione percentuale delle concentrazioni annuali di polveri interesserebbero tutte le citt\ue0 coperte dallo studio e potrebbero ridurre in modo importante l\u2019impatto dell\u2019inquinamento sulla salute

Indicatori ambientali nello studio EpiAir2: I dati di qualit\ue0 dell'aria per la sorveglianza epidemiologica

OBIETTIVO: costruzione di indicatori ambientali di inquinamento aerodiffuso per finalit\ue0 di sorveglianza epidemiologica in 25 citt\ue0 italiane per il progetto EpiAir2 (2006-2010) e presentazione dei dati di dieci anni di sorveglianza in 10 citt\ue0 italiane (2001-2010). DISEGNO: sono stati raccolti dati di particolato (nelle frazioni PM10 e PM2.5 ), biossido di azoto (NO2 ) e ozono (O3 ), considerati fattori di rischio per la salute. I datimeteorologici considerati come confondenti nell\u2019analisi dell\u2019effetto degli inquinanti sono stati: temperatura, umidit\ue0 relativa (e la variabile derivata \u201ctemperatura apparente\u201d) e pressione barometrica. I criteri per la selezione delle stazioni dimonitoraggio e imetodi di calcolo per la costruzione di indicatori ambientali a partire dalle serie giornaliere disponibili sono stati scelti in continuit\ue0 con la precedente edizione di EpiAir. Per tutte le citt\ue0, \ue8 stata verificata l\u2019omogeneit\ue0 dei dati selezionati nel rappresentare l\u2019esposizione delle popolazioni. SETTING E PARTECIPANTI: il progetto EpiAir2 coinvolge per gli anni 2006-2010 le citt\ue0 diMilano,Mestre-Venezia,Torino, Bologna, Firenze, Pisa, Roma,Taranto,Cagliari e Palermo, gi\ue0 presenti nello studio EpiAir. A questo elenco vanno aggiunte le citt\ue0 di Treviso, Trieste, Padova, Rovigo, Piacenza, Parma, Ferrara, Reggio Emilia, Modena, Genova, Rimini, Ancona, Bari, Napoli e Brindisi. RISULTATI: nel periodo considerato \ue8 stato osservato un decremento delle concentrazioni di particolato nella maggior parte delle citt\ue0 in analisi, mentre non si pu\uf2 giungere a conclusioni cos\uec nette per NO2 e ozono. L\u2019analisi dell\u2019andamento temporale degli indicatori ha evidenziato valori medi annuali di PM10 superiori ai 40 \u3bcg/m3 in alcune citt\ue0 della Pianura Padana, e valori medi annuali di NO2 costantemente superiori ai 40 \u3bcg/m3 nelle citt\ue0 di Trieste, Milano, Padova, Torino, Modena, Bologna, Roma e Napoli. CONCLUSIONE: l\u2019ampliamento del progetto EpiAir, con l\u2019inclusione di ulteriori 13 citt\ue0, ha permesso di evidenziare peculiarit\ue0 legate alle differenti aree geografiche in studio e numerose situazioni di criticit\ue0 con superamenti dei valori di concentrazione limite fissati dalla legislazione corrente. I risultati dello studio EpiAir2 confermano la necessit\ue0 di un sistema di sorveglianza dell\u2019inquinamento aerodiffuso nei centri urbani e industriali al fine di ottenere stime affidabili dell\u2019esposizione della popolazione residente e di monitorarne l\u2019andamento nel tempo

Inquinamento atmosferico e mortalit\ue0 in venticinque citt\ue0 Italiane: Risultati del progetto EpiAir2

OBIETTIVO: valutare gli effetti a breve termine dell\u2019inquinamento atmosferico sulla mortalit\ue0 nelle 25 citt\ue0 italiane partecipanti alla seconda fase del progetto EpiAir (Sorveglianza epidemiologica dell\u2019inquinamento atmosferico: valutazione dei rischi e degli impatti nelle citt\ue0 italiane). DISEGNO: studio di serie temporali con metodologia casecrossover, con aggiustamento per i fattori temporali emeteorologici rilevanti. L\u2019associazione inquinamento atmosferico-mortalit\ue0 \ue8 stata analizzata per ciascuna delle 25 citt\ue0 in studio.Gli inquinanti considerati sono stati il particolato (PM10 e PM2.5), il biossido di azoto (NO2) e l\u2019ozono (O3 estivo). Le stime complessive di effetto sono state ottenute successivamentemediante unametanalisi e sono state espresse per incrementi di 10 \u3bcg/m3 delle concentrazioni di inquinanti. Sono stati implementatimodelli mono e bi-pollutant. SETTING E PARTECIPANTI: lo studio ha analizzato 422.723 decessi verificatisi tra i residenti di 35 anni o pi\uf9 nelle 25 citt\ue0 in studio per gli anni 2006-2010. PRINCIPALI MISURE DI OUTCOME: sono stati considerati i conteggi giornalieri di decessi per cause naturali, tra cui le cause cardiache, cerebrovascolari e respiratorie. Le informazioni sulle cause di morte sono state ottenute dai Registri delle cause di morte delle singole citt\ue0. RISULTATI: il numeromedio annuo di decessi per cause naturali varia da 513 a Rovigo e 20.959 a Roma. Circa il 25% delle morti \ue8 dovuto a cause cardiache, il 10%a cause cerebrovascolari e il 7%a cause respiratorie. Per incrementi di 10 \u3bcg/m3 di PM10 si osserva un effetto immediato sullamortalit\ue0 naturale (0,51%; IC95%0,16-0,86; lag 0-1)..Effetti pi\uf9 importanti e prolungati (lag 0-5) si osservano per il PM2.5 (0,78%; IC95%0,12-1,46) e soprattutto per l\u2019NO2 (1,10%; IC95%0,63-1,58). Incrementi dellamortalit\ue0 cardiaca sono associati al PM10(0,93%; IC95% 0,16-1,70) e al PM2.5 (1,25%; IC95%0,17-2,34), mentre per la mortalit\ue0 respiratoria l\u2019effetto dell\u2019esposizione a NO2 risulta pi\uf9 importante (1,67%; IC95%0,23-3,13; lag 2-5) rispetto a quella a PM10 (1,41%; IC95%-0,23;+3,08). I risultati sono fortemente omogenei tra citt\ue0 per la mortalit\ue0 cardiaca e cerebrovascolare, ma non per quella respiratoria. Non si riscontrano effetti sulla mortalit\ue0 cerebrovascolare. L\u2019effetto dell\u2019O3 sulla mortalit\ue0 \ue8 al limite della significativit\ue0 statistica. CONCLUSIONI: lo studio conferma un chiaro incremento dellamortalit\ue0 associata agli inquinanti atmosferici. Risultano pi\uf9 importanti gli effetti degli inquinanti correlati al traffico autoveicolare, qualiNO2 (permortalit\ue0 naturale) e PM2.5 (per mortalit\ue0 cardiaca e respiratoria), con un ruolo indipendente di NO2 rispetto al particolato in base all\u2019analisi bi-pollutan