Soil Moisture da Sentinel 1

Frugando nei custom scripts di Sentinel 1 ho trovato questo algoritmo che stima l'umidita' del suolo da dati radar in base all'intensita' di  backscattering. Si tratta di una analisi multitemporale prendendo il valore massimo e minimo di una serie di almeno 3 anni; questo approccio permette di ridurre di effetti di scabrosita' del terreno (si presuppone che nel tempo le condizioni nel pixel si mantengano stabili con la sola variazione dell'umidita', anche l'eventuale crescita di vegetazione influenza i valori di backscattering)

Il principio fisico su cui si basa l'algoritmo e' la modifica della costante dielettrica del terreno sulla base del contenuto di acqua (bibliografia)

In alcuni casi e' possibile identificare una legge di correlazione tra intensita' di backscattering ed umidita' tramite verit' a terra ma l'algoritmo del custom script definisce solo categorie di variazioni e non valori assoluti di umidita', Alcuni autori hanno ritrovato valori di correlazione fino all'80% ma in bibliografia vengono indicati casi di correlazione del tutto assente

Esempio di correlazione con verita' a terra

Per testare l'algoritmo su Sentinel Playground si puo' andare a questo link

Ho provato a metterlo alla prova nell'area del Mugello perche' nel settore Nord nei terrazzi alluvionali e' frequente vedere, anche grazie ai lavori agricoli che rimuovono la vegetazione, zone umide anche in piena estate in corrispondenza di passaggi di litologia (sono frequenti anche sorgenti di contatto lungo le incisioni dei torrenti)

Volevo vedere se i dati radar avevano una corrispondenza con la geologia utilizzando la cartografia CARG che al momento ha il miglior dettaglio nella zona di interesse

I risultati sono nelle due immagini rappresentativi del periodo secco (agosto) e quello piu' umido (novembre). E sono un po' perplesso. I dati non sono casuali perche' comunque c'e' coerenza tra i due periodi. Le aree blu (umide) si attestano non alla base degli impluvi ma sulle creste dei terrazzi. Si vede un modesto controllo litologico sulla distribuzione dell'umidita' ma quello piu' evidente dall'elaborazione e' quello di tipo topografico

Ho pensato anche ad un errore nella georefenziazione delle immagini di Sentinel Playground (che ho dovuto fare a mano perche' non mi ha mai funzionato il download automatico) ma dopo vari controlli lo escluderei

Il progetto QGIS e' scaricabile qui

[1] Wagner, W., Lemoine, G., Borgeaud, M. and Rott, H., 1999. A study of vegetation cover effects on ERS scatterometer data. IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing, 37(2), pp.938-948.

[2] B. Bauer-Marschallinger et al., "Toward Global Soil Moisture Monitoring With Sentinel-1: Harnessing Assets and Overcoming Obstacles," in IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing, vol. 57, no. 1, pp. 520-539, Jan. 2019.