Методика и результаты кросс-калибровки изображений Белорусского космического аппарата и других съемочных систем

В работе приведены результаты расчетной кросс-калибровки изображений Белорусского Космического Аппарата (БКА) и съемочных систем спутников Landsat8, EO-1, и авиационного гиперспектрометра AVIRIS. Данные Landsat, EO-1 и AVIRIS выбраны в качестве эталонных, поскольку данные этих аппаратов постоянно корректируются, в том числе по измерениям подспутниковых полигонов.
Для проведения расчетов и анализа данных были использованы снимки одной и той же территории, полученные сравниваемыми аппаратами с небольшим интервалом во времени в безоблачную погоду.
Исходные снимки, получаемые со спутников, содержат в каждом канале целочисленные цифровые значения (DN - digital numbers), принадлежащие определенному для каждого спутника динамическому диапазону и характеризующие уходящее излучение на верхней границе атмосферы в пределах пространственного элемента разрешения (пикселя). Для сопоставления данных различных систем такие «сырые» данные пересчитываются в эффективные значения спектральной плотности энергетической яркости (СПЭЯ) с использованием, как правило, линейного уравнения, коэффициенты которого (калибровочные коэффициенты) определяются при проведении наземных предполетных спектрально-энергетических калибровок съемочных систем и периодически уточняются по результатам повторных калибровок в процессе эксплуатации. Для каждого канала съемочной системы спутника, осуществляющего съемку, имеется своя пара калибровочных коэффициентов, с помощью которых значения каждого пикселя снимка переводятся в СПЭЯ.
На следующем этапе работы для повышения точности сопоставления данных двух аппаратов необходимо было учесть имеющиеся различия относительных спектральных чувствительностей, положений и ширин спектральных каналов обоих съемочных систем.
Для учета указанных различий был рассчитан сигнал в каждом из сравниваемых каналов БКА и Landsat8 (БКА и AVIRIS, БКА и EO-1) по одним и тем же спектрам измеряемой поверхности. С этой целью использованы реальные спектры отражения (СПЭЯ), зарегистрированные модулем спетрорадиометра Фотоспектральной системы (ФСС, разработка НИИПФП им. А.Н. Севченко) с борта Международной космической станции. Эти сигналы использованы для расчета корректирующих коэффициентов для пары сравниваемых каналов.
Кроме того, для повышения точности результатов сравнения снимков были учтены различия условий освещения.
Таким образом, в результате кросс-калибровки изображений Белорусского космического аппарата и спутников Landsat8 и EO-1 по описанной методике были получены сопоставимые значения спектральной яркости подстилающей поверхности, отличие между которыми находится в пределах погрешностей абсолютных измерений СПЭЯ спутниками. При кросс-калибровке изображений БКА и AVIRIS различие между СПЭЯ несколько большее и составило порядка 15%, что объясняется влиянием различного столба атмосферы. Для более корректного сопоставления этих данных необходимо провести атмосферную коррекцию.