Пятнадцатая Всероссийская открытая конференция "Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса"
XV.A.155
Радиометрическая интеркалибровка коротковолновых каналов многоканального спутникового устройства КА Метеор-М №2 по радиометру AVHRR КА Metop-A
Андреев А.И. (1), Филей А.А. (1), Рублев А.Н. (2), Зайцев А.А. (3)
(1) Дальневосточный центр ФГБУ "НИЦ "Планета", Хабаровск, Россия
(2) ФГБУ "НИЦ "Планета", Москва, Россия
(3) АО "Российские космические системы", Москва, Россия
Эффективность получения с помощью космических аппаратов достоверной информации о состоянии поверхности Земли и атмосферы зависит от точности измерения спектральных отражательных характеристик природных объектов земной поверхности. В ходе длительного пребывания космических аппаратов на орбите могут происходить сбои в настройках аппаратуры или деградация чувствительности фотоприемника, что влияет на точность измерений.
Для повышения точности измерения необходимо проводить проверку стабильности характеристик съемочной аппаратуры. Одним из основных способов такой проверки является абсолютная калибровка аппаратуры. Наиболее простым и популярным способом калибровки спутникового прибора является использование так называемой интеркалибровки двух или нескольких приборов одновременно.
В настоящей работе приводится описание интеркалибровки измерений прибора МСУ-МР КА "Метеор-М" №2 по измерениям схожего по спектральным характеристикам прибора AVHRR/3 КА "Metop-A". Представленный метод в работе метод интеркалибровки основан на перекрестном сравнении значений коэффициентов спектральной яркости (КСЯ) системы "поверхность - атмосфера" двух приборов в видимом и ближнем инфракрасном диапазоне длин волн.
Для учета различий по спектральным характеристикам приборов МСУ-МР и AVHRR были получены коэффициенты пропорциональности значений КСЯ между тремя парами каналов приборов. Интеркалибровка двух приборов требует точного согласования в 8-мерном пространстве, включающем время, широту, долготу, высоту, солнечный зенитный угол, угол обзора по азимуту, зенитный угол наблюдения и спектральный диапазон. В настоящей работе для минимизации ошибок отбирались безоблачные случаи, когда орбиты двух спутников совпадают, как по времени пролета, так и по углу наблюдения над заданным регионом исследования. Для выполнения точной интеркалибровки использовались тестовые полигоны территории пустыни, представляющие собой однородные участки земной поверхности с постоянными климатическими условиями и высокой отражательной способностью.
Для проверки правильности проведенной интеркалибровки прибора МСУ-МР был построен индекс влажности подстилающей поверхности (LSWI). После проведения интеркалибровки значений КСЯ наблюдается визуальное совпадение индексов влажности по данным AVHRR и МСУ-МР. Визуальное сопоставление индексов влажности подтверждает требуемую точность калибровки каналов МСУ-МР.
При сравнении рассчитанных коэффициентов и смоделированных, отклонение для первого канала составило не более 15 %, а для второго и третьего канала не выходит за рамки погрешности.
Ключевые слова: МСУ-МР, AVHRR, радиометрическая калибровка, коэффициент спектральной яркости, ширина спектральной линии
Литература:
- Asmus V.V., Zagrebaev L.A., Makridenko O.E., Milekhin O.E., Solov'yev V.I., Uspensky A.B., Frolov A.V., Khaylov M.N. Sistema polyarno-orbital'nykh meteorologicheskikh sputnikov serii «Meteor-M» (The system of polar-orbiting meteorological satellite Meteor-M series), Meteorologiya i gidrologiya, 2014, No. 12, pp. 5-16.
- Zhukov B.S., Kondrat'yeva T.V., Polyanskiy I.V., Permitina L.I. Poletnaya radiometricheskaya kross-kalibrovka kompleksa mnogozonal'noy sputnikovoy s''emki na KA «Meteor-M» No. 1 po spektroradiometru MODIS na KA Terra (In-flight radiometric cross-calibration of Multispectral Satellite Imaging System on-board Meteor-M No. 1 relative to spectroradiometer MODIS on-board Terra), Sovremennye problemy distantsionnogo zondirovaniya Zemli iz kosmosa, 2014, Vol.11, No. 2, pp. 123-137.
- Kondrat'yeva T.V., Zhukov B.S., Polyanskiy I.V., Forsh A.A. Sopostavlenie koeffitsientov yarkosti prirodnykh ob''ektov po dannym KMSS na KA «Meteor-M» No. 1 i MODIS na KA «Terra» (Comparison of reflectances of natural objects from Meteor-M No.1 Multispectral Satellite Imaging System and Terra MODIS spectroradiometer), Sovremennye problemy distantsionnogo zondirovaniya Zemli iz kosmosa, 2015, Vol.12, No. 1, pp. 215-224.
- Likhacheva M.V., Kopelevich O.V., Sheberstov S.V. Korrektsiya dannykh sputnikovogo skanera MODIS na solnechnyy blik bez ispol'zovaniya dopolnitel'nykh dannykh o skorosti vetra (Sun glint correction of data from satellite scanner MODIS with no ancillary information on wind speed), Sovremennye problemy distantsionnogo zondirovaniya Zemli iz kosmosa, 2009, Vol.1. pp. 421-428.
- Arai K. Vicarious Calibration Based Cross Calibration of Solar Reflective Channels of Radiometers Onboard Remote Sensing Satellite and Evaluation of Cross Calibration Accuracy through Band-to-Band Data Comparisons, Article in International Journal of Advanced Computer Science and Applications 4(3, 2013, DOI: 10.14569/IJACSA.2013.040302.
- Cracknell A.P. Advanced very high resolution radiometer AVHRR, Department of Applied Physics and Electronic and Mechanical Engineering, Scotland, 1997, pp.59-67.
- Datla R.U., Rice J. P., Lykke K.R., Johnson B. C. Best Practice Guidelines for Pre-Launch Characterization and Calibration of Instruments for Passive Optical Remote Sensing, Journal of Research of the National Institute of Standards and Technology, 2011, Vol. 116, No. 2, pp.621-646.
- Lacherade S., Fougnie B., Henry P., Gamet P. Cross Calibration Over Desert Sites: Description, Methodology, and Operational Implementation, IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing, 2013, Vol. 51, No. 3, DOI:10.1109/TGRS.2012.2227061
- Tiejun C., Wu X., Weng F. Inter-comparison of MetOp-A and MetOp-B AVHRR and on-orbit calibration update, Proceedings of SPIE - The International Society for Optical Engineering,2013, Vol. 8866, DOI:10.1117/12.2023372
Методы и алгоритмы обработки спутниковых данных
12