Результаты первичной обработки изображений МСУ-МР спутника "Метеор-М" №2-2

5 июля 2019 года был успешно запущен российский метеорологический спутник "Метеор-М" №2-2. В состав его многоцелевой аппаратуры входит Многозональное сканирующее устройство малого разрешения (МСУ-МР), предназначенное для широкозахватной трассовой съёмки изображений облачности и земной поверхности в видимом и инфракрасном участках спектра с пространственным разрешением не хуже 1 км в надире. Данные измерений МСУ-МР можно использовать для получения следующей информационной продукции (как регионального, так и глобального покрытия): карты температуры подстилающей поверхности, оценки параметров облачности и осадков, данные мониторинга атмосферных явлений и пожаров, карты и параметры растительного, снежного и ледового покровов и т.п. С 8 августа 2019 года ведётся постоянный приём данных МСУ-МР со спутника "Метеор-М" №2-2 в Региональном спутниковом центре мониторинга окружающей среды (РСЦМОС) ДВО РАН. В данной работе приведены и обсуждаются результаты первичной обработки (географической привязки и калибровки) данных МСУ-МР.
Метод географической привязки изображений МСУ-МР основан на орбитальной модели движения SGP4 в сочетании с математической моделью формирования изображения (Катаманов и Качур, 2018). Пиксельная точность привязки каждого изображения полного сеанса достигается вычислением оптимальных значений углов ориентации спутниковой платформы с радиометром в пространстве (крен, тангаж и рысканье) по автоматически рассчитанным реперным точкам или прогнозированием. При прогнозировании привязки выполняется перенос значений одного или нескольких углов ориентации спутниковой платформы, вычисленных по реперным точкам на изображениях, которые были сформированы на близлежащих витках орбиты с одинаковым направлением. Также были вычислены оценки углов пространственного рассогласования между оптическими осями датчиков отдельных каналов радиометра МСУ-МР относительно базовых каналов.
Основной проблемой при калибровке ИК-каналов радиометра МСУ-МР спутников серии "Метеор-М" является наличие криоосадков, оседающих тонкой плёнкой на входных окнах ИК-датчиков и искажающих принятый сигнал. Со временем толщина плёнки растёт, что требует непрерывного обновления параметров алгоритма калибровки – пересчёта отсчётов радиометра в радиационные характеристики измеренного излучения. Это предполагает построение функций коррекции параметров калибровки для выбранного временного интервала. Поскольку процедура очистки радиационного холодильника (РХ) разрушает плёнки и изменяет концентрацию паров воды в районе датчиков, то после её применения требуется построение новой функции коррекции алгоритмов калибровки. Для решения проблемы предлагается подход, основанный на восстановлении оптических свойств плёнки криоосадков в разных спектральных каналах. Для произвольного момента полёта спутника по имеющейся телеметрии требуется определять величину ослабления плёнкой сигнала с ошибкой, удовлетворяющей требуемой точности. Такой подход был успешно апробирован для МСУ-МР, установленного на ИСЗ "Метеор-М" №2 (Алексанин, Гектин и др., 2018). Была построена модель и разработана методика расчёта ослабления сигнала при прохождении его через плёнки с коррекцией принятого сигнала. В результате созданные алгоритмы позволили провести кросс-калибровку ИК-каналов радиометра МСУ-МР №2 с соответствующими каналами радиометра AVHRR спутников серии MetOp. Также разработанный алгоритм построения температуры поверхности океана (ТПО) по технологии NLSST показал погрешность расчёта ТПО (при сравнении с измерениями in situ) менее 0.8 °C, что соответствует мировым стандартам качества.
Работа поддержана Программой фундаментальных исследований Президиума РАН «Фундаментальные основы прорывных технологий в интересах национальной безопасности».