Технология, результаты массовой обработки и характеристики полученных наборов спутниковых данных КМСС-М (МСУ-100М) для количественной оценки земной поверхности

Данные находящегося на борту спутника Метеор-М-2 прибора МСУ-100М (КМСС-М), регистрирующего излучение в зеленом, красном и ближнем ИК диапазонах длин волн, имеют пространственное разрешение от 60 до 100 метров и частоту повторных наблюдений раз в 3-5 дней, обеспечивая плотное покрытие данными практически всей Евразии для широт выше 40 градусов с часовой задержкой получения в центрах приёма на территории России. Таким образом, эти данные представляют заметный интерес при решении задач дистанционной оперативной оценки характеристик земной поверхности. Следует также отметить успешное возвращение в строй следующего аппарата этой серии Метеор-М-2.2 с комплексом КМСС-2 на борту, что обеспечивает удвоение частоты наблюдений, доводя её практически до ежедневной. Других данных российских спутниковых систем с аналогичными характеристиками оперативности, пространственного разрешения, территориального охвата и частоты повторных наблюдений в открытом доступе в настоящее время нет.
Однако в текущем виде спутниковые данные КМСС-М не подходят для количественной оценки характеристик земной поверхности и объективного мониторинга растительного покрова ввиду ряда особенностей: заметных и нелинейных аномалий геопривязки изображений, межканального параллакса, отсутствия методов получения масок облачности и теней, отсутствия атмосферной коррекции спутниковых снимков и результатов восстановления временных серий дистанционных индикаторов состояния земного покрова. Решение этих задач осложняется отсутствием необходимых метаданных и ограниченным набором спектральных каналов.
Так, задача автоматического выявления мешающих факторов на изображениях КМСС-М нетривиальна и не может быть решена классическими методами, обычно используемыми для других приборов ДЗЗ.
Характерные особенности комплекса КМСС-М, затрудняющие классическое детектирование облачности, включают значительные различия в геометрии наблюдений между зеленым, красным и БИК каналами (параллакс около 9°) и сопровождающую эти измерения разницу во времени наблюдения одного и того же участка поверхности (20 секунд между соседними каналами). После выполняемой в центрах приёма штатной орторектификации и гармонизации разноспектральных изображений на уровне земной поверхности образы объектов облачного покрова оказываются разнесенными на мультиканальном изображении. В результате использование мультиспектральных индексов и кросс-канальных тестов для выделения облачности (как например в Fmask) оказывается затруднено и дополнительно усугубляется отсутствием SWIR каналов.
Для решения задач автоматической локализованной географической допривязки мультиспектральных изображений КМСС-М, детектирования облачности\теней и атмосферной коррекции использовались методы, основанные на совместном анализе данных приборов КМСС-М и восстановленных ежедневных изображений MODIS (Terra и Aqua). Это позволило создать технологию потоковой обработки данных КМСС-М, построить наборы атмосферно-скорректированных изображений, восстановить временные серии вегетационного индекса NDVI на часть территории Европейской России. В настоящей работе описывается технология и оцениваются характеристики получаемых наборов данных, публикуемых в свободном доступе в интерфейсе систем семейства Вега.
Работа выполнена в рамках темы «Мониторинг» (госрегистрация №01.20.0.2.00164) с использованием ресурсов Центра коллективного пользования системами архивации, обработки и анализа спутниковых данных ЦКП "ИКИ-Мониторинг" (Лупян и др., 2019, Прошин и др., 2020) и входящих в его состав инструментов разработанных, в том числе, в рамках проектов РФФИ 13-07-00513, РФФИ 11-07-12028-офи-м-2011, 18-55-45023 ИНД_а.