Разработка автоматического метода географической привязки MVISR изображений полярно-орбитального спутника FengYun-1D

Радиометр MVISR (Multispectral Visible and Infra-Red Scanning Radiometer), который устанавливался на первой серии китайских полярно-орбитальных спутниках FY-1 (FengYun-1), обеспечивает изображения в десяти спектральных каналах с пространственным разрешением 1.1км в надире. Главной особенностью MVISR является то, что он имеет три канала для определения параметров цветности океана и три канала для расчёта радиояркостных температур, и которые по своим спектральным характеристикам схожи с соответствующими каналами SeaWiFS и AVHRR. При решении некоторых океанографических задач, необходимо одновременное использование численных оценок параметров цветности океана и данных SST. Одной из важных задач такого рода является мониторинг полей фитопланктона прибрежных акваторий. Основная трудность проведения такого мониторинга заключена в экономической составляющей регулярного получения необходимых ДЗЗ измерений: платный доступ (например, данные SeaWiFS) и дорогостоящая техническая база приёмной станции (например, данные MODIS). В результате чего открытый доступ к данным MVISR и возможность обеспечения приёма на относительно недорогие станции (например, предназначенные для приёма NOAA/AVHRR данных) должны были способствовать к активному их применению. Однако бесперебойная работа двух ИСЗ (FY-1C и FY-1D), имеющих на борту MVISR, в штатном оперативном режиме в течение более десяти лет не привели к широкому использованию этих данных в практике дистанционного зондирования. Что было связано, в первую очередь, с трудностью организации первичной обработки данных: отсутствие корректных процедур пересчёта отсчётов радиометра к геофизическим величинам и невозможность получения точной географической привязки изображений стандартными методами. В свою очередь, последнее ограничение затрудняло применение регрессионных методик на основе in situ и ДЗЗ измерений для создания соответствующих технологий получения данных SST и биооптических характеристик океана.
Данная работа посвящена исследованию возможности получения точной географической привязки FY-1D/MVISR изображений. В рамках данного исследования разработаны методики для решения двух серьёзных проблем, связанных с обработкой FY-1D/MVISR данных. Первая проблема заключается в рассогласовании оптических осей датчиков отдельных каналов. Данное рассогласование приводит к тому, что суммарные изображения одного сеанса выглядят по-разному для различных каналов (т.е. они не могут быть совмещены простым наложением изображения одного канала на изображение другого канала). Для некоторых пар каналов рассогласования достигают величины в 5 пикселов. Поэтому при коррекции привязки изображений по реперным точкам (Ground Control Points, GCPs) не учёт таких рассогласований приводит к необходимости для каждого канала рассчитывать свой набор GCPs. Вторая проблема связана с нестабильным поведением спутниковой платформы ИСЗ серии FY-1 с радиометром MVISR в пространстве, что приводит к изменению углов положения платформы в течение полного сеанса приёма (длительностью 10-15 минут). В результате чего изображение полного сеанса не может быть привязано с пиксельной точностью при использовании постоянных значений углов положения платформы. Что, в свою очередь, не позволяет привязывать с требуемой точностью участки изображения, для которых невозможно задать реперные точки (сплошная облачность, открытые морские акватории и т.п.).
В июне 2011 года спутник FY-1D был выведен с орбиты. Но в Региональном спутниковом центре мониторинга окружающей среды ДВО РАН имеется накопленный большого объёма архив FY-1D/MVISR данных, полученных с 2005 года по 2011 год. В свою очередь, применение разработанных методик может значительно ускорить введение в оперативную обработку данных радиометра VIRR (Visible and Infra-Red Radiometer), устанавливаемого на китайских полярно-орбитальных ИСЗ серии FengYun-3 следующего поколения и имеющего аналогичные технические характеристики с радиометром MVISR. Предполагается, что вышеуказанные проблемы обработки данных, присущие для FY-1/MVISR, с большой вероятностью будут иметь место и в случае с FY-3/VIRR. На данный момент функционируют два экспериментальных спутника новой серии (FY-3A и FY-3B), а в 2013 году запланирован запуск ИСЗ FY-3C (предназначенного для оперативного использования).
Работа поддержана грантами РФФИ (11-01-12107-офи-м-2011, 11-01-98510-р_восток_а, 11-01-00590-а, 11-01-00593-а) и грантами ДВО РАН.