Атмосферная коррекция спутниковых данных на основе пакета 6SV

Работа посвящена актуальному вопросу коррекции искажений спутниковой съёмки атмосферой Земли при исследованиях подстилающей поверхности, например, расти-тельного покрова. Рассмотрена методика реализации оперативных систем атмосферной коррекции спутниковых снимков низкого и среднего пространственного разрешения по спек-тральным функциям пропускания каналов на основе пакета Second Simulation of a Satellite Signal in the Solar Spectrum - Vector (6SV) [1], позволяющего моделировать перенос излучения в атмосфере в диапазоне длин волн 250–4000 нм без учёта собственного теплового из-лучения поверхности и атмосферы. Методика основана на стандартном алгоритме атмосферной коррекции, разработанном для прибора MODIS [2], а затем доработанного для радиометра VIIRS. Этот стандартный алгоритм атмосферной коррекции реализован с применением табличных функций, табулирование которых включает в себя практически все затраты вычислительных ресурсов и оставляет на атмосферную коррекцию только линейную интерполяцию по узлам максимум трёхмерной таблицы. Для табулирования вычислительно затратных функций на основе приложения из пакета 6SV была разработана утилита, рассчитывающая таблицы для одного канала и одной модели оптических свойств аэрозоля при-мерно за трое суток. Приложение рассчитано на распараллеливание вычислений путём за-пуска нескольких процессов для разных каналов и моделей аэрозоля, что ускоряет расчёты. На основе стандартного алгоритма была написана библиотека атмосферной коррекции, позволяющая оптимальным образом распараллеливать обработку каналов и пикселей, предназначенная для встраивания в оперативные цепочки предварительной обработки спутниковой информации. Реализация атмосферной коррекции в библиотеке требует дополнительной информации об общем содержании воды и озона в атмосфере, давлении на уровне моря, оптической толщине и типе аэрозоля, для чего реализовано извлечение этой информации из данных National Centers for Environmental Prediction Global Forecast System (NCEP GFS) и European Centre for Medium-Range Weather Forecasts Copernicus Atmosphere Monitoring Service (ECMWF CAMS), что в свою очередь потребовало организации базы данных (БД) и системы её актуализации. На основе разработанной библиотеки и утилиты в СЦ ФГБУ «НИЦ «Планета» была реализована атмосферная коррекция для данных радиометров КМСС 2 КА Метеор-М №2 4, МСУ-МР КА Метеор-М №2 3 и №2 4, MERSI-2 и MERSI-3 КА Fengyun 3D и 3F в виде постоянно работающего автоматического сервиса, обрабатывающего в потоковом режиме все оперативные данные перечисленных приборов в круглосуточном и круглогодичном режимах. Реализация атмосферной коррекции основана на оперативной БД тайловых покрытий СЦ ФГБУ «НИЦ «Планета» [3]. Результаты атмосферной коррекции предоставляются как на геопорталах для просмотра в тайловом представлении, так и экспортируются для дальнейшей тематической обработки в формате Cloud Optimized GeoTIFF [4]. Используемые алгоритмы хорошо изучены научным сообщество, их применение и валидация длятся уже несколько десятилетий. Валидация описываемой реализации методом сравнения NDVI до и после атмосферной коррекции показала результаты, аналогичные опубликованным в литературе, например в [5].