Инженерная методика атмосферной коррекции
зарегистрированных из космоса спектров и изображений

Работающая на борту Международной космической станции (МКС) фотоспектральная система, созданная в НИИПФП им. А.Н.Севченко БГУ, осуществляет измерения спектров высокого разрешения подстилающих поверхностей в видимом и ближнем ИК диапазонах длин волн и цветных изображений высокого пространственного разрешения.
В работе представлена разработанная инженерная методика и соответствующее программное обеспечения устранения влияния атмосферы в зарегистрированных из космоса спектрах восходящего излучения и изображениях земной поверхности. Выполнена апробация методики по данным измерений с борта МКС фотоспектральной системой и наземных измерений Шацкого полигона (Украина, Польша).
Методика включает модель безоблачной атмосферы, оптико-физические параметры которой существенны с точки зрения их влияния на перенос излучения до верхней границы атмосферы, аналитическое представление спектра уходящего излучения на верхней границе атмосферы, решение обратной задачи по нахождению девяти неизвестных параметров, содержащихся в модели, методом наименьших квадратов и, собственно, атмосферную коррекцию: вычитание вклада атмосферы и вычисление коэффициентов спектральной яркости (КСЯ) у поверхности Земли. Учет поглощения излучения в полосах основных газовых составляющих атмосферы осуществляется фильтровым способом.
После нахождения неизвестных параметров атмосферы, спектрального альбедо подстилающей поверхности и расчета вклада атмосферы в регистрируемую яркость, выполняется коррекция каждого пикселя изображений, полученных параллельно со спектрами. При этом учитываются функции спектральных чувствительностей цветовых каналов изображений и калибровочные массивы связи цифровых значений пикселей в каждом канале с абсолютными значения СПЭЯ.
Сопоставления спектральных кривых альбедо луговой растительности, полученных в ходе наземных измерений Шацкого полигона из базы данных Научного центра аэрокосмических исследований Земли Института геологических наук НАН Украины, и кривых альбедо, восстановленных по данным ФСС с помощью представленной методики, продемонстрировали очень хорошее соответствие спектров, несмотря на определенное временное и пространственное несовпадение используемых наземных и космических данных.