Научно-методическое обеспечение валидации спутниковых технологий и калибровки бортовых оптико-электронных сенсоров в Украине

По инициативе и при поддержке Государственного космического агентства (ГКА) Украины параллельно с созданием и запуском спутников дистанционного зондирования Земли серии “Сич” в Украине ведутся работы по обустройству наземных контрольно-калибровочных полигонов ДЗЗ. В докладе рассматриваются вопросы научно-методического обеспечения валидации спутниковых технологий решения тематических задач ДЗЗ и калибровки бортовых оптико-электронных сенсоров с использованием полигонных данных.
Круг этих вопросов включает обоснование требований к тестовым объектам и создание геопространственной базы данных их характеристик – геометрических, статистических спектральных, разработку методик послестартовой спектральной, радиометрической и пространственной калибровок сенсоров, определение фактической пространственной разрешающей способности сенсоров, разработку единой геоинформационной системы полигона, стандартизацию (гармонизацию) понятийного аппарата и методик в соответствии с рекомендациями Committee on Earth Observation Satellites (CEOS).
Рассмотрен подход к выделению наземных тестовых участков с относительно стабильными во времени оптико-спектральными свойствами и максимально возможной пространственной изотропией. Подход основывается на статистической теории малых выборок и возможностей метода статистики Гетиса (Getis statistics). С использованием разработанного подхода на территории евпаторийского контрольно-калибровочного полигона (Крым) ГКА Украины отобрана перспективная совокупность тестовых объектов, при этом в качестве исходных данных использовались разновременные космические снимки указанной территории, полученные многоспектральной съёмочной аппаратурой (МСА) спутниковой системы ДЗЗ “Сич-2” в пяти спектральных диапазонах – панхроматическом, видимом (два диапазона), ближнем инфракрасном и в среднем инфракрасном.
Для оценки спектральной чувствительности МСА спутниковой системы “Сич-2” по результатам космических съёмок тестовых объектов предложена специальная параметризация функций спектральной чувствительности МСА, позволяющая аналитически решать систему уравнений переноса оптического излучения. Приведены результаты оценивания спектральной чувствительности МСА спутниковой системы “Сич-2” совместно по реальным снимкам и наземным спектрометрическим измерениям. Показано, что существует возможность кросс-калибровки МСА спутниковых систем серии “Сич” (Украина) и других МСА, в частности, “Метеор-М” (РФ).
Задача радиометрической калибровки аппаратуры наблюдения “Сич-2” решена двумя методами: дифференциальным, с использованием наземных прецизионных измерений спектральных характеристик тестовых объектов и атмосферных данных сети АЭРОНЕТ, и перекрестным, с использованием снимков космических аппаратов серии LANDSAT. Показана возможность выполнения радиометрической калибровки при неизвестном законе изменения коэффициентов усиления в каналах МСА.
Задача определения разрешающей способности системы ДЗЗ решена как обратная задача оптики путём расчёта функции рассеяния точки по известным входному и выходному изображениям тестового объекта на основе фильтра Винера. Приведены результаты определения разрешающей способности МСА “Сич-2”. Показана возможность определения разрешающей способности по изображениям различных природных объектов.
Рассматриваются пути интеграции разработанных методик, аппаратных и программных средств послестартовой калибровки МСА спутниковой системы “Сич-2” и валидации технологий спутниковых в единый программно-технический комплекс.
Попов М.А., Станкевич С.А., Шкляр С.В., Зелык Я.И., Семенив О.В., Чёрный С.В., Лимаренко В.В. Послестартовая калибровка многоспектральной съёмочной аппаратуры спутниковой системы “Сич-2” // Abstracts of 13th Ukrainian Conference on Space Research. – Eupatoria: Space Research Institute