Проблемы орбитальной калибровки гиперспектральной аппаратуры космического базирования с использованием калибровочных наземных полигонов.

В докладе представлен алгоритм совместного уточнения радиометрической и спектральной калибровки гиперспектральной аппаратуры космического базирования на примере КА «Ресурс-П». Даже в отсутствии данных in situ с высокой точностью может быть проведена коррекция спектрального положения каналов, что положительно сказывается на оценке состояния растительного покрова с использованием каналов красного и ближнего ИК диапазонов.
Предлагаемый метод основывается на использовании естественных узких спектральных особенностей (полос поглощения) и использовании множества снимков для компенсации неопределённости в параметрах атмосферы при моделировании излучения.
Общий принцип, положенный в основу метода, таков: при использовании квазиинвариантных тестовых полигонов и их априорно известных спектров отражения излучение, достигающее сенсора, зависит только от геометрии съёмки и параметров атмосферы. Неопределённость в последних предлагается исключать статистически, используя для анализа всю совокупность доступных снимков.
Для оценки достигающего сенсора излучения используется пакет MODTRAN®5. В качестве тестовых сцен используются псевдо-инвариантные полигоны группы CalVal, расположенные в Китае, США и Израиле. В одном случае также используются данные AERONET для проверки правильности оценки содержания воды в атмосфере.
Для уточнения калибровок полученные «Ресурсом-П» спектры сравнивались со смоделированными при помощи MODTRAN®5. Для каждого канала в отдельности подыскивалось новое спектральное расположение и поправочный коэффициент к радиометрической калибровке, обеспечивающий наилучшее соответствие спектров. В качестве меры соотвествия использовалась функция 1/d2, где d – разность между значениями спектра при одной длине волны (и то, и другое скорректировано). d2 в знаменателе также просуммирован по тестовым сценам. Валидация результатов проводилась в пакете анализа и обработки гиперспектральных изображений «Альбедо» (МФТИ), а также модуле FLAASH пакета ENVI. В обоих случаях результат оказался сходным и позволил существенно улучшить результаты атмосферной коррекции и последующего анализа снимков.
Следует отдельно отметить, что прецизионное проведение абсолютной радиометрической коррекции требует большего объёма данных, нежели доступны в исследовании, в то время как спектральная калибровка практически не нуждается в дальнейшем уточнении. Также в докладе представлена эмпирическая оценка ширины спектральных каналов, основанная на промежуточных результатах разбираемого метода. Оцененные таким образом ширины оказались существенно (в среднем в 1.4 раза) больше паспортных.