Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2016. Т. 13. № 5. С. 192-201
Метод радиометрической коррекции искажений отражательных характеристик земного покрова в данных спутниковых измерений, вызванных влиянием рельефа местности
В.А. Егоров
1 , С.А. Барталев
1 1 Институт космических исследований РАН, Москва, Россия
Одобрена к печати: 19.10.2016
DOI: 10.21046/2070-7401-2016-13-5-192-201
Применение методов дистанционного зондирования для картографирования и мониторинга растительного покрова в регионах с выраженным рельефом местности сопряжено с необходимостью учета вносимых им радиометрических искажений в данные измерений характеристик отраженного земной поверхностью излучения. Возрастающая под влиянием рельефа местности внутриклассовая изменчивость значений спектральной яркости объектов земной поверхности служит дополнительным источником ошибок, приводя, как правило, к снижению точности распознавания типов растительного покрова, выявления изменений его состояния и оценки количественных характеристик. Целью топографической нормализации является преобразование дистанционно измеренных значений спектральной яркости наклонных участков земной поверхности в потенциально присущие им при горизонтально плоском положении величины, с тем чтобы снизить вызванную различиями ориентации и крутизны склонов вариабельность отражательных характеристик однотипных объектов. В работе исследовано влияние геометрии освещения покрытой лесом территории на оптимальные значения параметров модели Миннаерта и предложен новый метод топографической нормализации спутниковый изображений, основанный на адаптивным выборе параметров модели в зависимости от крутизны склона. Представлены результаты исследований по оценке эффективности предложенного метода применительно к данным спутниковой системы ДЗЗ Proba-V на территорию Приморского края.
Ключевые слова: дистанционное зондирование, радиометрическая коррекция влияния рельефа, модель Миннаерта, Proba-V
Полный текстСписок литературы:
- Барталев С.А., Егоров В.А., Ершов Д.В., Исаев А.С., Лупян Е.А., Плотников Д.Е., Уваров И.А. Спутниковое картографирование растительного покрова России по данным спектрорадиометра MODIS // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2011. Т. 8. № 4. С. 285–302.
- Барталев С.А., Егоров В.А., Жарко В.О., Лупян Е.А., Плотников Д.Е., Хвостиков С.А. Состояние и перспективы развития методов спутникового картографирования растительного покрова России // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2015. Т. 12. № 5. С. 203–221.
- Барталев С.А., Егоров В.А., Ильин В.О., Лупян Е.А. Синтез улучшенных сезонных изображений Северной Евразии для картографирования и мониторинга динамики растительности по данным SPOT-VEGATATION // Дистанционное зондирование поверхности Земли и атмосферы. Иркутск: ИСЗФ СО РАН, 2004. Вып. 5. С. 12–14.
- Барталев С.А., Егоров В.А., Лупян Е.А., Плотников Д.Е., Уваров И.А. Распознавание пахотных земель на основе многолетних спутниковых данных спектрорадиометра MODIS и локально-адаптивной классификации // Компьютерная оптика. Самара: ИСОИ РАН, 2011. Т. 35. № 1. С. 103–116.
- Лупян Е.А., Прошин А.А., Бурцев М.А., Балашов И.В., Барталев С.А., Ефремов. А.В., Кашницкий В.Ю., Мазуров А.А., Матвеев А.М., Суднева О.А., Сычугов И.Г., Толпин В.А., Уваров И.А. Центр коллективного пользования системами архивации, обработки и анализа спутниковых данных ИКИ РАН для решения задач изучения и мониторинга окружающей среды // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2015. Т. 12. № 5. С. 263–284.
- Chavez P.S. Jr. Image-based atmospheric corrections – revisited and improved // Photogrammetric Engineering & Remote Sensing. Vol. 62 (9). 1996. P. 1025–1036.
- Civco D.L. Topographic normalization of Landsat thematic mapper digital imagery // Photogram. Eng. Remote Sens. Vol. 55. 1989. P. 1303–1309.
- Dymond J.R., Shepherd J.D. Correction of the topographic effect in remote sensing // IEEE Trans. Geosci. Remote Sens. Vol. 37. 1999. P. 2618–2620.
- Ekstrand S. Landsat TM-based forest damage assessment: Correction for topographic effects // Photogram. Eng. Remote Sens. Vol. 62. 1996. P. 51–161.
- Gao Y.N., Zhang W.C. Comparison test and research progress of topographic correction on remotely sensed data // Geogr. Res. Vol. 27. 2008a. P. 467–477.
- Gao Y.N., Zhang W.C. Simplification and modification of a physical topographic correction algorithm for remotely sensed data // Acta Geodaet. Cartogr. Sin. Vol. 37. 2008b. P. 89–94.
- Gao M., Zhao W., Gong Zh., Gong H., Chen Zh., Tang X. Topographic Correction of ZY-3 Satellite Images and Its Effects on Estimation of Shrub Leaf Biomass in Mountainous Area // Remote Sens. Vol. 6. 2014. P. 2745–2764.
- Gu D., Gillespie A. Topographic normalization of Landsat TM images of forest based on subpixel Sun-Canopy-Sensor geometry // Remote Sens. Environ. Vol. 64. 1998. P. 166–175.
- Huang W., Zhang L.P., Li. P.X. An improved topographic correction approach for satellite image // J. Image Graph. Vol 10. 2005. P. 1124–1128.
- Lu D., Ge H., He Sh., Xu A., Zhou G., Du H. Pixel-based Minnaert Correction Method for Reducing Topographic Effects on a Landsat-7 ETM+ Image // Photogrammetric Engineering & Remote Sensing. Vol. 74. No. 11. 2008. P. 1343–1350.
- Reeder D.H. Topographic Correction of Satellite Images: Theory and Application. Ph. D. thesis. Dartmouth College. Hanover. NH. USA. 2002. 153 p.
- Smith J.A., Lin T.L., Ranson K.J. The Lambertian assumption and Landsat data // Photogramm. Eng. Remote Sens. Vol. 46. 1980. P. 1183–1189.
- Soenen S.A., Peddle D.R., Coburn C.A. SCS+C: A modified Sun-Canopy-Sensor topographic correction in forested terrain // IEEE Trans. Geosci. Remote Sens. Vol. 43. 2005. P. 2148–2159.
- Stijn H., Emilio C. Evaluation of different topographic correction methods for Landsat imagery // Int. J. Appl. Earth Observ. Geoinf. Vol. 13. 2011. P. 691–700.
- Teillet P.M., Guindon B., Goodenough D.G. On the slope-aspect correction of multispectral scanner data // J. Remote Sens. Vol. 8. 1982. P. 84–106.
- Vermote E., Tanre D., Deuze J.L., Herman M., Morcrette J.J. Second simulation of the satellite signal in the solar spectrum. 6S: An overview // IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing. Vol. 35. 1997. P. 675–686.
- Vincini M., Reeder D., Frazzi E. An Empirical Topographic Normalization Method for Forest TM Data // Proceedings of the 2002 IEEE International Geoscience and Remote Sensing Symposium (IGARSS). Toronto, Canada, 24–28 June 2002, Vol. 4. P. 2091–2093.