ISSN 2070-7401 (Print), ISSN 2411-0280 (Online)
Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса
физические основы, методы и технологии мониторинга окружающей среды, потенциально опасных явлений
и объектов

  

Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2017. Т. 14. № 3. С. 9-26

Мультиспектральное дистанционное зондирование ночной поверхности Земли

М.Н. Жижин 1, 2, 3 , К.Д. Элвидж 2 , А.А. Пойда 4, 3 
1 Университет Колорадо, Брумфилд, США
2 Национальный информационный центр по окружающей среде НОАА, Болдер, США
3 Институт космических исследований РАН, Москва, Россия
4 Национальный исследовательский центр «Курчатовский институт», Москва, Россия
Одобрена к печати: 10.12.2016
DOI: 10.21046/2070-7401-2017-14-3-9-26
В последние годы наблюдается рост числа низкоорбитальных и геостационарных спутников, оснащенных мультиспектральными камерами в видимом (0,4–1 мкм) и ближнем – среднем – дальнем ИК-диапазонах (1–20 мкм), способными видеть ночную поверхность Земли. Традиционно целью ночных мультиспектральных наблюдений являются облачный покров и лесные пожары. Облака и пожары наблюдаются как днем, так и ночью – и из-за этого алгоритмы детектирования облаков и пожаров делают «универсальными», что приводит к снижению их чувствительности ночью, когда нет солнечной засветки. Поэтому «окном возможностей» для новых приложений и алгоритмов в ДЗЗ является разработка специализированных алгоритмов детектирования и распознавания ночных мультиспектральных изображений. Наиболее перспективным для анализа ночных мультиспектральных изображений является сенсор VIIRS на спутниках Suomi NPP и JPSS-1. В статье дается обзор основных задач мультиспектрального дистанционного зондирования ночной поверхности Земли из космоса, которые могут быть решены с использованием специализированных алгоритмов, включая картирование стабильных ночных огней, детектирование факелов сжигания попутного газа, отслеживание судовых огней при ночном рыболовстве, а также рассматриваются различные источники данных и методы обработки мультиспектральных изображений ночной поверхности Земли.
Ключевые слова: ДЗ ночной поверхности Земли, мультиспектральное ДЗЗ, DMSP, VIIRS, ночные огни, факелы сжигания ПНГ, рыболовные судовые огни
Полный текст

Список литературы:

  1. Dozier J. A method for satellite identification of surface temperature fields of subpixel resolution // Remote Sensing of Environment. 1981. Vol. 11. P. 221–229.
  2. Elvidge C.D., Baugh K.E., Zhizhin M.N., Hsu F.C. Why VIIRS data are superior to DMSP for mapping nighttime lights // Proceedings of the Asia-Pacific Advanced Network. 2013. Vol. 35. P. 62−69. DOI: 10.7125/APAN.35.7.
  3. Elvidge C.D., Cinzano P., Pettit D.R., Arvessen J., Sutton P.C., Small C., Nemani R., Longcore T., Rich C., Safran J., Ebener S. The Nightsat mission concept // Int. J. Remote Sens. 2007. Vol. 28. P. 2645–2670.
  4. Elvidge C., Hsu F.C., Baugh K.E., Ghosh T. National Trends in Satellite Observed Lighting: 1992−2012 // Global Urban Monitoring and Assessment Through Earth Observation, Boca Raton, FL, USA: CRC Press, 2014. P. 97–120. ISBN 9781466564497.
  5. Elvidge C.D., Zhizhin M.N., Baugh K.E., Hsu F.C. Automatic Boat Identification System for VIIRS Low Light Imaging Data // Remote Sens. 2015a. Vol. 7. P. 3020−3036. DOI: 10.3390/rs70303020.
  6. Elvidge C.D., Zhizhin, M.N., Baugh K.E., Hsu F.C., Ghosh T. Methods for Global Survey of Natural Gas Flaring from Visible Infrared Imaging Radiometer Suite Data // Energies. 2015b. Vol. 9. P. 1−15. DOI: 10.3390/en9010014.
  7. Elvidge C.D., Zhizhin M., Hsu F.C., Baugh K., Khomarudin M.R., Vetrita Y., Sofan P., Suwarsono, Hilman D. Long-wave infrared identification of smoldering peat fires in Indonesia with nighttime Landsat data // Environ. Res. Lett. 2015c. Vol. 10 (6). P. 65002−65013. DOI: 10.1088/1748-9326/10/6/065002.
  8. Elvidge C.D., Zhizhin M.N., Hsu F.C., Baugh K.E. VIIRS Nightfire: Satellite Pyrometry at Night // Remote Sensing of Environment. 2013. Vol. 5. P. 4423−4449. DOI: 10.3390/rs5094423.
  9. Elvidge C.D., Ziskin D., Baugh K.E., Tuttle B.T., Ghosh T., Pack D.W., Erwin E.H., Zhizhin M. A Fifteen Year Record of Global Natural Gas Flaring Derived from Satellite Data // Energies. 2009. Vol. 2 (3). P. 595−622.
  10. Hsu F.C., Baugh K.E., Ghosh T., Zhizhin M.N., Elvidge C.D. DMSP-OLS Radiance Calibrated Nighttime Lights Time Series with Intercalibration // Remote Sens. 2015. Vol. 7. P. 1855−1876. DOI: 10.3390/rs70201855.
  11. Huang Q., Yang X., Gao B., Yang Y., Zhao Y. Application of DMSP/OLS Nighttime Light Images: A Meta-Analysis and a Systematic Literature Review // Remote Sens. 2014, Vol. 6, P. 6844−6866. DOI: 10.3390/rs6086844.
  12. Miller S.D., Straka W. III, Mills S.P., Elvidge C.D., Lee T.F., Solbrig J., Walther A., Heidinger A.K., Weiss S.C. Illuminating the Capabilities of the Suomi National Polar-Orbiting Partnership (NPP) Visible Infrared Imaging Radiometer Suite (VIIRS) Day/Night Band // Remote Sens. 2013. Vol. 5. P. 6717−6766. DOI: 10.3390/rs5126717.
  13. Vu C.T., Phan T.D., Chandler D.M. S3: A spectral and spatial measure of local perceived sharpness in natural images // IEEE Trans. Image Process. 2012. Vol. 21. P. 934–945.
  14. Witmer F., O’Loughlin J. Detecting the effects of wars in the Caucasus regions of Russia and Georgia using radiometrically normalized DMSP-OLS nighttime lights imagery // GISci. Remote Sens. 2011. Vol. 48. P. 478–500.
  15. Wooster M.J., Roberts G., Perry G.L.W., Kaufman Y.J. Retrieval of biomass combustion rates and totals from fire radiative power observations: FRP derivation and calibration relationships between biomass consumption and fire radiative energy release // Journal of Geophysical Research. 2005. Vol. 110. P. 311. DOI: 10.1029/2005JD006018.