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 текстСписок литературы:
- Dozier J. A method for satellite identification of surface temperature fields of subpixel resolution // Remote Sensing of Environment. 1981. Vol. 11. P. 221–229.
- 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.
- 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.
- 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.
- 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.
- 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.
- 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.
- 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.
- 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.
- 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.
- 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.
- 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.
- 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.
- 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.
- 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.