Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2023. Т. 20. № 4. С. 30-41
Абсолютная радиометрическая калибровка и валидация данных КА «Аист 2Д» на основе съёмки Луны
А.И. Васильев
1 , А.С. Стремов
1 , В.П. Коваленко
1 , С.В. Ромайкин
1 , А.В. Коржиманов
2 1 Научный центр оперативного мониторинга Земли, Москва, Россия
2 АО «РКЦ «Прогресс», Самара, Россия
Одобрена к печати: 14.08.2023
DOI: 10.21046/2070-7401-2023-20-4-30-41
Рассматривается принципиальная возможность абсолютной радиометрической калибровки и валидации данных российского опытно-технологического космического аппарата (КА) «Аист 2Д» на основе съёмки Луны. Для этого, во-первых, была проведена серия съёмок Луны в период ноябрь 2021 г. – март 2022 г. и выполнена предобработка данных дистанционного зондирования Земли в части детектирования и оконтуривания лунного диска, а также оценки средних значений цифровых отсчётов в спектральных каналах. Во-вторых, на основе значений коэффициента спектральной яркости Луны, рассчитанного с использованием аналитической модели ROLO 311g, выполнен расчёт градуировочных характеристик (среднеквадратическая ошибка (СКО) регрессии для спектральных каналов составляет около 1 Вт•м–2•ср–1•мкм–1), а также оценка стабильности съёмочной системы — отклонение от медианного значения мультипликативного фактора составляет 2–3 % в зависимости от спектрального канала. В-третьих, для оценки корректности измерений с использованием рассчитанного мультипликативного фактора в период январь – март 2022 г. была выполнена съёмка полигонов RadCalNet, а также псевдоинвариантных полигонов Libya 4 и Niger 3. Учитывая, что данные наземных измерений RadCalNet были доступны только для полигона Gobabeb, выборка обогащалась на основе данных съёмок КА Landsat и Sentinel тех же полигонов пересчётом спектральной плотности энергетической яркости (СПЭЯ) с использованием методики кросскалибровки. В итоге полученные оценки демонстрируют абсолютную точность измерений СПЭЯ 4,72–11,59 % (в зависимости от спектрального канала) на основе результатов калибровки по данным съёмки Луны. При этом валидация результатов кросскалибровки (с использованием данных Sentinel) на основе измеренной СПЭЯ Луны показала 2,03–10,16 % в зависимости от спектрального канала.
Ключевые слова: дистанционное зондирование Земли, космический аппарат, «Аист 2Д», абсолютная радиометрическая калибровка, коэффициент спектральной яркости Луны, съёмка Луны, ROLO, полигоны RadCalNet, кросскалибровка, Landsat, Sentinel
Полный текстСписок литературы:
- Васильев А. И., Стремов А. С., Коваленко В. П. Исследование данных комплекса широкозахватной мультиспектральной аппаратуры КА «Ресурс-П» для решения спектрометрических задач // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2017. Т. 14. № 4. С. 36–51. DOI: 10.21046/2070-7401-2017-14-4-36-51.
- Васильев А. И., Ромайкин С. В., Коржиманов А. В. Алгоритмы обработки изображений Луны для абсолютной калибровки съемочных систем ДЗЗ // Материалы 20-й Международ. конф. «Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса». М.: ИКИ РАН, 2022. С. 23. DOI: 10.21046/20DZZconf-2022a.
- Опытно-технологический малый космический аппарат «Аист 2Д». Самара: Изд-во СамНЦ РАН, 2017. 324 с.
- Стремов А. С., Васильев А. И., Коваленко В. П. Методика замещающей калибровки данных группировки КА «Канопус-В» на основе длительного наблюдения полигонов RadCalNet // Ракетно-косм. приборостроение и информац. системы. 2021. Т. 8. Вып. 4. С. 23–30. DOI: 10.30894/issn2409-0239.2021.8.4.23.30.
- Bouvet M., Thome K., Berthelot B. et al. RadCalNet: A Radiometric Calibration Network for Earth Observing Imagers Operating in the Visible to Shortwave Infrared Spectral Range // Remote Sensing. 2019. V. 11. Article 2401. https://doi.org/10.3390/rs11202401.
- Czapla-Myers J., McCorkel J., Anderson N. et al. The Ground-Based Absolute Radiometric Calibration of Landsat 8 OLI // Remote Sensing. 2015. V. 7. P. 600–626. https://doi.org/10.3390/rs70100600.
- Dinguirard M., Slater P. N. Calibration of Space-Multispectral Imaging Sensors // Remote Sensing of Environment. 1999. V. 68(3). P. 194–205. DOI: 10.1016/s0034-4257(98)00111-4.
- Kieffer H. H. Photometric Stability of the Lunar Surface // Icarus. 1997. No. 130(2). P. 323–327. https://doi.org/10.1006/icar.1997.5822.
- Kieffer H. H., Stone T. C. The Spectral Irradiance of the Moon // The Astronomical J. 2005. No. 129(6). P. 2887–2901. DOI: 10.1086/430185.
- Markham B. L., Barsi J. A. Landsat-8 operational land imager on-orbit radiometric calibration // 2017 IEEE Intern. Geoscience and Remote Sensing Symp. (IGARSS). 2017. P. 4205–4207. DOI: 10.1109/igarss.2017.8127929.
- Meygret A., Blanchet G., Colzy S., Mounier F., Gross-Colzy L., Buil C. Progress on Extra-terrestrial Target Based Calibration techniques using PLEIADES-HR satellites // Working Group on Calibration and Validation (WGCV): 41: Infrared Visible and Optical Sensors (IVOS). Tucson, 15–17 March 2017. 28 p.
- Stone T. C., Kieffer H., Lukashin C., Turpie K. The Moon as a Climate-Quality Radiometric Calibration Reference // Remote Sensing. 2020. V. 12(11). Article 1837. DOI: 10.3390/rs12111837.
- Thuillier G. The solar spectral irradiance from 200 to 2400 nm as measured by the SOLSPEC spectrometer from the Atlas and Eureca missions // Solar Physics. 2003. V. 214(1). P. 1–22. DOI: 10.1023/a:1024048429145.
- Wilson N., Greenberg J., Jumpasut A., Collison A., Weichelt H. Absolute Radiometric Calibration of Planet Dove Satellites, Flocks 2p & 2e. San Francisco, CA, USA: Planet Labs, 2017. 2 p.