Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2024. Т. 21. № 6. С. 48-63
Технология автоматической коррекции географической привязки данных прибора МСУ-МР КА «Метеор-М»
Е.Е. Волкова
1 , А.И. Андреев
2 , М.А. Бурцев
1 , А.А. Мазуров
1 , А.М. Матвеев
1 , Е.И. Холодов
2 1 Институт космических исследований РАН, Москва, Россия
2 Дальневосточный центр НИЦ «Планета», Хабаровск, Россия
Одобрена к печати: 28.11.2024
DOI: 10.21046/2070-7401-2024-21-6-48-63
Рассматривается применение корреляционных методов для повышения точности географической привязки данных многозонального сканирующего устройства малого разрешения (МСУ-МР), устанавливаемого на отечественных космических аппаратах серии «Метеор-М». Проводится анализ ключевых препятствий, мешающих автоматическому построению стабильных базовых продуктов на основе данных приборов МСУ-МР с помощью используемых в российских центрах приёма «штатных» процедур потоковой привязки. Рассматриваются возможные методы и подходы к коррекции географической привязки. Описывается разработанная автоматическая двухступенчатая схема привязки, реализованная на базе автоматического поиска контрольных точек и вычисления их смещений с помощью расчёта фазовой корреляции между привязываемым и опорными снимками. Схема включает в себя выявление контрольных точек по опорным данным, последующее восстановление параметров ориентации космического аппарата, переобработку данных с найденными параметрами и автоматическую оценку качества полученной привязки. Также приводится описание разработанного программного решения и особенности его реализации. Представлены результаты оценки точности автоматической привязки данных прибора МСУ-МР КА «Метеор-М» № 2-2 и № 2-3, полученной на основе предложенного решения, которая для примерно 70 % данных не превышает одного пикселя.
Ключевые слова: географическая привязка спутниковых данных, потоковая обработка спутниковых данных, приборы МСУ-МР, спутники «Метеор-М», AROSICS, фазовая корреляция
Полный текстСписок литературы:
- Акимов Н. П., Бадаев К. В., Гектин Ю. М., Рыжаков А. В., Смелянский М. Б., Фролов А. Г. Многозональное сканирующее устройство малого разрешения МСУ МР для космического информационного комплекса «Метеор-М»: Принцип работы, эволюция, перспективы // Ракетно-косм. приборостроение и информ. системы. 2015. Т. 2. Вып. 4. С. 30–39.
- Асмус В. В., Дядюченко В. Н., Загребаев В. А., Милехин О. Е., Соловьев В. И., Успенский А. Б. Развитие космического комплекса гидрометеорологического обеспечения на базе геостационарных спутников серии «Электро-Л» // Вестн. ФГУП НПО им. С. А. Лавочкина. 2012. № 1. С. 3–14.
- Асмус В. В., Загребаев В. А., Макриденко Л. А., Милехин О. Е., Соловьев В. И., Успенский А. Б., Фролов А. В., Хайлов М. Н. Система полярно-орбитальных метеорологических спутников серии «Метеор-М» // Метеорология и гидрология. 2014. № 12. С. 5–16.
- Барталев С. А., Егоров В. А., Жарко В. О., Лупян Е. А., Плотников Д. Е., Хвостиков С. А., Шабанов Н. В. Спутниковое картографирование растительного покрова России. М.: ИКИ РАН, 2016. 208 c.
- Бурцева Т. Н., Абросимов Н. И. Научно-исследовательский центр «Планета» // Земля и Вселенная. 2009. № 1. С. 46–50.
- Волкова Е. В. Оценки параметров облачного покрова и осадков по данным радиометра МСУ-МР полярно-орбитального метеоспутника «Метеор-М» № 2 для Европейской территории России // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2017. Т. 14. № 5. С. 300–320. DOI: 10.21046/2070-7401-2017-14-5-300-320.
- Зубкова К. И., Гришанцева Л. А., Куревлев Т. Г. и др. Алгоритм анализа спектральных характеристик снежного и облачного покрова по данным МСУ-МР/«Метеор-М» № 2 // Ракетно-косм. приборостроение и информ. системы. 2019. Т. 6. № 2. С. 68–79. DOI: 10.30894/issn2409-0239.2019.6.2.68.79.
- Катаманов С. Н. Разработка автоматического метода географической привязки изображений МСУ-МР полярно-орбитального спутника «Метеор-М» № 1 // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2014. Т. 11. № 4. С. 276–285.
- Катаманов С. Н., Качур В. А. Результаты географической привязки изображений МСУ-МР полярно-орбитального спутника «Метеор-М» № 2 // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2018. Т. 15. № 2. С. 9–18. DOI: 10.21046/2070-7401-2018-15-2-9-18.
- Кашницкий А. В., Бурцев М. А., Прошин А. А. Технология создания безоблачных композитных изображений по данным спутников серии Sentinel-2 // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2022. Т. 19. № 5. С. 76–85. DOI: 10.21046/2070-7401-2022-19-5-76-85.
- Ковалев Н. А., Лупян Е. А., Балашов И.В и др. ИСДМ-Рослесхоз: 15 лет эксплуатации и развития // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2020. Т. 17. № 7. С. 283–291. DOI: 10.21046/2070-7401-2020-17-7-283–291.
- Кузнецов А. Е., Соловьёв В. И. Программное обеспечение комплекса тематической обработки целевой информации космического аппарата «Метеор-М» // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2014. Т. 11. № 2. С. 68–77.
- Лозин Д. В., Лупян Е. А., Балашов И. В. и др. Адаптация алгоритма детектирования пожаров MOD14 для работы с данными прибора МСУ-МР // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2024. Т. 21. № 1. С. 231–245. DOI: 10.21046/2070-7401-2024-21-1-231-245.
- Лупян Е. А., Прошин А. А., Бурцев М. А. и др. Опыт эксплуатации и развития центра коллективного пользования системами архивации, обработки и анализа спутниковых данных (ЦКП «ИКИ-Мониторинг») // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2019. Т. 16. № 3. С. 151–170. DOI: 10.21046/2070-7401-2019-16-3-151-170.
- Плотников Д. Е., Колбудаев П. А., Матвеев А. М. и др. Автоматическая технология построения ежедневных безоблачных композитных изображений КМСС для количественной оценки состояния земной поверхности // Материалы 19-й Международ. конф. «Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса». 15–19 нояб. 2021. М.: ИКИ РАН, 2021. С. 451. DOI: 10.21046/19DZZconf-2021a.
- Плотников Д. Е., Колбудаев П.А, Лупян Е. А. Автоматический метод субпиксельной географической привязки спутниковых изображений КМСС-М на основе актуализируемого эталона низкого пространственного разрешения // Компьютерная оптика. 2022. Т. 46. № 5. С. 818–827. DOI: 10.18287/2412-6179-CO-1098.
- Филей А. А. Восстановление высоты верхней границы облачности по данным спутникового прибора МСУ-МР КА «Метеор-М» № 2-2 // Оптика атмосферы и океана. 2020. Т. 33. № 12. С. 918–925. DOI: 10.15372/AOO20201203.
- Baldwin D., Emery W. J. Spacecraft attitude variations of NOAA-11 inferred from AVHRR imagery // Remote Sensing. 1995. V. 16. No. 3. P. 531–548. DOI: 10.1080/01431169508954417.
- Bessho K., Date K., Hayashi M. et al. An introduction to Himawari-8/9 — Japan’s new-generation geostationary meteorological satellites // J. Meteorological Soc. of Japan. Ser. II. 2016. V. 94. No. 2. P. 151–183. DOI: 10.2151/jmsj.2016-009.
- Brown L. G. A survey of image registration techniques // ACM Computing Surveys. 1992. V. 24. No. 4. P. 325–376. DOI: 10.1145/146370.146374.
- Iwasaki A. Detection and estimation of satellite attitude jitter using remote sensing imagery // Advances in Spacecraft Technologies. 2011. V. 13. P. 257–272. DOI: 10.5772/14402.
- Lim Y.-J., Kim M.-G., Kim T. et al. Automatic precision correction of satellite images using the GCP chips of lower resolution // 2004 IEEE Intern. Geoscience and Remote Sensing Symp. (IGARSS 2004). 2004. P. 1394-1397. DOI: 10.1109/IGARSS.2004.1368679.
- Lowe D. G. Distinctive image features from scale-invariant keypoints // Intern. J. Computer Vision. 2004. V. 60. P. 91–110. https://doi.org/10.1023/B%3AVISI.0000029664.99615.94.
- Scheffler D., Hollstein A., Diedrich H. et al. AROSICS: An automated and robust open-source image co-registration software for multi-sensor satellite data // Remote Sensing. 2017. V. 9. Article 676. DOI: 10.3390/rs9070676.
- Schott J. Image processing of thermal infrared images // Photogrammetric Engineering and Remote Sensing, 1989. V. 55. No. 9. P. 1311–1321.
- Schumann W., Stark H., McMullan K., Aminou D., Luhmann H. J. The MSG system // ESA Bull. 2002, P. 11–14.
- Vallado D. A., Cefola P. Two-line element sets — practice and use // Proc. 63rd Intern. Astronautical Congress. 2012. 14 p.
- Van Wie P., Stein M. A Landsat digital image rectification system // IEEE Trans. Geoscience Electronics. 1977. V. 15. No. 3. P. 130–137. DOI: 10.1109/TGE.1977.6498970.
- Zitova B., Flusser J. Image registration methods: a survey // Image and Vision Computing. 2003. V. 21. P. 977–1000. DOI: 10.1016/S0262-8856(03)00137-9.