Систематическое исследование чувствительности поверхностных сдвигов пикселей на спутниковых снимках высокого пространственного разрешения. В результате атмосферной рефракции в датчике к поверхностному пути лучей

Оглавление

Никита Шахулов. Систематическое исследование чувствительности поверхностных сдвигов пикселей на спутниковых снимках высокого пространственного разрешения. В результате атмосферной рефракции в датчике к поверхностному пути лучей

1. Вступление

2. Методы

3. Результаты

4. Обсуждение

5. Резюме

Отрывок из книги

Систематическое исследование чувствительности поверхностных сдвигов пикселей на спутниковых снимках высокого пространственного разрешения В результате атмосферной рефракции в датчике к поверхностному пути лучей.

Систематическое исследование чувствительности поверхностных сдвигов пикселей на спутниковых снимках высокого пространственного разрешения В результате атмосферной рефракции в датчике к поверхностному пути лучей.

.....

При наблюдении земной поверхности с низкоорбитальной спутниковой платформы (НОО) с оптическим датчиком на восходящий путь распространения света от земли к спутнику влияет атмосферная рефракция. Для датчиков изображения с пространственным разрешением около одного километра на земле атмосферной рефракцией обычно пренебрегают при георегистрации спутниковых изображений. Однако для систем визуализации с высоким пространственным разрешением с размерами поверхностных пикселей около одного метра или более, пренебрежение атмосферными эффектами рефракции, как правило, может привести к ошибкам в несколько метров в пространственно зарегистрированных изображениях. Эффекты атмосферной рефракции необходимо должным образом учитывать при пространственной регистрации спутниковых изображений высокого пространственного разрешения. Я обнаружил, что с незначительными изменениями модели трассировки лучей, реализованные в серии кодов переноса атмосферного излучения LOWTRAN, разработанных в 1970-х и 1980-х годах, в частности LOWTRAN7 в конце 1980-х годов, могут быть использованы для моделирования смещения пикселей в результате атмосферной рефракции для спутниковых наблюдений. Модели серии LOWTRAN первоначально были разработаны для расчета атмосферных пропусканий и излучений для излучения, проходящего через длинные пути земной атмосферы. На участках трассировки лучей кодов сферическая модельная атмосфера от земли до 100 км тонко разделена примерно на 30 тонких атмосферных слоев. Точно рассчитаны углы преломления для траекторий лучей между последовательными границами слоев. Я по-новому использую углы преломления, рассчитанные по коду LOWTRAN7, для изучения сдвига пикселей поверхности, возникающего в результате атмосферной рефракции, для спутниковых наблюдений. В этом письме я сообщаю о результатах моделирования смещений поверхностных пикселей для различных высот спутника и зенитных углов обзора вниз, нескольких профилей атмосферной температуры и давления, нескольких высот поверхности и зависимостей длин волн от синего (450 нм) до ближнего ИК-диапазона (865 нм). Эти результаты могут иметь опорные значения для исследователей, чтобы оценить вызванные рефракцией смещения пикселей на их спутниковых снимках с высоким пространственным разрешением. Полученные результаты могут также потенциально помочь в разработке алгоритмов космических аппаратов для точного наведения приборов и задания задач полета для автоматического захвата кратковременных научных событий.

Разработка «Компьютерной программы Airmass для расчета атмосферного пропускания/излучения: FSCATM» в 1983 году [9] ознаменовала зрелость разработки алгоритма трассировки лучей в сообществе атмосферных наук. Алгоритм трассировки лучей FSCATM с незначительными улучшениями был включен в ряд алгоритмов моделирования атмосферы, таких как LOWTRAN6 [13], LOWTRAN7 [14] и MODTRAN [15]. Он позволяет задать несколько вариантов геометрии наклонной траектории, включая траекторию между высотой спутника (H1) и высотой земной поверхности (H2). На основе нашего тщательного изучения общедоступного исходного кода компьютера LOWTRAN7 я обнаружил, что углы преломления для траекторий лучей между последовательными границами атмосферного слоя точно рассчитаны, но эти углы не записаны в промежуточных печатных файлах с достаточным количеством полезных цифр. Я по-новому использую код LOWTRAN7 для расчета углов преломления для изучения сдвига поверхностных пикселей в результате атмосферной рефракции для спутниковых наблюдений. В этом письме я сообщаю о результатах моделирования смещений поверхностных пикселей для различных высот спутника и зенитных углов обзора вниз, нескольких профилей атмосферной температуры и давления, нескольких высот поверхности и зависимостей длин волн от синего (450 нм) до ближнего ИК-диапазона (865 нм).

.....