تقنية تصحيح الغلاف الجوي الرئيسية القائمة على بيانات طيفية فائقة من القمر الصناعي Xiguang-1 05 (Tianxianpeihao) – نموذج MODTRAN

مقدمة معلومات أساسية

في مجال الاستشعار عن بُعد الكمي، يكمن مفتاح استخلاص الخصائص الإشعاعية الحقيقية للأجسام الأرضية بدقة في إزالة تأثير الإشعاع الجوي. تعتمد طرق تصحيح الغلاف الجوي، المستندة إلى نموذج MODTRAN، على بناء نموذج دقيق لآلية نقل الإشعاع، حيث تُجري حسابات عكسية على الإشعاع الكلي المُستقبل عند بؤبؤ دخول المستشعر، مما يُزيل التداخل الناتج عن امتصاص الغلاف الجوي وتشتته. تُعد هذه خطوة أساسية لا غنى عنها للحصول على معايير فيزيائية دقيقة للأجسام الأرضية. تستخدم هذه الدراسة بيانات معايرة من القمر الصناعي Xiguang-1 05 (تيانشيانبي) تم استقبالها في 23 سبتمبر في حقل معايرة دونهوانغ بمقاطعة قانسو لاستخلاص إشعاع بؤبؤ الدخول.

الأساليب والمبادئ

الجدول 1. معلمات الحمولة للقمر الصناعي Xiguang-1 05 (Tianxianpei)

يُدمج نموذج MODTRAN في برنامج PcModWin. يستخدم البرنامج واجهة مستخدم رسومية لدمج معايير الغلاف الجوي والهباء الجوي والمعايير الهندسية الرصدية المعقدة في وحدات إدخال موحدة. وتتمثل فكرته الأساسية في محاكاة انتقال الموجات الكهرومغناطيسية من الشمس إلى سطح الأرض، ثم إلى المستشعر، وذلك من خلال إنشاء نموذج فيزيائي لانتقال الإشعاع الجوي، وبالتالي حساب الإشعاع المركب الذي يصل إلى فتحة دخول المستشعر بدقة. معادلة انتقال الإشعاع الجوي الأساسية للنموذج هي:

في هذه الصيغة، يُمثل I الإشعاع، وS دالة المصدر، وτ العمق البصري، وμ جيب تمام الزاوية، وكلها تُحسب من معايير الغلاف الجوي والهباء الجوي وهندسة الرصد. صيغة حساب إشعاع بؤبؤ الدخول هي كما يلي:

في الصيغة ε_sليكن B(λ,T) هو معامل انبعاث السطح._sيمثل ) إشعاع الجسم الأسود، T_sρ هي درجة حرارة السطح، T هي النفاذية، و ρ هي درجة حرارة السطح._sيمثل E انعكاس السطح._شمس(λ) يمثل الإشعاع الشمسي.

تظهر نتيجة واجهة عكس إشعاع بؤبؤ الدخول لبرنامج PcModWin في الشكل التالي:

الشكل 1: واجهة عكس نموذج PcModWin

عرض النتائج

تظهر نتائج عكس إشعاع بؤبؤ الدخول في الشكل 2. تمت إعادة أخذ عينات منحنى إشعاع بؤبؤ الدخول المعكوس إلى نطاق القمر الصناعي Xiguang-1 05 (Tianxianpei) كما هو موضح في الشكل 3.

الشكل 2: مقارنة بين منحنى الإشعاع المعكوس ومنحنى قيمة DN عند نقطة الاختبار

الشكل 3. النتائج بعد إعادة أخذ عينات الإشعاع

تم حساب العلاقة الخطية بين إشعاع بؤبؤ الدخول بعد إعادة أخذ العينات وقيمة DN عند نقطة الاختبار، وتظهر معاملات المعايرة في الشكل أدناه:

الشكل 4. نتائج حساب معاملات المعايرة المطلقة

يُظهر تحليل نتائج عكس الإشعاع ونتائج حساب معاملات المعايرة المطلقة أن نتائج عكس الإشعاع تتشابه في اتجاهها مع منحنى DN لنقطة الاختبار، وتبقى متطابقة معه عند نقاط مهمة مثل خط امتصاص بخار الماء. كما تُظهر معاملات المعايرة المطلقة الخصائص نفسها في المواقع نفسها.