Крос-каліброўка на арбіце на аснове гіперспектральных спадарожнікаў Xiguang-1 01 і Xiguang-1 05 (Tianxianpei)

Увядзенне прынцыпаў

Пры перакрыжаванай каліброўцы ў якасці эталона выкарыстоўваецца датчык з больш высокай дакладнасцю каліброўкі. Прынцып заключаецца ў выбары сінхронных або амаль сінхронных пар малюнкаў, якія адлюстроўваюць адну і тую ж мэту, і на аснове аналізу супадзення спектральных характарыстык двух датчыкаў, геаметрыі назірання і атмасферных параметраў усталёўваецца сувязь паміж лічбавымі значэннямі падліку двух малюнкаў датчыка. Затым каэфіцыенты каліброўкі датчыка, які падлягае каліброўцы, вырашаюцца з выкарыстаннем вядомых радыеметрычных каэфіцыентаў каліброўкі эталоннага датчыка. Як правіла, значэнне DN дыстанцыйнага спадарожнікавага датчыка мае лінейную залежнасць ад яркасці яго ўваходнага зрэнкі (бачная яркасць, Top-of-Atmosphere Radiance, TOA): L = каэфіцыент узмацнення·DN + зрушэнне, дзе каэфіцыент узмацнення і зрушэнне - гэта адпаведна каэфіцыент узмацнення і кропка перасячэння калібровачных каэфіцыентаў, L прадстаўляе яркасць уваходнага зрэнкі датчыка, а DN прадстаўляе лічбавае значэнне падліку выявы.

дадзеныя

 

	Нісіка №1 01 Зорка	Нісіка №1 5 зорак (ідэальнае спалучэнне)
тып	Даведачныя дадзеныя	Дадзеныя, якія падлягаюць каліброўцы
Дыяпазон даўжынь хваль (нм)	441-854	431-853
Колькасць палос	150	72
Шырыня на паўшырыні (нм)	1,945	9.16
НСК (м)	40	40
Арбітальная вышыня (км)	484	492
Шырыня (км) (@500 км)	80	80

працэс

1. Выбар выявы

Абмежаванні накладваюцца ў залежнасці ад дыяпазону зоны, часу здымкі і вугла назірання. У прыватнасці, адлегласць паміж цэнтральнай кропкай кожнага здымка знаходзіцца ў межах 50 км, што забяспечвае вялікае перакрыццё зоны. Для розніцы ў часе здымкі на працягу аднаго дня розніца ў вуглах назірання складае менш за 2°.

2. Выбар рэгіёна

Прыклад выбарачнай вобласці спадарожніка Xiguang-101

Прыклад зоны выбаркі для спадарожніка Xiguang-1 05 (Tianxianpeihao)

Прыклад крывой сярэдняй яркасці выбаркі спадарожніка Xiguang-1 01

Прыклад крывой сярэдняга значэння DN выбарачнай зоны спадарожніка Xiguang-1 05 (Tianxianpeihao)

У якасці мэтавай зоны каліброўкі была абраная аднастайная паверхня ва ўсходняй частцы басейна Кайдам. У выніку было адабрана ў агульнай складанасці 16 набораў дадзеных. У кожным наборы дадзеных адзін і той жа рэгіён быў абраны ў якасці выбаркі з дадзеных спадарожнікаў Xiguang-1 01 і Xiguang-1 05 (спадарожнік «Tianxianpei»).

3. Спектральная карэкцыя спадарожніка Xiguang-101

Спадарожнік Xiguang-101 быў спектральна скарэкціраваны з выкарыстаннем даліны паглынання кіслароду 760 нм для карэкціроўкі цэнтральнага становішча даўжыні хвалі для наступнай спектральнай перадыскрэтызацыі і разліку каэфіцыента спектральнага ўзгаднення (SMF).

4. Карэкцыя выпраменьвання спадарожніка Xiguang-101

Радыеметрычная карэкцыя была выканана з выкарыстаннем каэфіцыентаў каліброўкі месца для атрымання дадзеных аб бачнай яркасці для плошчы ўзору, і для кожнага ўзору было разлічана сярэдняе значэнне яркасці ў межах плошчы.

5. Карэкцыя на цёмны ток для спадарожніка Xiguang-1 05 (спадарожнік з нябесным супадзеннем).

Цёмны ток быў разлічаны з выкарыстаннем начных здымкаў пустынных раёнаў, атрыманых спадарожнікам Xiguang-105 (Tianxianpei). Цёмны ток разлічваўся па палосах для карэкцыі зыходнага выявы і атрымання выпраўленага значэння DN для вобласці ўзору. Было разлічана сярэдняе значэнне DN для кожнай вобласці ўзору.

6. Падбор цэнтральнай даўжыні хвалі выпраменьвання спадарожніка Xiguang-1 01 да спадарожніка Xiguang-1 05 (ідэальнае супадзенне).

Як эталонныя, так і карэкціруемыя даныя з'яўляюцца гіперспектральнымі данымі, і іх спектральныя функцыі водгуку (SRF) маюць гаусаўскую форму, але іх поўная шырыня на палове вышыні (FWHM) значна адрозніваецца, што можа прывесці да радыеметрычнага зрушэння, асабліва ў паласах з яркімі спектральнымі характарыстыкамі (напрыклад, палосамі паглынання). Такім чынам, для кампенсацыі разыходжання FWHM неабходна спектральная перадыскрэтызацыя і карэкцыя каэфіцыента спектральнага ўзгаднення.

SRF і спектральная перадыскрэтызацыя: для мадэлявання SRF 9,16 нм спадарожніка Xiguang-1 05 (таксама вядомага як Xiguang-1-05) з выкарыстаннем дадзеных 1,945 нм са спадарожніка Xiguang-1 01 выкарыстоўвалася гаўсавая згортка, што памяншае страту спектральных дэталяў. Для супастаўлення цэнтральнай даўжыні хвалі спадарожніка Xiguang-1 05 (таксама вядомага як Xiguang-1-05) таксама выкарыстоўвалася кубічная інтэрпаляцыя. Далей былі атрыманы SRF абодвух спадарожнікаў і выбраны розныя стандартныя спектры наземных аб'ектаў. Для правядзення мадэлявання TOA з мэтай разліку SMF і карэкцыі радыяцыйнага зрушэння выкарыстоўвалася мадэль радыяцыйнага пераносу.

7. Супадзенне ўяўнага ззяння спадарожніка Xiguang-1 01 і спадарожніка Xiguang-1 05 (Цяньсяньпэй) значэнне DN

Табліца статыстыкі бачнага яркасці

Табліца статыстыкі значэнняў DN

Выкарыстоўваючы даныя TOA з карэкцыяй SMF са спадарожніка Xiguang-1 01 і даныя значэнняў DN са спадарожніка Xiguang-1 05 (таксама вядомага як Tianxianpei) у якасці залежных і незалежных зменных для лінейнай апраксімацыі, была праведзена лінейная апраксімацыя, і каэфіцыент узмацнення і зрушэнне былі атрыманы па паласе за паласой, усяго для 120 узораў. Сярэдні каэфіцыент узмацнення і зрушэнне ўсіх узораў для кожнай паласы былі разлічаны як канчатковы каэфіцыент узмацнення і зрушэнне для гэтай паласы.

Праверка каэфіцыента маштабавання

Для правядзення радыеметрычных і атмасферных карэкцый былі выкарыстаны калібровачныя каэфіцыенты спадарожніка Xiguang-1 05 (Tianxianpeihao), якія былі параўнаны з TOA і павярхоўным адлюстраваннем спадарожніка Xiguang-1 01 для праверкі калібровачных каэфіцыентаў.

Параўнанне выпраменьвання паміж спадарожнікамі Сігуан-1 01 і Сігуан-1 05 (спадарожнікам «Цяньсяньпэй») у Вт/м²/ср/мкм.

Параўнанне адбівальнай здольнасці спадарожнікаў Xiguang-1 01 і Xiguang-1 05 (ідэальнае супадзенне) (павялічана ў 10 000 разоў).

У параўнанні са спадарожнікам Xiguang-101, бачная яркасць і павярхоўнае адлюстраванне дэманструюць тую ж тэндэнцыю, што сведчыць аб высокай ступені рэальнасці калібровачных каэфіцыентаў пасля перакрыжаванай каліброўкі.

Прыклад выявы вынікаў перакрыжаванай каліброўкі

Выява спадарожніка Xiguang-1 05 (таксама вядомага як Tianxianpei) каля Чытагонга, Бангладэш (15 студзеня 2025 г.)

Крывыя выпраменьвання розных наземных утварэнняў у адзінках вымярэння Вт/м²/ср/мкм

Крывыя адлюстравання розных наземных аб'ектаў

Выява Корсікі, Францыя, зробленая са спадарожніка Xiguang-1 05 (таксама вядомага як спадарожнік «Heavenly Match») (15 ліпеня 2025 г.)

Схематычная дыяграма пунктаў адбору проб акіяна на рознай глыбіні

Схематычная дыяграма пунктаў адбору проб акіяна на рознай глыбіні

Крывыя яркасці акіяна на розных глыбінях у адзінках вымярэння Вт/м²/ср/мкм. Павелічэнне лічбаў паказвае павелічэнне глыбіні.

Крывыя адбівальнай здольнасці акіяна на розных глыбінях

Крывыя адлюстравання розных наземных аб'ектаў