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Tecnología clave de corrección atmosférica basada en datos hiperespectrales del satélite Xiguang-1 05 (Tianxianpeihao) – Modelo MODTRAN
Introducción a los antecedentes
En el campo de la teledetección cuantitativa, la clave para recuperar con precisión las características radiativas reales de los objetos terrestres reside en eliminar la influencia de la radiación atmosférica. Los métodos de corrección atmosférica basados en el modelo MODTRAN, mediante la construcción de un modelo preciso del mecanismo de transferencia radiativa, realizan cálculos inversos sobre la radiancia total recibida en la pupila de entrada del sensor, eliminando así la interferencia de la absorción y dispersión atmosféricas. Este es un paso fundamental para obtener parámetros físicos precisos de los objetos terrestres. Este estudio de caso utiliza datos de calibración del satélite Xiguang-1 05 (Tianxianpei), recibidos el 23 de septiembre en el campo de calibración de Dunhuang, en la provincia de Gansu, para recuperar la radiancia de la pupila de entrada.
Métodos y principios
Tabla 1. Parámetros de carga útil del satélite Xiguang-1 05 (Tianxianpei)
El modelo MODTRAN está integrado en el software PcModWin. Este software utiliza una interfaz gráfica de usuario para incorporar parámetros geométricos atmosféricos, de aerosoles y de observación complejos en módulos de entrada estandarizados. Su idea principal es simular la transmisión de ondas electromagnéticas desde el sol hasta la superficie terrestre y, posteriormente, hasta el sensor, mediante el establecimiento de un modelo físico de transferencia radiativa atmosférica, calculando así con precisión la radiancia compuesta que llega a la pupila de entrada del sensor. La ecuación central de transferencia radiativa atmosférica del modelo es:
En la fórmula, I representa la radiancia, S es la función fuente, τ es la profundidad óptica y μ es el coseno director, todos calculados a partir de parámetros atmosféricos, de aerosoles y de geometría de observación. La fórmula para calcular la radiancia de la pupila de entrada es la siguiente:
En la fórmula εsSea B(λ,T) la emisividad superficial.s) representa la radiación de cuerpo negro, Tsρ es la temperatura superficial, T es la transmitancia y ρ es la temperatura superficial.sE representa la reflectancia de la superficie.sol(λ) representa la radiación solar.
El resultado de la interfaz de inversión de la radiancia de la pupila de entrada de PcModWin se muestra en la siguiente figura:
Figura 1 Interfaz de inversión de modelos de PcModWin
Visualización de resultados
Los resultados de la inversión de la radiancia de la pupila de entrada se muestran en la Figura 2. La curva de radiancia de la pupila de entrada invertida se remuestreó a la banda del satélite Xiguang-1 05 (Tianxianpei), como se muestra en la Figura 3.
Figura 2. Comparación entre la curva de radiancia invertida y la curva de valor DN en el punto de prueba.
Figura 3. Resultados tras el remuestreo de la radiancia.
Se calculó la relación lineal entre la radiancia de la pupila de entrada después del remuestreo y el valor DN en el punto de prueba, y los coeficientes de calibración se muestran en la siguiente figura:
Figura 4. Resultados del cálculo de los coeficientes de calibración absolutos.
El análisis de los resultados de la inversión de radiancia y los resultados del cálculo de los coeficientes de calibración absolutos muestran que los resultados de la inversión de radiancia siguen la misma tendencia que la curva DN del punto de prueba y se mantienen iguales a dicha curva en características importantes como la línea de absorción de vapor de agua. Los coeficientes de calibración absolutos también presentan las mismas características en las mismas posiciones.