Technologie clé de correction atmosphérique basée sur les données hyperspectrales du satellite Xiguang-1 05 (Tianxianpeihao) – Modèle MODTRAN

Introduction générale

En télédétection quantitative, la clé d'une détermination précise des caractéristiques radiatives réelles des objets terrestres réside dans l'élimination de l'influence du rayonnement atmosphérique. Les méthodes de correction atmosphérique basées sur le modèle MODTRAN, grâce à la construction d'un modèle précis du mécanisme de transfert radiatif, effectuent des calculs inverses sur la luminance totale reçue à la pupille d'entrée du capteur, éliminant ainsi les interférences dues à l'absorption et à la diffusion atmosphériques. Il s'agit d'une étape essentielle pour obtenir des paramètres physiques précis des objets terrestres. Cette étude de cas utilise les données d'étalonnage du satellite Xiguang-105 (Tianxianpei), reçues le 23 septembre sur le site d'étalonnage de Dunhuang, dans la province du Gansu, pour déterminer la luminance de la pupille d'entrée.

Méthodes et principes

Tableau 1 Paramètres de la charge utile du satellite Xiguang-1 05 (Tianxianpei)

Le modèle MODTRAN est intégré au logiciel PcModWin. Ce logiciel utilise une interface graphique pour intégrer des paramètres complexes liés à l'atmosphère, aux aérosols et à la géométrie des observations dans des modules d'entrée standardisés. Son principe consiste à simuler la transmission des ondes électromagnétiques du Soleil à la surface terrestre, puis au capteur, en établissant un modèle physique de transfert radiatif atmosphérique. Ce modèle permet ainsi de calculer avec précision la luminance composite atteignant la pupille d'entrée du capteur. L'équation de transfert radiatif atmosphérique fondamentale du modèle est :

Dans la formule, I représente la luminance, S la fonction source, τ la profondeur optique et μ le cosinus directeur, tous calculés à partir des paramètres atmosphériques, des aérosols et de la géométrie d'observation. La formule de calcul de la luminance de la pupille d'entrée est la suivante :

Dans la formule ε_sSoit B(λ,T) l'émissivité de surface._s) représente le rayonnement du corps noir, T_sρ est la température de surface, T est la transmittance et ρ est la température de surface._sE représente la réflectance de surface._soleil(λ) représente le rayonnement solaire.

Le résultat de l'interface d'inversion de la luminance de la pupille d'entrée de PcModWin est illustré dans la figure suivante :

Figure 1 Interface d'inversion de modèle PcModWin

Affichage des résultats

Les résultats de l'inversion de la luminance de la pupille d'entrée sont présentés sur la figure 2. La courbe de luminance de la pupille d'entrée inversée a été rééchantillonnée dans la bande du satellite Xiguang-1 05 (Tianxianpei) comme indiqué sur la figure 3.

Figure 2 Comparaison entre la courbe de radiance inversée et la courbe de valeur DN au point de test

Figure 3. Résultats après rééchantillonnage de la radiance

La relation linéaire entre la luminance de la pupille d'entrée après rééchantillonnage et la valeur DN au point de test a été calculée, et les coefficients d'étalonnage sont présentés dans la figure ci-dessous :

Figure 4. Résultats du calcul des coefficients d'étalonnage absolus

L'analyse des résultats d'inversion de luminance et le calcul des coefficients d'étalonnage absolus montrent que les résultats d'inversion de luminance suivent la même tendance que la courbe DN du point de test et restent identiques à cette dernière au niveau de caractéristiques importantes telles que la raie d'absorption de la vapeur d'eau. Les coefficients d'étalonnage absolus présentent également les mêmes caractéristiques aux mêmes positions.