Xiguang-1 01 және Xiguang-1 05 (Tianxianpei) гиперспектрлік спутниктеріне негізделген орбиталық айқаспалы калибрлеу

Принциптерге кіріспе

Айқас калибрлеу калибрленетін сенсорды калибрлеу үшін анықтама ретінде жоғары калибрлеу дәлдігі бар сенсорды пайдаланады. Принцип - бірдей нысананы бейнелейтін синхронды немесе синхронды кескін жұптарын таңдау және екі сенсордың спектрлік жауаптарының, бақылау геометриясының және атмосфералық параметрлердің сәйкестігін талдау негізінде екі сенсор кескіндерінің сандық санау мәндері арасындағы байланысты анықтау. Содан кейін калибрленетін сенсордың калибрлеу коэффициенттері анықтамалық сенсордың белгілі радиометриялық калибрлеу коэффициенттерін пайдаланып шешіледі. Әдетте, спутниктік қашықтан басқарылатын сенсордың DN мәні оның кіреберіс қарашығының сәулеленуімен (көрінетін сәулелену, Атмосфераның жоғарғы сәулеленуі, TOA) сызықтық байланысқа ие: L = күшейту·DN + ығысу, мұндағы күшейту және ығысу сәйкесінше калибрлеу коэффициенттерінің күшейтуі мен қиылысуы болып табылады, L сенсордың кіреберіс қарашығының сәулеленуін, ал DN кескіннің сандық санау мәнін білдіреді.

деректер

 

	Нишико №1 01 жұлдыз	Нишико №1 05 жұлдыз (тамаша сәйкестік)
түрі	Анықтамалық деректер	Калибрленетін деректер
Толқын ұзындығының диапазоны (нм)	441-854	431-853
Жолақтар саны	150	72
FWHM (nm)	1.945	9.16
GSD (м)	40	40
Орбита биіктігі (км)	484	492
Ені (км) (500 км)	80	80

процесс

1. Суретті таңдау

Шектеулер аумақ диапазонына, кескіндеу уақытына және бақылау бұрышына негізделіп қойылады. Нақтырақ айтқанда, әрбір кескіннің орталық нүктесінің қашықтығы 50 км шегінде, бұл үлкен қабаттасу аймағын қамтамасыз етеді. Бір күн ішінде кескіндеу уақытының айырмашылығы үшін бақылау бұрышының айырмашылығы 2°-тан аз.

2. Аймақты таңдау

Сигуан-1 01 спутнигінің үлгі аймағының мысалы

Сигуан-1 05 спутнигі (Тяньсяньпэйхао) үшін үлгі ауданының мысалы

Xiguang-1 01 спутнигінің үлгі ауданының орташа сәулелену қисығының мысалы

Xiguang-1 05 спутнигінің (Tianxianpeihao) үлгі ауданының орташа DN мән қисығының мысалы

Цидам бассейнінің шығыс бөлігіндегі біркелкі беткі аудан калибрлеу нысанасы ретінде таңдалды. Нәтижесінде барлығы 16 деректер жиынтығы таңдалды. Әрбір деректер жиынтығында сол аймақ Xiguang-1 01 және Xiguang-1 05 спутниктерінің («Тяньсяньпэй» спутнигі) деректерінен үлгі ретінде таңдалды.

3. Сигуан-1 01 спутнигінің спектрлік түзетуі

Xiguang-1 01 спутнигі кейіннен спектрлік қайта іріктеу және спектрлік сәйкестендіру коэффициентін (SMF) есептеу үшін орталық толқын ұзындығының орнын түзету мақсатында 760 нм оттегін сіңіру алқабын пайдаланып спектрлік түзетуден өтті.

4. Сигуан-1 01 спутнигінің радиациялық түзетуі

Үлгі аумағы үшін көрінетін сәулелену деректерін алу үшін радиометриялық түзету учаскені калибрлеу коэффициенттерін пайдаланып жүргізілді, ал әрбір үлгі үшін аумақ ішіндегі орташа сәулелену мәні есептелді.

5. Сигуан-1 05 спутнигі үшін қараңғы токты түзету (аспан сіріңкесі бар спутник).

Қараңғы ток Xiguang-1 05 спутнигі (Tianxianpei) түсірген шөлді аймақтардың түнгі суреттерін пайдалану арқылы есептелді. Бастапқы кескінді түзету және үлгі ауданының түзетілген DN мәнін алу үшін қараңғы ток жолақ бойынша есептелді. Әрбір үлгі ауданының орташа DN мәні есептелді.

6. Xiguang-1 01 спутнигінің Xiguang-1 05 спутнигіне орталық толқын ұзындығының сәулеленуін сәйкестендіру (тамаша сәйкестік)

Түзетілетін анықтамалық деректер де, деректер де гиперспектрлік деректер болып табылады, және олардың спектрлік жауап функциялары (SRF) Гаусс болып табылады, бірақ олардың жартылай максимумдағы толық ені (FWHM) айтарлықтай ерекшеленеді, бұл радиометриялық ауытқуларға әкелуі мүмкін, әсіресе спектрлік сипаттамалары айқын жолақтарда (мысалы, жұтылу жолақтары). Сондықтан, FWHM сәйкессіздігін өтеу үшін спектрлік қайта іріктеу және спектрлік сәйкестендіру коэффициентін түзету қажет.

SRF және спектрлік қайта үлгілеу: Гаусс конволюциясы Xiguang-1 05 спутнигінің (сонымен қатар Xiguang-1-05 деп те аталады) 9,16 нм SRF-ін модельдеу үшін Xiguang-1 01 спутнигінен алынған 1,945 нм деректерді пайдаланып, спектрлік бөлшектердің жоғалуын азайтты. Кубтық интерполяция сонымен қатар Xiguang-1 05 спутнигінің (сонымен қатар Xiguang-1-05 деп те аталады) орталық толқын ұзындығын сәйкестендіру үшін қолданылды. Әрі қарай екі спутниктің де SRF-лары алынды және әртүрлі стандартты жердегі нысан спектрлері таңдалды. SMF есептеу және радиациялық ауытқуды түзету үшін TOA модельдеуін орындау үшін радиациялық тасымалдау моделі пайдаланылды.

7. Сигуан-1 01 спутнигінің және Сигуан-1 05 спутнигінің (Тяньшянпэй) DN мәнінің айқын сәулелену сәйкестігі

Көрінетін сәулелену статистикасының кестесі

DN мәндерінің статистикалық кестесі

Сызықтық сәйкестендіру үшін тәуелді және тәуелсіз айнымалылар ретінде Xiguang-1 01 спутнигінен алынған SMF түзетілген TOA деректерін және Xiguang-1 05 спутнигінен (сонымен қатар Тяньсяньпей деп те аталады) алынған DN мән деректерін пайдаланып, сызықтық сәйкестендіру жүргізілді, ал күшейту мен ығысу жолақ бойынша алынды, барлығы 120 үлгі. Әрбір жолақ үшін барлық үлгілердің орташа күшейту мен ығысуы сол жолақ үшін соңғы күшейту мен ығысу ретінде есептелді.

Масштаб коэффициентін тексеру

Сигуан-1 05 спутнигінің (Тяньсяньпэйхао) калибрлеу коэффициенттері радиометриялық және атмосфералық түзетулерді орындау үшін орнатылды және калибрлеу коэффициенттерін тексеру үшін Сигуан-1 01 спутнигінің TOA және беттік шағылысу коэффициенттерімен салыстырылды.

Xiguang-1 01 және Xiguang-1 05 («Тяньсяньпэй» спутнигі) арасындағы сәулеленуді салыстыру, Вт/м²/ср/мкм.

Xiguang-1 01 және Xiguang-1 05 (тамаша сәйкестік) спутниктерінің шағылыстыруын салыстыру (10 000 есе үлкейтілген).

Xiguang-1 01 спутнигімен салыстырғанда, көрінетін сәулелену мен беттік шағылысу бірдей үрдісті көрсетеді, бұл айқас калибрлеуден кейінгі калибрлеу коэффициенттерінің өте мүмкін екенін көрсетеді.

Айқас калибрлеу нәтижелерінің суретінің мысалы

Читтагонг, Бангладеш маңындағы Сигуан-1 05 спутнигінің (сонымен қатар Тяньсяньпей деп те аталады) суреті (2025 жылғы 15 қаңтар)

Әртүрлі жер бедерінің сәулелену қисықтары, Вт/м²/ср/мкм бірліктерінде

Әртүрлі жер бетіндегі нысандардың шағылысу қисықтары

Францияның Корсика қаласының Xiguang-1 05 спутнигінен түсірілген суреті (сонымен қатар «Аспандық матч» спутнигі деп те аталады) (2025 жылғы 15 шілде)

Әртүрлі тереңдіктегі мұхит сынамаларын алу нүктелерінің схемалық диаграммасы

Әртүрлі тереңдіктегі мұхит сынамаларын алу нүктелерінің схемалық диаграммасы

Әртүрлі тереңдіктегі мұхит сәулелену қисықтары, Вт/м²/ср/мкм бірліктерінде. Сандардың артуы тереңдіктің артуын көрсетеді.

Әр түрлі тереңдіктегі мұхиттың шағылысу қисықтары

Әртүрлі жер бетіндегі нысандардың шағылысу қисықтары