เทคโนโลยีหลักในการแก้ไขความคลาดเคลื่อนของชั้นบรรยากาศโดยใช้ข้อมูลไฮเปอร์สเปกตรัมจากดาวเทียม Xiguang-1 05 (Tianxianpeihao) – โมเดล MODTRAN

ภูมิหลังและบทนำ

ในสาขาการสำรวจระยะไกลเชิงปริมาณ หัวใจสำคัญของการได้ค่าลักษณะการแผ่รังสีที่แท้จริงของวัตถุบนพื้นดินอย่างแม่นยำนั้นอยู่ที่การกำจัดอิทธิพลของการแผ่รังสีผ่านชั้นบรรยากาศ วิธีการแก้ไขชั้นบรรยากาศโดยใช้แบบจำลอง MODTRAN โดยการสร้างแบบจำลองกลไกการถ่ายโอนรังสีที่แม่นยำ จะทำการคำนวณย้อนกลับบนค่าความสว่างรวมที่ได้รับที่รูรับแสงของเซ็นเซอร์ ซึ่งจะช่วยกำจัดสิ่งรบกวนจากการดูดซับและการกระเจิงของชั้นบรรยากาศ นี่เป็นขั้นตอนหลักที่ขาดไม่ได้ในการได้มาซึ่งพารามิเตอร์ทางกายภาพที่แม่นยำของวัตถุบนพื้นดิน กรณีศึกษาชิ้นนี้ใช้ข้อมูลการสอบเทียบจากดาวเทียม Xiguang-1 05 (Tianxianpei) ที่ได้รับเมื่อวันที่ 23 กันยายน ณ พื้นที่สอบเทียบตุนหวง มณฑลกานซู เพื่อดึงค่าความสว่างที่รูรับแสง

วิธีการและหลักการ

ตารางที่ 1. พารามิเตอร์ของอุปกรณ์บรรทุกของดาวเทียม Xiguang-1 05 (Tianxianpei)

แบบจำลอง MODTRAN ถูกฝังอยู่ในซอฟต์แวร์ PcModWin ซอฟต์แวร์นี้ใช้ส่วนติดต่อผู้ใช้แบบกราฟิกเพื่อรวบรวมพารามิเตอร์ทางบรรยากาศ ละอองลอย และเรขาคณิตการสังเกตการณ์ที่ซับซ้อนเข้าไว้ในโมดูลอินพุตมาตรฐาน แนวคิดหลักคือการจำลองการส่งผ่านคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าจากดวงอาทิตย์ไปยังพื้นผิวโลกและจากนั้นไปยังเซ็นเซอร์โดยการสร้างแบบจำลองทางกายภาพของการถ่ายเทรังสีในบรรยากาศ ซึ่งจะช่วยคำนวณความสว่างรวมที่ไปถึงรูรับแสงของเซ็นเซอร์ได้อย่างแม่นยำ สมการการถ่ายเทรังสีในบรรยากาศหลักของแบบจำลองมีดังนี้:

ในสูตร I แทนค่าความสว่าง S แทนฟังก์ชันแหล่งกำเนิดแสง τ แทนความลึกเชิงแสง และ μ แทนค่าโคไซน์ทิศทาง ซึ่งทั้งหมดคำนวณจากพารามิเตอร์ของบรรยากาศ ละอองลอย และเรขาคณิตการสังเกต สูตรสำหรับการคำนวณค่าความสว่างของรูรับแสงทางเข้ามีดังนี้:

ในสูตร ε_สให้ B(λ,T) เป็นค่าการแผ่รังสีของพื้นผิว_ส) แสดงถึงการแผ่รังสีของวัตถุดำ T_สρ คืออุณหภูมิพื้นผิว, T คือค่าการส่งผ่านแสง และ ρ คืออุณหภูมิพื้นผิว_สE แทนค่าการสะท้อนแสงของพื้นผิว_{ดวงอาทิตย์}(λ) แทนรังสีจากดวงอาทิตย์

ผลลัพธ์ของอินเทอร์เฟซการกลับความสว่างของรูม่านตาทางเข้าของ PcModWin แสดงอยู่ในรูปต่อไปนี้:

รูปที่ 1 อินเทอร์เฟซการผกผันโมเดล PcModWin

การแสดงผลลัพธ์

ผลลัพธ์การผกผันของค่าความสว่างของรูรับแสงทางเข้าแสดงในรูปที่ 2 เส้นโค้งความสว่างของรูรับแสงทางเข้าที่ผกผันแล้วถูกสุ่มตัวอย่างใหม่ให้เข้ากับย่านความถี่ของดาวเทียม Xiguang-1 05 (Tianxianpei) ดังแสดงในรูปที่ 3

รูปที่ 2 การเปรียบเทียบระหว่างเส้นโค้งความสว่างผกผันและเส้นโค้งค่า DN ณ จุดทดสอบ

รูปที่ 3 ผลลัพธ์หลังจากการสุ่มตัวอย่างความสว่างแบบผกผันใหม่

ได้ทำการคำนวณความสัมพันธ์เชิงเส้นระหว่างค่าความสว่างของรูรับแสงทางเข้าหลังการสุ่มตัวอย่างใหม่กับค่า DN ณ จุดทดสอบ และค่าสัมประสิทธิ์การสอบเทียบแสดงอยู่ในรูปด้านล่าง:

รูปที่ 4 ผลการคำนวณค่าสัมประสิทธิ์การสอบเทียบสัมบูรณ์

จากการวิเคราะห์ผลลัพธ์การผกผันของความสว่างและผลการคำนวณค่าสัมประสิทธิ์การสอบเทียบสัมบูรณ์ พบว่าผลลัพธ์การผกผันของความสว่างมีแนวโน้มเดียวกันกับเส้นโค้ง DN ของจุดทดสอบ และยังคงเหมือนกับเส้นโค้ง DN ของจุดทดสอบในคุณลักษณะสำคัญ เช่น เส้นการดูดซับไอน้ำ ค่าสัมประสิทธิ์การสอบเทียบสัมบูรณ์ก็แสดงลักษณะเดียวกันในตำแหน่งเดียวกันด้วย