Spektral radiometrik kalibrlash: masofaviy zondlash ma'lumotlarini miqdoriy o'zgartirishning kaliti

Meteorologik sun'iy yo'ldoshlar, quruqlik sun'iy yo'ldoshlari va okean sun'iy yo'ldoshlari kabi Yerni kuzatish platformalarining uzluksiz joylashtirilishi bilan masofadan zondlash ma'lumotlari portlovchi o'sishni boshdan kechirmoqda. Biroq, xom ma'lumotlar raqamli kuchlanish qiymatlari ko'rinishida mavjud. Agar uni jismonan mazmunli spektral nurlanish ma'lumotlariga aniq aylantirib bo'lmasa, Yerni kuzatish va tahlil qilishning ishonchliligini qo'llab-quvvatlash qiyin bo'ladi, iqlim o'zgarishini monitoring qilish va tabiiy ofatlarni erta ogohlantirish kabi sohalarning miqdoriy ehtiyojlarini qondirish haqida gapirmasa ham bo'ladi.Spektral radiometrik kalibrlash usullariAynan shu asosiy qarama-qarshilikni hal qilishning kalitidir.

Texnik nuqtai nazardan, spektral radiometrik kalibrlash texnologiyasining asosiy maqsadi yer obyektlarining haqiqiy nurlanishi va asbobning turli spektral diapazonlardagi chiqish kuchlanish signali o'rtasida aniq moslikni o'rnatishdan iborat. Bu jarayon nafaqat asboblarni kalibrlashga erishadi, balki masofadan zondlash ma'lumotlari uchun ishonchlilik mezonini ham yaratadi - turli kuzatuv vaqtlarida va turli platformalarda olingan bir xil yer obyektining nurlanish ma'lumotlaridagi izchillikni ta'minlaydi. Bu masofadan zondlash kuzatuvini laboratoriya tekshiruvidan global dinamik monitoringga o'tishga yordam beradi va masofadan zondlash ilovalarini sifatli tavsifdan miqdoriy tahlilga o'tkazishga yordam beradi.

Spektral tasvirlagichlar uchun kalibrlash texnologiyasi tizimi bir nechta amalga oshirish yo'llarini o'z ichiga oladi (1-rasmda ko'rsatilganidek). Ular orasida sun'iy yo'ldoshni uchirishdan oldin kalibrlash jarayoni ayniqsa muhim bo'lib, u asosan ikkita asosiy modulga bo'linadi: laboratoriya kalibrlashi va dala kalibrlashi.

1-rasm. Spektral tasvirlagichni kalibrlash usullarining tasnifi

Laboratoriya kalibrlashi sun'iy yo'ldosh zavoddan chiqib ketishidan oldin asosiy kalibrlash bosqichidir. Uning asosiy maqsadi asbobning ichki tarafkashliklarini (masalan, detektor javobining notekisligi) bartaraf etish, orbitadagi kuzatuvlar uchun dastlabki aniqlik mezonini o'rnatish va keyinchalik xatolar tufayli katta hajmdagi ma'lumotlarni qayta ishlashning oldini olishdir. Bu bosqich uchta asosiy jihatni qamrab oladi: Birinchidan, standart yorug'lik manbai sifatida monoxromatordan foydalangan holda spektral kalibrlash, asbobning spektral javob funktsiyasini (SRF) qurish uchun ma'lum bir to'lqin uzunligidagi monoxromatik yorug'lik chiqishini bosqichma-bosqich sozlashni, detektor piksellarining markaziy to'lqin uzunligini, o'tkazish qobiliyatini va spektral chiziq egriligini aniq aniqlashni va spektral siljish natijasida yuzaga keladigan yer xususiyatlarini identifikatsiya qilish tarafkashligini kamaytirishni o'z ichiga oladi; Ikkinchidan, nisbiy radiometrik kalibrlash, detektor massividagi piksellar orasidagi javob farqlariga asoslanib, piksel darajasidagi javob tenglashtirishga erishish uchun nisbiy radiometrik koeffitsientni hisoblaydi, tasvir chiziqlari effektlari va chekkalarning susayishini yo'q qiladi va tasvir yorqinligining bir xilligini ta'minlaydi (2-rasmda ko'rsatilganidek); Uchinchidan, mutlaq radiometrik kalibrlash, bu fazodagi diffuz yorug'lik muhitini simulyatsiya qilish uchun integratsiyalashgan sferadan foydalanadi (3-rasmda ko'rsatilganidek) va asbob tomonidan chiqarilgan raqamli hisoblash (DN qiymati) ni uzatish tenglamasi orqali nurlanish oqimining fizik miqdoriga o'zgartiradi. Ushbu jarayon davomida raqamli signaldan fizik miqdorgacha boshdan-oxiri kuzatilishiga erishish uchun qorong'u tok siljishi, linzalarning ko'rish maydonining susayishi va kuchaytirish koeffitsientini tuzatish kerak.

2-rasm. Xi'an Institute of Optics and Precision Mechanics CAS Aerospace Science and Technology Group Co.,LTD’ning ma’lum bir modelini nisbiy kalibrlashdan oldin va keyin taqqoslash.

3-rasm. Zhongke Xiguangning ma'lum bir modeli uchun mutlaq kalibrlash sxemasining sxematik diagrammasi.

Dala kalibrlashi - bu ideal laboratoriya muhitini haqiqiy orbitadagi stsenariy bilan bog'laydigan joyida tekshirish bosqichidir. Haqiqiy ochiq atmosfera muhitida laboratoriyada o'rnatilgan radiatsiya va spektral xaritalash modeli yerga asoslangan standart manbadan foydalangan holda sun'iy yo'ldoshning orbitadagi kuzatuv sharoitlarini simulyatsiya qilish orqali tekshiriladi va aniqlanadi. Uning texnik qiymati uchta jihatda aks etadi: Birinchidan, u atmosferaning sochilishi va yutilishi kabi atrof-muhit omillarini tuzatish mexanizmlarini o'z ichiga oladi, o'lchov aniqligini yanada optimallashtiradi va sun'iy yo'ldosh uchirilgandan so'ng darhol orbitada barqaror kuzatuv imkoniyatlarini ta'minlaydi; ikkinchidan, u asbob va sun'iy yo'ldosh platformasining integratsiyalashgan javob xususiyatlarini tekshiradi, platforma tebranishi va o'rnatish xatolarining ma'lumotlar sifatiga ta'sirini oldini oladi va ko'p diapazonli ma'lumotlarning izchil birlashishini qo'llab-quvvatlaydi; uchinchidan, u asbobning real dunyo muhitidagi ishlashidagi o'zgarishlar va potentsial muammolarni oldindan ochib beradi, dastlabki uchirish bosqichida xato xavfini kamaytiradi va masofaviy zondlash tizimi uchun ishga tushirishdan oldingi ishonchni ta'minlaydi.

Laboratoriya kalibrlashi va dala kalibrlashi birgalikda "benchmarkni o'rnatish - dala tekshiruvi" ning to'liq aniqlikni ta'minlash zanjirini tashkil qiladi: birinchisi asbobning ichki tarafkashliklarini yo'q qiladi va yuqori aniqlikdagi kuzatish uchun mustahkam poydevor yaratadi, ikkinchisi esa ideal muhit va haqiqiy fazoviy stsenariy o'rtasidagi farqlarni qoplaydi va aniqlik benchmarkining qo'llanilishini ta'minlaydi. Ushbu hamkorlik mexanizmi masofadan zondlash ma'lumotlarini "raqamli signallar" dan "miqdoriy radiometrik ma'lumotlar" ga o'tkazish uchun ishonchli asos yaratadi va masofadan zondlash ma'lumotlarini miqdoriy o'zgartirishni amalga oshiradi.