Обработка и фильтрация данных дистанционного зондирования
Дипломная работа - Компьютеры, программирование
Другие дипломы по предмету Компьютеры, программирование
?лжно быть достаточным для решения уравнений. Для полиномов второго порядка можно ограничиться 6 контрольными точками, но желательно, чтобы их число достигало 15-20 с распределением по всему полю, это позволяет использовать метод наименьших квадратов и сделать оценку коэффициентов менее зависимой от ошибок в определении координат на изображении и на карте.
На рис. 2, а показано осеннее радиолокационное изображение района к востоку от г. Норильска (спутник ERS-2), здесь же отмечены контрольные точки. Карта района приведена на рис. 2, б.
Рис. 2. Радиолокационное изображение местности к востоку от г. Норильска (а) и фрагмент топографической карты этого района (б)
Координаты опорных точек на карте:
Опорными точками являются мысы и заливы озер в тундре. Координаты опорных точек на изображении во внутренней системе координат (первая цифра - координата по x, вторая - по y) следующие:
) 109 23;
) 149 56;
) 124 89;
) 161 117;
) 291 128;
) 344 25;
) 376 241;
) 461 222;
) 116 329;
) 214 374;
) 296 404;
) 214 395;
) 431 340.
Решение системы 1 дает:
а0 = 88,9523;
b0 = 69,4845;
а1 = 5,6923*10-3;
b1 = -1,6122*10-4;
а2 = 5,1447-10-4;
b2 = -1,98888*10-3;
a3 = 3,402*10-7;
b3 = 8,47*10-8;
а4 = -1,033*10-6;
b4 = 2,268*10-7;
а5 = -1,1102*10-6;
b5 = 2,829*10-8.
Средний квадрат ошибки в определении новых координат ? = 0,0135. Следует так выбирать число контрольных точек и их расположение, чтобы достичь минимума ?.
Рис. 3. Радиолокационное изображение после геометрической коррекции
Результат геометрической коррекции и топографической привязки с использованием системы 1 можно видеть на рис. 3.
.2 Радиометрическая коррекция результатов дистанционного зондирования
Измерительная аппаратура природоведческих спутников Земли перед запуском тщательно проверяется и калибруется, после запуска спутниковая информация в течение некоторого времени (до нескольких месяцев) проходит верификацию. В результате данные дистанционного зондирования могут быть надежно использованы для решения различных практических задач.
Спутники функционируют на орбите в течение нескольких лет, с течением времени измерительная аппаратура деградирует под воздействием неблагоприятных факторов космического пространства. Поэтому показания датчиков сканеров необходимо корректировать. Эта процедура носит название радиометрической коррекции. Рассмотрим радиометрическую коррекцию на примере обработки данных сканера AVHRR спутника NOAA1.
Сканер AVHRR имеет по одному каналу видимого и ближнего инфракрасного диапазона (1-й и 2-й каналы), один ИК-канал на 3,5 мкм (3-й канал) и два канала теплового ИК-диапазона (4-й и 5-й каналы). Предусмотрена бортовая калибровка последних трех каналов, для этого сканер направляется на космическое пространство (эта точка принимается за ноль) и в полость абсолютно черного тела, установленного на борту, что дает две точки для коррекции температуры по линейному закону. Корректировочные коэффициенты для 3-5-го каналов включены в файл данных, передаваемых со спутника; 1-й и 2-й каналы калибруются только на Земле перед запуском спутника, соответствующие коэффициенты также включены в файл данных. С течением времени возникает необходимость корректировать показания 1-го и 2-го каналов, применяется процедура, состоящая в том, что наблюдаются одни и те же объекты на Земле, текущая интенсивность излучения сравнивается с результатами предыдущих наблюдений. И текущие, и полученные прежде данные подвержены разбросу из-за влияния атмосферы, прозрачность которой постоянно меняется, из-за естественной изменчивости природных объектов и других факторов. Корректировочные коэффициенты для 1-го и 2-го каналов определяются путем статистической обработки. Коэффициенты ежемесячно обновляются, их можно найти в сети Интернет2.
В качестве примера рассмотрим процедуру калибровки и корректировки данных 4-го канала. Показания U датчика этого канала после аналого-цифрового преобразования лежат в пределах 0-1 023 (10-битное кодирование). Пусть U = 427. Плотность потока мощности можно найти по формуле
где A = 590,888 Вт-мкм/(м2*ср),
K = -1,60156 Вт-мкм/(м2*ср) - корректировочные коэффициенты из файла данных.
В нашем примере B(?, T) = 907,022/?2 Вт/(м2*мкм*ср).
Из формулы Планка3 получаем, что радиационная температура при ?=10,96 мкм, с1=1,1911*108 Вт*мкм /(м2*ср), c2=14 388 мкм*К
T = ?/c2 ln (c1/ ?5B + 1) = 284,57 К.
Пусть U = 428, т.е. показания датчика изменились на единицу. В этом
случае В = 905,421/?2 Вт/(м*мкм*ср), Т = 284,46 К Таким образом, изменению показаний датчика ?U = 1 соответствует изменение температуры ?T = 0,1 К. Величина ?T характеризует радиационное разрешение датчика.
.3 Атмосферная коррекция
Атмосферная коррекция является наиболее сложной из задач реставрации результатов дистанционного зондирования Земли. Это связано с тем, что, как правило, информация об оптической толщине ? атмосферы над интересующими объектами отсутствует. Обычно космические изображения суши, на которых значительную часть занимает облачность, выбраковываются. Нередко дальнейшая обработка оставшихся изображений ведется без атмосферной коррекции.
Лучшим выходом из положения была бы установка по всей поверхности суши обширной сети солнечных спектрофотометров. Назначение этих приборов - измерение в различных участках спектра интенсивности солнечного излучения I, прошедше?/p>