Технологии внеполосной коррекции многоспектральных изображений, полученных со спутника MS-1 (Китай) с использованием спутниковых данных спектрометра Гиперион (США)

Sun Tao, Huang Li, Long Hui, Liu Bao-Cheng

Полный текст на elibrary.ru

Публикация в Journal of Optical Technology

Ссылка для цитирования:

Tao Sun, Li Huang, Hui Long, Bao-Cheng Liu Out-of-band correction technologies for the multispectral image of Mapping Satellite-1 by using EO-1 Hyperion data (Технологии внеполосной коррекции многоспектральных изображений, полученных со спутника MS-1 (Китай) с использованием спутниковых данных спектрометра Гиперион (США)) [на англ. яз.] // Оптический журнал. 2016. Т. 83. № 10. С. 66–73.

Tao Sun, Li Huang, Hui Long, Bao-Cheng Liu Out-of-band correction technologies for the multispectral image of Mapping Satellite-1 by using EO-1 Hyperion data (Технологии внеполосной коррекции многоспектральных изображений, полученных со спутника MS-1 (Китай) с использованием спутниковых данных спектрометра Гиперион (США)) [in English] // Opticheskii Zhurnal. 2016. V. 83. № 10. P. 66–73.

Ссылка на англоязычную версию:

Tao Sun, Li Huang, Hui Long, and Bao-Cheng Liu, "Out-of-band correction technologies for the multispectral image of Mapping Satellite-1 by using EO-1 Hyperion data," Journal of Optical Technology. 83(10), 632-637 (2016). https://doi.org/10.1364/JOT.83.000632

Аннотация:

Общий метод, использующий методологию интеркалибровки и теорию линейной регрессии для коррекции внеполосовых эффектов (OOB), предложен и применен для улучшения радиометрического качества мультиспектральных сенсоров китайского спутника “Mapping Satellite-1” (MS-1). Коэффициенты коррекции для конкретных широких спектральных полос получаются линейной регрессией между расчётными значениями энергетической яркости излучения и цифровыми данными, полученными из измерений. Расчётные уровни энергетической яркости возникают путем свёртки узкополосных спектров гиперспектрометра, с функцией спектрального отклика, предоставленной поставщиком приборов. Предлагалось, а затем проверялось экспериментально предположение о том, что отношение энергетических яркостей в полосе и вне полосы существенно линейно в том случае, если в полосе яркость несколько больше, чем вне её. Представлены коэффициенты коррекции внеполосовых эффектов для четырёх полос мультиспектрального датчика спутника MS-1, полученные с помощью данных гиперспектрометра “Гиперион”, размещённого на спутнике EO-1 (США). Для исправленных изображений были получены положительные результаты.

Ключевые слова:

мультиспектральные сенсоры, внеполосные эффекты, внеполосная коррекция, функция спектрального отклика, данные гиперспектрометра “Гиперион”

Благодарность:

Авторы выражают благодарность редакторам и рецензентам за их конструктивные и полезные комментарии, позволившие значительно улучшить работу. Авторы выражают благодарность TH-Centre of China за предоставленные экспериментальные изображения и мультиспектральный сенсор. Работа выполнена при финансовой поддержке Государственной ключевой программы национального фонда естественных наук Китая (грант № 61331017).

Коды OCIS: 280.0280

Список источников:

1. Chen W., Lucke R. Out-of-band correction for multispectral remote sensing // IEEE Trans. Geosci. Remote Sens. 2013. V. 51(4). P. 2476–2483.
2. Gordon H.R. Remote sensing of ocean color: a methodology for dealing with broad spectral bands and significant out-of-band response // Applied Optics. 1995. V. 34(36). P. 8363–8374.
3. Barnes R.A., Holmes A.W., Barnes W.L., Esaias W.E., Svitek T. SeaWiFS prelaunch radiometric calibration and spectral characterization // NASA, Goddard Space Flight Center, Greenbelt, MD, NASA Tech. Memo. 104566. 1995.
4. Patt F.S., Barnes R.A., Eplee R.E., Franz B.A., Robinson W.D., Feldman G.C., Bailey S.W., Gales J., Werdell P.J., Wang M., Frouin R., Stumpf R.P., Arnone R.A., Gould J.R.W., Martinolich P.M., Ransibrahmanakul V., O’Reilly J.E., Yoder J.A. Algorithm updates for the fourth seaWiFS data reprocessing // NASA, Goddard Space Flight Center, Greenbelt, MD, NASA Tech. Memo. 206892. 2003. V. 22.

5. Barnes W.L., Pagano T.S., Salomonson V.V. Prelaunch characteristics of the Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer (MODIS) on EOS-AM 1 // IEEE Trans. Geosci. Remote Sens. 1998. V. 36(4). P. 1088–1100.
6. Pandya M.R., Singh R.P., Murali K.R., Babu P.N., Kirankumar A.S., Dadhwal V.K. Bandpass solar exoatmospheric irradiance and rayleigh optical thickness of sensors onboard indian remote sensing satellites-1B, -1C, -1D, and P4 // IEEE Trans. Geosci. Remote Sens. 2002. V. 40(3). P. 714–718.
7. Goldberg M., Ohring G., Butler J., Cao C., Datla R., Doelling D., Gärtner V., Hewison T., Iacovazzi B., Kim D., Kurino T., Lafeuille J., Minnis P., Renaut D., Schmetz J., Tobin D., Wang L., Weng F., Wu X., Yu F., Zhang P., Zhu T. The global space-based intercalibration system // Bulletin of the American Meteorological Society. 2011. V. 92(4). P. 467–475.
8. Hewison T.J., Wu X., Yu F., Tahara Y., Hu X., Kim D., Koenig M. GSICS intercalibration of infrared channels of geostationary imagers using Metop/IASI // IEEE Trans. Geosci. Remote Sens. 2013. V. 51(3). P. 1160–1170.
9. Yu F., Wu X. Radiometric calibration accuracy of GOES sounder infrared channels // IEEE Trans. Geosci. Remote Sens. 2013. V. 51(3). P. 1187–1199.
10. Yu F., Wu X., Goldberg M. Recent operational status of GSICS GEO-LEO and GEO-GEO intercalibrations at NOAA/NESDIS // Geoscience and Remote Sensing Symposium (IGARSS) 2011. IEEE International. 2011. P. 989–992.
11. Zhang Y., Gunshor M.M. Intercalibration of FY-2C/D/E infrared channels using AIRS // IEEE Trans. Geosci. Remote Sens. 2013. V. 51(3). P. 1231–1244.
12. Hewison T., Muller J. Ice contamination of Meteosat / SEVIRI IR13. 4 channel implied by Intercalibration against Metop / IASI // Geoscience and Remote Sensing Symposium (IGARSS) 2012. IEEE International. 2012. P. 7197–7199.
13. Pearlman J.S., Barry P.S., Segal C.C., Shepanski J., Beiso D., Carman S.L. Hyperion, a space-based imaging spectrometer // IEEE Trans. Geosci. Remote Sens. 2003. V. 41(6). P. 1160–1173.
14. Wu X., Yu F. Correction for GOES imager spectral response function using GSICS. Part I: Theory // IEEE Trans. Geosci. Remote Sens. 2013. V. 51(3). P. 1215–1223.
15. Yu F., Wu X. Correction for GOES Imager Spectral Response Function Using GSICS. Part II: Applications // IEEE Trans. Geosci. Remote Sens. 2013. V. 51(3). P. 1200–1214.
16. Hewison T. Temporal and spatial variability in Meteosat / SEVIRI images for the Global Space-based Intercalibration System (GSICS) // Geoscience and Remote Sensing Symposium (IGARSS) 2012. IEEE International. 2012. P. 3529–3531.
17. Hu X., Xu N., Weng F., Zhang Y., Chen L., Zhang P. Long-term monitoring and correction of FY-2 infrared channel calibration using AIRS and IASI // IEEE Trans. Geosci. Remote Sens. 2013. V. 51(10). P. 5008–5018.
18. Hewison T. An evaluation of the uncertainty of the GSICS SEVIRI-IASI intercalibration products // IEEE Trans. Geosci. Remote Sens. 2013. V. 51(3–1). P. 1171–1181.
19. Kruse F.A., Boardman J.W., Huntington J.F. Comparison of airborne hyperspectral data and EO-1 Hyperion for mineral mapping // IEEE Trans. Geosci. Remote Sens. 2003. V. 41(6). P. 1388–1400.
20. Jarecke P., Yokoyama K. Radiometric calibration of the Hyperion imaging spectrometer instrument from primary standards to end-to-end calibration // Proc. of SPIE. 2000. V. 4135. P. 254–263.
21. Kieffer H.H., Jarecke P.J., Pearlman J. Initial lunar calibration observations by the EO-1 Hyperion imaging spectrometer // International Symposium on Optical Science and Technology. International Society for Optics and Photonics. 2002. P. 247–258.
22. Jarecke P.J., Yokoyama K.E., Barry P. On-orbit solar radiometric calibration of the Hyperion instrument // International Symposium on Optical Science and Technology. International Society for Optics and Photonics. 2002. P. 225–230.
23. Barry P., Shepanski J., Segal C. Hyperion on-orbit validation of spectral calibration using atmospheric lines and an on-board system // International Symposium on Optical Science and Technology. International Society for Optics and Photonics. 2002. P. 231–235.
24. Yoshihiko T. New approach to intercalibration using high spectral resolution sounder // Meteorological Satellite Center Technical Note. 2008. V. 50. P. 1–14.
25. Tahara Y., Kato K. New spectral compensation method for intercalibration using high spectral resolution sounder // Meteorological Satellite Center Technical Note. 2009. V. 52. P. 1–37.