Пятая всероссийская открытая ежегодная конференция
«Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса»
Москва, ИКИ РАН, 12-16 ноября 2007 г.
(Физические основы, методы и технологии мониторинга окружающей среды, природных и антропогенных объектов)
V.A.33
Имитационное моделирование гиперспектральных изображений земной поверхности: методика и результаты
Балтер Б.М.(1), Балтер Д.Б.(1), Егоров В.В.(1), Калинин А.П.(2), Котцов В.А.(1), Орлов А.Г.(3), Родионов И.Д.(4), Стальная М.В.(1)
(1) Институт космических исследований РАН
(2) Институт проблем механики РАН
(3) ЗАО НТЦ «Реагент»
(4) Институт химической физики им. Н.Н. Семенова РАН
Данные гиперспектрального зондирования Земли из космоса находят все большее применение в решении различных научных и практических задач. Однако при этом возможности гиперспектрометров изучены недостаточно полно. Для их строгой оценки требуется проведение большого числа полигонных исследований и теоретических разработок. Более рациональным представляется подход, основанный на разумном сочетании полигонных исследований, сопровождаемых измерениями in situ и компьютерных экспериментов по имитационному моделированию гиперспектральных изображений земной поверхности. Методика имитационного моделирования включает в себя попиксельный расчет значений лучистого потока (мощности), падающего на детекторный элемент матрицы гиперспектрометра, определение величины полезного сигнала и генерационно-рекомбинационного шума (ГРШ) на выходе сглаживающего фильтра. Формулы для расчета лучистого потока, выведенные для двух поддиапазонов 0,35-3,5 мкм и 3.5-15 мкм, позволяют учитывать влияние теней на формирование изображения, а также замутненность атмосферы, вызванную дымкой. Расчет величин полезного сигнала и ГРШ проводился на основе формулы Эйнштейна. В качестве примера использования методики нами была выбрана модель территории, основная часть которой занята конусообразной горой, покрытой растительностью. При этом параметры виртуального гиперспектрометра соответствовали параметрам гиперспектрометра AVIRIS для высоты съемки 20 км. Симулированные изображения представляют собой результат сложного взаимодействия эффектов освещенности, зависящих от положения Солнца, угла визирования поверхности гиперспектрометром, ориентации элементарных отражающих площадок и распределения по высоте значений относительного содержания хлорофилла. Приведена схема высотного распределения относительного содержания хлорофилла в листьях растительности, графики коэффициентов спектральной яркости растительности и симулированные изображения конусообразной горы для каналов с длинами волн 660 и 800 нм.
Методы и алгоритмы обработки спутниковых данных
15