Алгоритм использования информации, получаемой при сканировании вдоль трассы полета, для атмосферной коррекции данных спутникового сканера цвета

Представлен алгоритм атмосферной коррекции, основанный на использовании информации, получаемой при сканировании вдоль трассы полета спутника. Такую информацию планируется получать, в частности, при измерениях посредством многозонального сканирующего устройства МСУ-О, разрабатываемого в ФГУП «РНИИ КП» для космического аппарата «Метеор-М» №3 в рамках программы «РОСС-1». Эта аппаратура позволяет осуществлять как традиционную съемку путем сканирования поперек трассы полета в восьми спектральных диапазонах, так и одновременно вдоль трассы в трех спектральных диапазонах.
Проведено моделирование распределения яркости прямого солнечного излучения, отраженного от взволнованной морской поверхности (солнечных бликов), для планируемой орбиты нового спутника в зависимости от положения Солнца и скорости ветра. Для проверки выполнялось моделирование для сканера MODIS-Aqua, которое показало хорошее соответствие результатов с данными реальных измерений. Результаты моделирования для разрабатываемого сканера, не имеющего возможности отклоняться от блика, как сканер цвета SeaWiFS, показали необходимость коррекции на блик. Информация, необходимая для проведения такой коррекции, может быть получена при сканировании вдоль трассы полета.
Выполнено моделирование изменения вкладов аэрозольной яркости, солнечного блика и яркости излучения, вышедшего из водной толщи, при сканировании вдоль трассы, для чего использовались данные натурных измерений коэффициента яркости выходящего из водной толщи излучения, полученные в экспедициях ИОРАН в Каспийском море. Вклад отражения от взволнованной поверхности параметризовался в зависимости от скорости ветра значением величины дисперсии распределения уклонов в модели Кокса – Манка. Результаты моделирования показали, что при выборе соответствующих углов наблюдения вклад блика резко различается для разных скоростей ветра, что позволяет надеяться на успешное решение обратной задачи.
При решении обратной задачи использовалась модель, в которой для случая сканирования вдоль трассы получается 6 неизвестных – два параметра аэрозольной модели, параметр распределения уклонов взволнованной поверхности, однозначно связанный со скоростью ветра, и три нормализованные яркости вышедшего из воды излучения Lnw(443), Lnw(555), Lnw(865). Эти неизвестные параметры определяются из условия минимизации суммы квадратов разностей измеренных и модельных значений яркостей на верхней границе атмосферы для соответствующего набора углов сканирования вдоль трассы. Применение алгоритма атмосферной коррекции к расчетным значениям Lt, искаженным случайной ошибкой, показало удовлетворительную устойчивость алгоритма.

Работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ, грант ОФИ-Ц № 07-05-13555.