Разработка автоматического метода географической привязки изображений МСУ-МР полярно-орбитального спутника МЕТЕОР-М №1

Радиометр МСУ-МР (Многозональное Сканирующее Устройство Малого Разрешения), который установлен на российском полярно-орбитальном спутнике МЕТЕОР-М №1, обеспечивает изображения в шести спектральных каналах с пространственным разрешением 1км в надире. По данным измерений МСУ-МР можно получать следующую информационную продукцию (регионального и глобального покрытия): цифровые карты температуры подстилающей поверхности, оценки параметров облачности и осадков, данные мониторинга атмосферных явлений, карты и параметры растительного, снежного и ледового покровов. Данная работа посвящена исследованию возможности получения точной географической привязки изображений МСУ-МР, полученных со спутника МЕТЕОР-М №1. В рамках исследования рассмотрены две серьёзные проблемы, связанные с обработкой данных МСУ-МР. Первая проблема заключается в рассогласовании оптических осей датчиков отдельных каналов. Данное рассогласование приводит к тому, что суммарные изображения одного сеанса выглядят по-разному для различных каналов (т.е. они не могут быть совмещены простым наложением изображения одного канала на изображение другого канала). Для некоторых пар каналов рассогласования достигают величины в 3-4 пиксела. В результате чего при коррекции привязки изображений по реперным точкам (Ground Control Points, GCPs) необходимо для каждого канала рассчитывать свой набор GCPs. Но расчёт реперных точек на изображениях некоторых каналов МСУ-МР имеет сравнительно низкие результаты исполнения, что обусловлено низкой контрастностью границ географических объектов в соответствующих спектральных диапазонах. Вторая проблема связана с нестабильным поведением спутниковой платформы с радиометром МСУ-МР в пространстве, что приводит к изменению углов ориентации платформы в течение полного сеанса приёма (длительностью 10-15 минут). В результате чего не всегда возможно привязать изображение с пиксельной точностью при использовании постоянных значений углов положения спутниковой платформы. А это, в свою очередь, затрудняет привязку с требуемой точностью участков изображения, для которых невозможно задание реперных точек (сплошная облачность, открытые морские акватории и т.п.).
В докладе представлены результаты исследований, проведённых при разработке автоматического метода географической привязки “полных” (сформированных в течение всего сеанса приёма) изображений, полученных радиометром МСУ-МР с российского спутника МЕТЕОР-М №1. Метод основан на орбитальной модели движения SGP4 (с прогнозными телеграммами NORAD TLE) в сочетании с математической моделью формирования изображения, которая достаточно точно учитывает все геометрические аспекты работы сканирующего устройства (типа “cross-track”). Пиксельная точность привязки каждого изображения достигается вычислением оптимальных значений углов ориентации спутниковой платформы с радиометром в пространстве (крен, тангаж и рысканье) по автоматически рассчитанным реперным точкам. Вычислены оценки углов пространственного рассогласования между оптическими осями датчиков отдельных каналов МСУ-МР относительно базовых каналов. Приведены результаты апробации разработанного метода привязки на годичной серии данных МСУ-МР в Региональном Спутниковом Центре Мониторинга Окружающей Среды ДВО РАН.