Обоснование по выбору калибровочного полигона на территории РК для спутников KazEOsat-1, KazEOsat-2

Проведен анализ мирового опыта организации полигонов для калибровки приборов дистанционного зондирования Земли из космоса в оптическом диапазоне спектра (480-850 нм). Изучен опыт работ на полигонах Дуньхуан (КНР), Салар де Аризаро (Аргентина), Ле Кро (Франция), озеро Туз-Гулу (Турция), полигон Лунное Озеро (США), Железнодорожная Долина (США). В настоящее время чаще применяют метод опосредованной калибровки, не зависящий от первичной калибровки бортовых сенсоров. Этот метод разработан группой дистанционного зондирования Колледжа оптических наук Аризонского университета (Тоум, 2004). Для применения этого метода специально выбираются участки земной поверхности. Перечень основных требований к калибровочному полигону (Santer et al., 1992, Thome, 2002) предусматривает следующее:
- высокие коэффициенты отражения электромагнитного солнечного излучения в интервалах оптического диапазона;
- спектральная однородность поверхности объекта на большой площади;
- минимальные сезонные и межсезонные изменения коэффициентов отражения электромагнитного солнечного излучения;
- доступность полигона для проведения наземных спектрометрических измерений;
- максимальная высота над уровнем моря для ослабления влияния атмосферных аэрозолей.
Проведен выбор и анализ соответствия участков на территории Казахстана - озер Маркаколь (Восточно-Казахстанская область), Индер (Атырауская область), Ащиколь (Жамбылская область) основным требованиям к организации потенциальных полигонов для калибровки приборов КС ДДЗ РК. В результате анализа данных наиболее перспективным признано озеро Ащиколь с общей площадью около 64 кв.км, имеющее равномерное распределение сезонных спектральных характеристик и наилучшим образом отвечающее перечисленным требованиям.
Для указанных объектов проведено исследование сезонной изменчивости спектральных характеристик по данным спектральных каналов видимого и ближнего инфракрасного диапазонов спутниковой системы низкого пространственного разрешения TERRA/MODIS за период 2004-2014 гг. В течение года наименьшая вариабельность спектральных характеристик на тестовых участках наблюдается в период май-ноябрь.
Анализ спутниковых данных среднего пространственного разрешения Landsat проведен за период 1998-2014 гг., как для озера Ащиколь в целом, так и для его северо-западной части, где наблюдается наименьшая вариабельность спектральных характеристик. В результате сформирована база данных со спектральными образами тестового полигона «Ащиколь» и выбраны участки для проведения наземных спектрометрических измерений.
На выбранных участках поверхности тестового полигона - озера Ащиколь проведены наземные спектрометрические измерения с помощью прибора FiledSpec с шагом 10 метров (всего 850 точек). Данные наземных измерений сопоставлены со значениями спектральных яркостей в четырех каналах для спутников Landsat TM, Landsat ETM+, Landsat OLI. Показано, что распределение спектральных яркостей, как при наземных измерениях, так и на основе спутниковых данных в каждом канале описывается линейной зависимостью. Для каждого спектрального диапазона исследованных спутниковых сенсоров вычислен коэффициент поправки на наземные измерения, как без проведения атмосферной коррекции спутниковых данных, так и с применением различных алгоритмов атмосферной коррекции. Проведена верификация наземных спектрометрических данных и спутниковой информации.