Том 32, номер 08, статья № 6

Аннотация:

Рассматривается алгоритм восстановления коэффициентов отражения земной поверхности с учетом влияния поляризации излучения. Проводится апробация результатов работы алгоритма для пяти каналов прибора MODIS на трех участках: на юге Томской обл., в Московской и Иркутской обл. Для оценки погрешности алгоритма используются тестовые точки в центре хвойных лесных массивов в летний период года. Сопоставляются результаты предлагаемого алгоритма с учетом и без учета поляризации, алгоритма MOD09 и результаты без атмосферной коррекции с измерениями, принятыми за эталонные. Сравнение показывает, что средние значения результатов предлагаемого алгоритма с учетом влияния поляризации ближе к эталонным, чем алгоритма MOD09 NASA в 1-м (0,620–0,670 мкм), 3-м (0,459–0,479 мкм) и 4-м (0,545–0,565 мкм) каналах MODIS, отличие одного порядка наблюдается для 2-го канала MODIS (0,841–0,876 мкм). В 8-м канале MODIS (0,405–0,420 мкм) для одних ситуаций предпочтительнее один алгоритм, а для других другой.

Ключевые слова:

атмосферная коррекция, коэффициент отражения земной поверхности, поляризация, метод Монте-Карло

Список литературы:

1. Otterman J., Fraser R.S. Adjacency effects on imaging by surface reflection and atmospheric scattering: Cross radiance to zenith // Appl. Opt. 1979. V. 18, N 16. P. 2852–2860.
2. Vermote E.F., Vermeulen A. Atmospheric correction algorithm: Spectral reflectances (MOD09). Algorithm Theoretical Background document, version 4.0. 1999. [Electron resource]. URL: http://modis.gsfc.nasa.gov/atbd/atbd_nod08.pdf (last access: 9.03.2019).
3. Putsay M. A simple atmospheric correction method for the short wave satellite images // Int. J. Remote Sens. 1992. V. 13, N 8. P. 1549–1558.
4. Reinersman P.N., Carder K.L. Monte Carlo simulation of the atmospheric point-spread function with an application to correction for the adjacency effect // Appl. Opt. 1995. V. 34, N 21. P. 4453–4471.
5. Breon F.M., Vermote E. Correction of MODIS surface reflectance time series for BRDF effects // Remote Sens. Environ. 2012. V. 125. P. 1–9.
6. Lyapustin A., Martonchik J., Wang Y., Laszlo I., Korkin S. Multiangle implementation of atmospheric correction (MAIAC): 3. Atmospheric correction // Remote Sens. Environ. 2012. V. 127. P. 385–393.
7. Vermote E.F., Saleous N.El., Justice C.O., Kaufman Y.J., Privette J.L., Remer L., Roger J.C., Tanré D. Atmospheric correction of visible to middle-infrared EOS-MODIS data over land surfaces: Background, operational algorithm and validation // J. Geophys. Res. D. 1997. V. 102, N 14. P. 17,131–17,141.
8. Tanré D., Holben B.N., Kaufman Y.J. Atmospheric Correction Algorithm for NOAA-AVHRR Products: Theory and Application // IEEE Trans. Geosci. Remote Sens. 1992. V. 30, N 2. P. 231–248.
8. Diner D.J., Martonchik J.V. Atmospheric Transfer of Radiation above an Inhomogeneous Non-Lambertian Reflective Ground. 1. Theory // J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transfer. 1984. V. 31, N 2. P. 97–125.
10. Lee T.Y., Kaufman Y.J. Non-Lambertian Effects on Remote-Sensing of Surface Reflectance and Vegetation Index // IEEE Trans. Geosci. Remote Sens. 1986. V. 24, N 5. P. 699–708.
11. Leroy M., Deuzé J., Bréon F., Hautecoeur O., Herman M., Buriez J., Tanré D., Bouffies S., Chazette P., Roujean J. Retrieval of atmospheric properties and surface bidirectional reflectances over land from POLDER/ADEOS // J. Geophys. Res. 1997. V. 102. P. 17023–17037.
12. Roujean J.-L., Tanré D., Breon F.-M., Deuze J.-L. Retrieval of land surface parameters from airborne POLDER bidirectional reflectance distribution function during HAPEX-Sahel // J. Geophys. Res. Atmos. D. 1997. V. 102, N 10. P. 11201–11218.
13. Diner D.J., Martonchik J.V., Borel C., Gerstl S.A.W., Gordon H.R., Knyazikhin Y., Myneni R., Pinty B., Verstraete M. Multi-Angle Imaging Spectro-Radiometer Level 2 Surface Retrieval Algorithm Theoretical Basis. Jet Propulsion Laboratory: La Canada Flintridge, CA, USA, 2008.
14. Катковский Л.В. Параметризация уходящего излучения для быстрой атмосферной коррекции гиперспектральных изображений // Оптика атмосф. и океана. 2016. Т. 29, № 9. С. 778–784.
15. Лысенко С.А. Атмосферная коррекция многоспектральных спутниковых снимков на основе аппроксимационной модели переноса солнечного излучения // Оптика атмосф. и океана. 2017. Т. 30, № 9. С. 775–788; Lisenkо S.А. Atmospheric correction of multispectral satellite images based on the solar radiation transfer approximation model // Atmos. Ocean. Opt. 2018. V. 31, N 1. P. 72–85.
16. Tanré D., Holben B.N., Kaufman Y.J. Atmospheric correction algorithm for NOAA-AVHRR products: Theory and application // IEEE Trans. Geosci. Remote Sens. 1992. V. 30, N 2. P. 231–248.
17. Тарасенков М.В., Белов В.В. Комплекс программ восстановления отражательных свойств земной поверхности в видимом и УФ-диапазонах // Оптика атмосф. и океана. 2014. Т. 27, № 7. С. 622–627; Таrаsеnkov М.V., Bеlоv V.V. Software package for reconstructing reflective properties of the Earth’s surface in the visible and UV ranges // Atmos. Ocean. Opt. 2015. V. 28, N 1. P. 89–94.
18. Tarasenkov M.V., Belov V.V., Engel M.V. Algorithm for reconstruction of the Earth surface reflectance from Modis satellite measurements in a turbid atmosphere // Proc. SPIE. 2018. V. 10833. CID: 10833 16 [10833-58].
19. Yin Gaofei, Li Ainong, Wu Shengbiao, Fan Weiliang, Zeng Yelu, Yan Kai, Xu Baodong, Li Jing, Liu Qinhuo. PLC: A simple and semi-physical topographic correction method for vegetation canopies based on path length correction // Remote Sens. Environ. 2018. V. 215. P. 184–198.
20. Егоров В.А.,Барталев С.А. Метод радиометрической коррекции искажений отражательных характеристик земного покрова в данных спутниковых измерений, вызванных влиянием рельефа местности // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2016. Т. 13, № 5. С. 192–201.
21. Тарасенков М.В., Кирнос И.В., Белов В.В. Наблюдение земной поверхности из космоса через просвет в облачном поле // Оптика атмосф. и океана. 2016. Т. 29, № 9. С. 767–771; Таrаsеnkov М.V., Kirnos I.V., Bеlоv V.V. Observation of the Earth’s surface from the space through a gap in a cloud field // Atmos. Ocean. Opt. 2017. V. 30, N 1. P. 39–43.
22. Гермогенова Т.А. О влиянии поляризации на распределение интенсивности рассеянного излучения // Изв. АН СССР. Сер. геофиз. 1962. № 6. С. 854–856.
23. Сушкевич Т.А. Математические модели переноса излучения. М.: БИНОН. Лаборатория знаний, 2005. 661 с.
24. Назаралиев М.А. Статистическое моделирование радиационных процессов в атмосфере. М.: Наука, 1990. 227 с.
25. Зимовая А.В., Тарасенков М.В., Белов В.В. Влияние поляризации излучения на восстановление коэффициента отражения земной поверхности по спутниковым данным в видимом диапазоне длин волн // Оптика атмосф. и океана. 2017. Т. 30, № 11. С. 927–932; Zimovaya А.V., Таrаsеnkov М.V., Bеlоv V.V. Radiation polarization effect on the retrieval of the Earth’s surface reflection coefficient from satellite data in the visible wavelength range // Atmos. Ocean. Opt. 2018. V. 31, N 2. P. 131–136.
26. Zimovaya A.V., Tarasenkov M.V., Belov V.V. Effect of radiation polarization on reconstruction of the earth’s surface reflection coefficient from satellite data in the visible wavelength range // Proc. SPIE. 2017. V. 10466. CID: 10466 10 [10466-54].
27. Aerosol Robotic Network (AERONET). URL: http://aeronet.gsfc.nasa.gov (last access: 9.03.2019).
28. Борен К., Хафмен Д. Поглощение и рассеяние света малыми частицами. М.: Мир, 1986. 664 с.
29. Kneizys F.X., Shettle E.P., Anderson G.P., Abreu L.W., Chetwynd J.H., Selby J.E.A. Clough S.A., Gallery W.O. User guide to LOWTRAN-7. ARGL-TR-86-0177. ERP 2010. Hansom AFB. MA 01731. 137 p.
30. URL: https://lpdaac.usgs.gov/data_access (last access: 9.03.2019).
31. Bucholtz A. Rayleigh-scattering calculations for the terrestrial atmosphere // Appl. Opt. 1995. V. 34, N 15. P. 2765–2773.
32. Марчук Г.И., Михайлов Г.А., Назаралиев М.А., Дарбинян Р.А., Каргин Б.А., Елепов Б.С. Метод Монте-Карлов атмосферной оптике. Новосибирск: Наука, 1976. 284 с.
33. Белов В.В., Тарасенков М.В., Пискунов К.П. Параметрическая модель солнечной дымки в видимой и УФ-области спектра // Оптика атмосф. и океана. 2010. Т. 23, № 4. С. 294–297.
34. Кринов Е.Л. Спектральная отражательная способность природных образований. Л.: Изд-во АН СССР, 1947.  271 с.