Многофакторный физический подход к атмосферной коррекции спутниковых инфракрасных изображений земной поверхности

• Автор: Афонин, Сергей Васильевич
• Шифр специальности: 01.04.05
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Томск
• Количество страниц: 285 с. : ил.

Оглавление

Список основных аббревиатур

Список обозначений

Введение

ГЛАВА 1. Основы инфракрасного зондирования земной поверхности из космоса

1Л. Базовые понятия теории переноса излучения через атмосферу

1Л Л. Уравнение переноса излучения, интенсивность восходящего ИК-излучения..

1Л .2, Интенсивность рассеянного излучения, вклад бокового подсвета

1.2. Оптические и метеорологические модели атмосферы

i .2.1 Метеорологические модели

I 2.2. Модели молекулярного ослабления

1.2.3. Модели атмосферного аэрозоля и облачности
1.3. Спутниковые системы ДЗЗ
1.4. Методы восстановления ТПП из космоса
1.4.1. Регрессионные спектральные (SW) алгоритмы
1.4.2. Физические (RTM) методы
1.5. Алгоритмы обнаружения очагов горения (тления) из космоса
1.5.1. Физические основы детектирования
1.5.2. Алгоритмы ЦКМ ИСЗФ СО РАН
1.5.3. Алгоритм MODIS Fire Products (MOD 14)
ГЛАВА 2. Моделирование и учет молекулярного поглощения
2.1. Селективное поглощение излучения атмосферными газами
2.1.1. Расчетные формулы
2.1.2. Результаты численного моделирования
2.1.3. Ошибки задания параметров спектральных линий
2.2. Континуальное поглощение теплового излучения
2.2.1. Модель континуального поглощения
2.2.2. Результаты численного моделирования
2.2.3. Ошибки задания коэффициентов континуума
2.3. Требования к заданию метеопараметров
2.3.1. Аппроксимация атмосферной поправки
2.3.2. Вертикальное разрешение профилей метеопараметров
2.3 .3. Зависимость точности моделирования от уровня ошибок
2.3.4. Вклад различных слоев атмосферы

2.4. Валидация модели учета молекулярного поглощения ИК-нзлучения
2.5. Контроль радиометрической точности теплового канала прибора МСУ-СК
Выводы по главе
ГЛАВА 3. Искажающее влияние замутненной атмосферы. Боковой подсвет
3.1. Оценки искажения теплового излучения
3.1.1. Аэрозоль приземного слоя
3.1.2. Стратосферный поствулканический аэрозоль
3.1.3. Перистая облачность
3.2. Интенсивность рассеянного аэрозолем восходящего потока ИК-излучения
3.2.1. Интенсивность потока: приземный аэрозоль
3 .2.2. Интенсивность потока: стратосферные слои, перистая облачность
3.3. Радиус бокового подсвета
3.3.1. Радиус подсвета: аэрозоль приземного слоя
3.3.2. Радиус подсвета: стратосферные слои, перистая облачность
3.4. Импульсная реакция канала формирования изображений
3.4.1. ФРТ: аэрозоль приземного слоя
3.4.2. ФРТ: стратосферные слои, перистая облачность
3.5. Результаты имитационного моделирования
Выводы по главе
ГЛАВА 4. Атмосферная коррекция спутниковых ИК-изображений по данным системы
EOS/MODIS
4.1. Методическое и программное обеспечение решения задачи АК
4.1.1. Основы физического подхода к решению задачи атмосферной коррекции
4.1.2. Оценка точности модели переноса инфракрасного излучения
4.1.3. Восстановление из космоса данных о состоянии атмосферы
4.2. Тестирование спутниковых метеоданных
4.3. Валидация спутниковых измерений АОТ
4.3.1. Тестирование-по данным AERONET
4.3.2. Пространственный анализ данных
4.3.3. Корреляционный анализ данных
4.3.4. Валидация блока ИК-измерений АОТ
4.4. Применение на практике физического подхода для восстановления ТПП
Выводы по главе
ГЛАВА 5. Мониторинг из космоса очагов горения
5.1. Методическое обеспечение региональной системы мониторинга
5.1.1. Детектирование очагов горения из космоса
5.1.2. Отбраковка солнечных бликов от водной поверхности
5.1.3. Оценка оптического состояния атмосферы
5.2. Анализ эффективности детектирования очагов горения из космоса
5.2.1. Результаты применения алгоритмов, разработанных в ИОА
5.2.2. Зависимость от времени суток
5.2.3. Сравнение с другими алгоритмами
5.3. Методические основы мониторинга очагов горения на основе МФП
5.3.1. Алгоритм решения задачи и оценки искажающего влияния атмосферы
5.3.2. Влияние качества априорных данных на точность решения задачи
5.4. Применение физического подхода для мониторинга МВТО из космоса
5.4.1. Апробация физического подхода для восстановления температуры МВТО .
5.4.2. Тестирование физического подхода к детектированию МВТО
5.5. Появление атмосферных бликов на ИК-изображениях
5.5.1. Низкая угловая высота Солнца
5.5.2. Дневные блики на краях облака
Выводы по главе
Литература
Приложение I. Документы об использовании и внедрении результатов работы
Приложение II. Характеристики моделей аэрозоля и облачности
Приложение III. Характеристики спектральных каналов спутниковых систем
Приложение IV. Регрессионные алгоритмы восстановления ТПП из космоса
Приложение V. Алгоритмы восстановления параметров атмосферы из космоса по
данным EOS/MODIS
Приложение VI. Алгоритмы обработки в ИОА данных спутниковой системы NOAA POES

Рис. 1.3. Карта с границами регионов, для которых получены модели атмосферы [107].
Для описания параметров атмосферы в локальной точке (например, при проведении валидации спутниковых измерений) в качестве такой метеорологической информации в работе использованы данные стандартных измерений приземных значений температуры и влажности воздуха на гидрометеорологических станциях.
Рис. 1.4. Станции радиозондирования атмосферы в России. Выделены Омская, Томская, Новосибирская и Кемеровская области, а также Алтайский край.
Также в работе использовались вертикальные профили температуры и влажности, полученные с помощью радиозондов на аэрологических станциях России (рис. 1.4). В настоящее время такие данные доступны пользователю в сети Интернет на сайте М0АА/Е8КЬ/08В-КА0В ГНпр./'/гаоЬТз!.поаа.аоуЛ.