27. Геометрическая коррекция и топографическая привязка спутниковых изображений

Объекты на спутниковых изображениях бывает необходимо сопоставлять с географической картой (осуществить географическую привязку спутниковых данных) для определения географических координат объектов. Географическую привязку и геометрическую коррекцию возможно объединить в одну операцию совмещения деталей спутникового изображения и карты. Пусть система координат (х,у) соответствует спутниковому изображению, а система (u,v) − карте. Требуется найти преобразование uk = f(хk,уk), vk = g(xk,yk), устанавливающее соответствия между положением k-го пиксела на изображении и географическими координатами. Так как вид функций f и g заранее не известен, то чаще всего применяется полиномиальная аппроксимация. Обычно используются полиномы второй степени: uk = а0 + а1хk + а2уk + a3xkyk + a4xk 2 + a5 yk 2 , vk = b0 + b1xk + b2уk + b3xkyk + b4xk 2 + b5yk 2 . (7.2) Первые члены с коэффициентами a0, b0 ответственны за сдвиг изображения по x и по y. Члены с коэффициентами а1, а2, b1, b2 отвечают за линейное изменение масштаба по x и по y и поворот, члены с a3 и b3 − за поворот, члены с a4, a5, b4, b5 − за нелинейное изменение масштаба и поворот. Коэффициенты аi и bi определяются из решения системы (7.2). На изображении и на карте отыскивают одинаковые точки (их называют контрольными точками − control points, reference points), их координаты подставляют в уравнения. В качестве контрольных точек удобно использовать элементы гидросети − устья рек, мысы, крутые изгибы русла рек и т. п. Количество точек должно быть достаточным для решения уравнений. Для полиномов второго порядка можно ограничиться 6 контрольными точками, но желательно, чтобы их число достигало 15−20 с распределением по всему полю, это позволяет использовать метод наименьших квадратов и сделать оценку коэффициентов менее зависимой от ошибок в определении координат на изображении и на карте.

28. Что такое радиометрическая коррекция

Спутники функционируют на орбите в течение нескольких лет, с течением времени измерительная аппаратура деградирует под воздействием неблагоприятных факторов космического пространства. Поэтому показания датчиков сканеров необходимо корректировать. Эта процедура носит название радиометрической коррекции. Рассмотрим радиометрическую коррекцию на примере обработки данных сканера AVHRR спутника NOAA. Сканер AVHRR имеет по одному каналу видимого и ближнего инфракрасного диапазона (1-й и 2-й каналы), один ИК канал на 3,5 мкм (3-й канал) и два канала теплового ИК диапазона (4-й и 5-й каналы). Предусмотрена бортовая калибровка последних трех каналов, для этого сканер направляется на космическое пространство (эта точка принимается за ноль) и в полость абсолютно черного тела, установленного на борту, что дает две точки для коррекции температуры по линейному закону. Корректировочные коэффициенты для 3−5-го каналов включены в файл данных, передаваемых со спутника. 1-й и 2-й каналы калибруются только на Земле перед запуском спутника, соответствующие коэффициенты также включены в файл данных. С течением времени возникает необходимость корректировать показания 1-го и 2-го каналов, применяется процедура, состоящая в том, что наблюдаются одни и те же объекты на Земле, текущая интенсивность излучения сравнивается с результатами предыдущих наблюдений. И текущие, и полученные прежде данные подвержены разбросу из-за влияния атмосферы, прозрачность которой постоянно меняется, из-за естественной изменчивости природных объектов и других факторов. Корректировочные коэффициенты для 1-го и 2-го каналов определяются путем статистической обработки. Коэффициенты ежемесячно обновляются, их можно найти в сети Интернет: http://40.90.207.25:8080/EBB/ml/niccal.html.