Videnskab
 science >> Videnskab >  >> Astronomi

Billedteknikere forbedrer nøjagtigheden af ​​satellitbilleder

Nye pseudo-invariante kalibreringssteder i det nordlige Afrika blev identificeret gennem et partnerskab med Google Earth Engine. Kredit:South Dakota State University

Forskere bruger satellitbilleder til at overvåge forholdene i skovene, afgrøder og miljø, men deres forskning er afhængig af disse billeder, der nøjagtigt måler lyset, der reflekteres fra Jorden.

Billedteknikere ved South Dakota State University identificerer flere websteder verden over til at bestemme nøjagtigheden af ​​disse billeder gennem et partnerskab med Google Earth Engine. Flere kalibreringssteder vil øge præcisionen ved at give videnskabsfolk mulighed for at vælge steder, der er ideelt egnet til specifikke spektralbånd af reflekteret lys.

SDSU-forskere bruger satellitdata, for eksempel, at forudsige risikoen for West Nile-virus i South Dakota i løbet af sommeren. Andre sporer, hvordan tørke påvirker skovrydning i Brasilien, og om skovbrandshåndteringsteknikker i det vestlige USA påvirker størrelsen og hyppigheden af ​​brandene.

Specifikt, billedtekniker Larry Leigh identificerede pseudo-invariante kalibreringssteder, kendt som PICS. Disse steder er placeret fjerntliggende steder, såsom ørkener og tørre søer, hvor overfladeegenskaberne og dermed reflektansen, ikke ændre sig over tid.

Som resultat, en jordbesætning behøver kun at besøge stedet én gang for at tage målinger, i stedet for at blive indsat hver gang, satellitten passerer over stedet. Det reducerer omkostningerne ved satellitsensorkalibrering markant.

Gennem de $46, 000 Google Earth Engine-forskningspris, Leigh og tre kandidatstuderende har direkte adgang til Googles arkiver, der inkluderer U.S. Geological Survey Center for Earth Resources Observation and Science-billeder og computerkraften til at kompilere billederne via Google Earth Engine og dens cloud computing-funktioner.

Selv isposer i Grønland kan tjene som mulige pseudo-invariante kalibreringssteder for jordbilleddannelsessatellitter. Disse nye websteder blev identificeret under en global søgning, der blev muliggjort gennem et partnerskab mellem South Dakota State University Image Processing Laboratory og Google Earth Engine. Kredit:South Dakota State University

Efter at have søgt kloden efter PICS ved hjælp af billeder fra Landsat 5, 7 og 8, forskerne fandt steder, der er ideelle til at kalibrere specifikke spektralbånd, ifølge kandidatstuderende Ruchira Tabassum. Sensorerne på Landsat 8, for eksempel, detekterer 11 spektralbånd, mens dem på Landsat 7 indsamler data om 8 spektralbånd, ifølge USGS Landsat hjemmeside.

Tidligere, ét sted blev brugt til alle spektralbånd. Imidlertid, Tabassum, sagde, "Den nye tilgang evaluerer hvert sted, identificere de bedste for hvert spektralbånd." Det vil hjælpe med at sikre, at de data, som satellitsensorerne optager, nøjagtigt måler lysenergien, der reflekteres fra Jorden.

Desuden, Leigh forklarede, opdagelsen af ​​nye PICS har også gjort det muligt for billedteknikerne at øge den overordnede pålidelighed af satellitsensorer, både nu og med henvisning til historiske billeder.

I løbet af de sidste 40 år, sensorerne ombord på satellitter er blevet mere pålidelige. Den oprindelige specifikation for Landsat 1-kalibrering var en 15 procent fejl, men for Landsat 8, fejlen, kendt som usikkerhedstærsklen, er reduceret til 3 pct. At have flere PICS giver billedteknikerne mulighed for at skubbe denne usikkerhedstærskel til under 1 procent, ifølge Leigh.

Ud over, ph.d.-studerende Mahesh Shrestha er begyndt at drage fordel af disse nye websteder, der vil føre til genkalibrering af billeder fra tidligere instrumenter, såsom Landsat 1, ved at bruge de langsigtede datasæt fra disse nye PICS. Dette vil sikre, at et billede taget på et bestemt sted for 40 år siden er lige så pålideligt som et billede taget for to dage siden.

"Dette er et talspil, " sagde Leigh. "Vi har brug for så mange data som muligt for at kunne udføre statistisk validering af resultaterne ved at forbedre frekvensen af ​​billedoptagelser, nøjagtighed af målinger og analysehastighed for at detektere sensordrift."

Med antallet af satellitter stigende hvert år, kalibrering af indbyggede sensorer er afgørende for at producere nøjagtige aflæsninger. "Brugen af ​​nye PICS øger vores evne til at udføre disse kalibreringer præcist og effektivt, " tilføjede Leigh.


Varme artikler