Spatial resolution improvement of satellite mapping of thermal properties of land surface

Abstract

Целью исследования является повышение геометрического разрешения карт теплофизических характеристик земной поверхности (тепловая инерция, тепловой поток, доля испаряемости, коэффициент турбулентного теплообмена), подготавливаемых по результатам многоразовой тепловой космической съемки низкого геометрического разрешения. Для этого по материалам тепловой космической съемки спутниками EOS (геометрическое разрешение ~1000 м) строились регрессионные модели на основе сравнения значений теплофизических характеристик земной поверхности, восстановленных с помощью детерминированного алгоритма, с предикторами-картами дневной температуры земной поверхности и коэффициентов спектральной яркости, зарегистрированными той же съемочной системой низкого геометрического разрешения. Далее, модели применялись к набору изображений, полученных спутником Landsat 8 (геометрическое разрешение 30 м ÷ 100 м). Результатом явились регрессоры-более детальные карты теплофизических характеристик земной поверхности. Количественная оценка геометрического разрешения полученных карт выполнена путем сравнения со специальными «шкалами»-снимками того же масштаба и на ту же территорию, но различной детальности. В качестве меры согласия использовано количество взаимной информации между картой теплофизической характеристики и изображениями «шкалы». В результате доказано, что геометрическое разрешение исходных карт теплофизических свойств повышено более чем в 10 раз и составило 90 м. Выполнена оценка ошибок, возникающих из-за экстраполяции регрессионной модели на больший диапазон предикторов высокого разрешения. Показано, что полученные ошибки не препятствуют решению многих практических задач. Регрессионный подход позволяет в городах использовать материалы тепловой космической съемки спутников серии EOS для решения задач экологической безопасности и энергосбережения уже на уровне кварталов, а не только для районов крупных городов.

Vega-Science Services for Monitoring the Impact of Technogenic Waste and Dumps Sources on Environment

“…The detection of signs of disturbance of vegetation according to satellite remote sensing data is proved to be reliable, as shown by the results of the studies ( Van der Meer, de Long, 2006;Wang et al, 2008;Gornyy et al, 2011Gornyy et al, , 2013Tolpin et al, 2014;Kalabin et al, 2016;Kritsuk et al, 2016;Savorskiy et al, 2018;Zakharov, 2018). However, in the general case, these signs are difficult to isolate against the background of seasonal variations in the spectral characteristics of the plant cover caused by the natural interannual temperature-humidity variability of plant growth and development conditions.…”