طراحی و ساخت سامانه بومی تابش‌سنج خورشیدی جهت تصحیح اتمسفری تصاویر ماهواره‌ای

محورهای موضوعی : کاربرد GIS&RS در محیط زیست

حسن حسنی مقدم ¹ (کارشناس ارشد سنجش از دور و GIS، دانشگاه خوارزمی تهران)
امید چوپانیان ² (کارشناس ارشد فیزیک، دانشکده فناوری اطلاعات و ارتباطات، دانشگاه جامع امام حسین(ع))
عباس بشیری ³ (مربی گروه الکترونیک، دانشکده فناوری اطلاعات و ارتباطات، دانشگاه جامع امام حسین(ع))
حمیدرضا خدادادی ⁴ (استادیار گروه الکترونیک، دانشکده فناوری اطلاعات و ارتباطات، دانشگاه جامع امام حسین(ع))

تاریخ دریافت : 1399/02/03 تاریخ پذیرش : 1399/03/08 تاریخ انتشار : 1399/03/01

کلید واژه: تصاویر ماهواره‌ای, تصحیح اتمسفری, تابش‌سنج خورشیدی, کالیبراسیون آزمایشگاهی, عمق ‌اپتیکی هواویز,

چکیده مقاله :

اعمال تصحیحات اتمسفری به‌منظور کاهش اثرات مخرب اتمسفری بر کیفیت و صحت داده‌های ثبت‌شده، نیازمند دانش جامعی از شرایط، ویژگی‌ها و رفتار اتمسفر به هنگام گذر سنجنده در مختصات هدف است. امروزه تجهیزات، مدل‌ها و الگوریتم‌های بسیاری جهت مطالعه و بررسی مؤلفه‌های اتمسفری استفاده می‌شود. بدین منظور در این تحقیق به طراحی و ساخت سامانه بومی تابش‌سنج خورشیدی جهت محاسبه عمق اپتیکی هواویز‌ها اقدام گردید. به‌منظور شبیه‌سازی و بررسی اثرات ناشی از تغییرات هر مؤلفه اتمسفری از مدل MODTRAN در محیط PCModWin استفاده شد. در این سامانه الکترواپتیکی در دو طول‌موج 450 و 550 نانومتر، به دلیل محدوده جذبی هواویزها، در دو روز متفاوت ازنظر میزان آلاینده موجود در اتمسفر، داده‌های شدتی ثبت گردید. به‌منظور اطمینان از یکنواختی و خطی بودن پاسخ‌دهی سامانه الکترواپتیک طراحی‌شده در اندازه‌گیری تغییرات شدت نور خورشید، به کالیبراسیون رادیومتریک این سامانه اقدام گردید. با استفاده از مدل‌های اتمسفری، از داده‌های شدتی ثبت‌شده، عمق اپتیکی هواویز و میزان‌نمایانی افقی اتمسفر محاسبه شد. به‌منظور صحت سنجی و ارزیابی عملکرد سامانه طراحی‌شده، از داده‌های عمق اپتیکی به‌دست‌آمده از سنجنده MODIS(Aqua) و داده‌های نمایانی افقی ایستگاه هواشناسی فرودگاه مهرآباد تهران استفاده گردید. نتایج ارزیابی صحت، نشان داد که محاسبه عمق اپتیکی توسط سامانه طراحی‌شده و سنجنده MODIS(Aqua) هردو در ساعت گذر ماهواره عدد 0.5 را نشان می‌دهد. همچنین نتایج نشان‌دهنده همبستگی خوب نمایانی افقی محاسبه‌شده در این تحقیق با داده‌های به‌دست‌آمده از ایستگاه هواشناسی مرجع می‌باشد.

چکیده انگلیسی:

Applying atmospheric corrections in order to reduce the attenuation effects of the atmosphere on the quality and accuracy of the recorded data, requires a comprehensive knowledge of the conditions, characteristics, and behavior of the atmosphere as the sensor passes through the target coordinates. Nowadays, many equipment's, models and algorithms are used to study the components of the atmosphere. For this reason, in this research, a native solar radiation system was designed and built to calculate the optical depth of air aerosol. In order to simulate and investigate the effects of changes in each atmospheric component, the MODTRAN model was used in PCModWin environment. In this electro-optical system, at two wavelengths of 450 and 550 nm, due to the absorption range of the air aerosol, in two different days in terms of the amount of pollutants in the atmosphere, intense data were recorded. In order to ensure the uniformity and linearity of the response of the designed electro-optical system to measure changes in the intensity of sunlight, radiometric calibration of this system was performed. Using atmospheric models, from the recorded intensity data, the optical depth of the weather and the horizontal atmospheric metrics were calculated. In order to verify and evaluate the performance of the designed system, optical depth data obtained from MODIS (Aqua) sensor and horizontal exponential data of Mehrabad Airport meteorological station were used. The results of the accuracy evaluation showed that the calculation of the optical depth by the system designed and the MODIS sensor (Aqua) both shows a number of 0.5 in the passing hour of the satellite. The results also show a good correlation between the horizontal visibility calculated in this study and the data obtained from the reference meteorological station.