stringtranslate.com

Гиперспектральный имидж-сканер прибрежного океана

Гиперспектральный имидж-сканер прибрежного океана (HICO) на Международной космической станции.

Hyperspectral Imager for the Coastal Ocean ( HICO ) — гиперспектральный датчик наблюдения Земли, который работал на Международной космической станции (МКС) с 2009 по 2014 год. HICO собирал гиперспектральные спутниковые изображения поверхности Земли с МКС. [1] [2] [3]

HICO был первооткрывателем или проверочной миссией по созданию гиперспектральных изображений океанов, особенно оптически сложных прибрежных вод. [4] Набор данных, собранный HICO, служит примером набора данных для будущих миссий гиперспектральных спутников, таких как PACE .

HICO был установлен непосредственно на МКС, а не на отдельной беспилотной спутниковой платформе (т.е. в отличие от датчика MODIS , установленного на спутниках Aqua и Terra, и от датчика SeaWiFS , установленного на спутнике OrbView-2, также известном как Seastar). Таким образом, HICO было поручено собрать изображения определенных регионов, синхронизированные с дневной орбитальной траекторией МКС. Кроме того, его запись данных может содержать некоторые пробелы во времени для выполнения эксплуатационных задач на борту МКС, таких как выходы в открытый космос и стыковка.

История

HICO был разработан Управлением военно-морских исследований США . Датчик был запущен 10 сентября 2009 года с космодрома Танегасима в Японии в качестве полезной нагрузки для МКС на ракете H-2B -304 (включая транспортный корабль HTV-1 ). Он был установлен 24 сентября 2009 года на открытом стенде японского экспериментального модуля лаборатории Кибо (японский комплекс Кибо) МКС двумя инженерами Экспедиции-20 , астронавтом ЕКА Фрэнком Де Винном и астронавтом НАСА Николь Стотт. HICO была установлена ​​одновременно с системой дистанционного обнаружения атмосферы и ионосферы RAIDS: вместе эти две системы называются «экспериментальной полезной нагрузкой HICO и RAIR (HREP или HREP-RAIR)». [5] HICO за время эксплуатации собрала более 10 000 изображений. [3] Финансовая поддержка поступила от Управления военно-морских исследований США , Министерства обороны США, а затем от Программы Международной космической станции .

Летом 2013 года данные HICO стали общедоступными [6] и остаются в свободном доступе и сегодня.

HICO прекратила сбор данных в сентябре 2014 года, когда радиация солнечной вспышки повредила ее компьютер. Попытки перезагрузить компьютер не увенчались успехом. [7] Последняя дата изображения и официальное завершение работы — 13 сентября 2014 года.

По истечении срока службы экспериментальная полезная нагрузка HICO и RAIDS (HREP) была удалена с МКС 3 августа 2018 года на космической капсуле SpaceX CRS-15 Dragon после миссии по пополнению запасов в июле – августе 2018 года. Секция багажника Дракона сгорела во время входа в атмосферу, в результате чего был утилизирован прибор HICO и другое содержимое. Рейс, на котором разгрузился HICO, стал четвертым в истории грузовым рейсом туда и обратно с повторно использованной капсулой Dragon. [8]

Технические характеристики и данные продукции

Гиперспектральные изображения (справа) используют больше спектральных диапазонов или больше цветов света, предоставляя больше информации для идентификации различных типов местности.
Гиперспектральные спутниковые датчики (справа) обнаруживают свет, исходящий от поверхности Земли, во всем спектре видимого света, а не в нескольких определенных «диапазонах», как RGB или мультиспектральные датчики (слева и посередине).

Спектральный охват и разрешение

HICO использует 128 спектральных диапазонов с длиной волны примерно от 353 до 1080 нм со спектральным разрешением 5,7 нм (центры полос на расстоянии 5,7 нм друг от друга). [3] Данные с длинами волн менее 400 нм и более 900 нм не рекомендуются для анализа; Данные 400–900 нм имеют более высокое качество. Сглаживающий фильтр 10 нм применяется к длинам волн от 400 до 745 нм, а фильтр 20 нм применяется к длинам волн от 746 до 900 нм. [9]

Пространственный охват и разрешение

Пространственное разрешение пикселей HICO составляет около 90 метров. Каждая полная сцена занимает прямоугольник размером примерно 42 на 192 км (в зависимости от высоты и угла). Высокие широты Земли не охвачены. МКС совершает около шестнадцати 90-минутных витков в день, а по мере вращения Земли направление орбиты перемещается на запад. Орбита МКС проходит над одной и той же областью на земле примерно каждые три дня, включая ночные эстакады. [10] Однако изображения HICO были ограничены сбором только одной сцены на орбиту, в результате чего в день получалось от семи до восьми сцен дневного света, часто пространственно разбросанных по всему миру.

Радиометрическое разрешение

Данные HICO имеют отношение сигнал/шум более 200:1 для волн, проникающих в воду, и предполагается альбедо 5%. Датчик имел высокую чувствительность в синем диапазоне волн и полный охват волн, проникающих в воду. [11]

Временной охват и разрешение

HICO собирала спутниковые снимки с 25 сентября 2009 г. по 13 сентября 2014 г. [12] В день снималось максимум восемь сцен при дневном свете. В любом конкретном прибрежном регионе, где были сняты сцены, временное разрешение неоднородно. Например, над Чесапикским заливом на восточном побережье США за все 5 лет миссии была собрана 101 сцена, а в течение 2012 календарного года было снято 16 сцен.

Продукты данных

Наборы данных HICO, как и другие наборы гиперспектральных спутниковых данных, велики по объему данных. Например, одна сцена HICO требует от 120 до 700 МБ дискового пространства (в зависимости от формата и сжатия). Данные доступны на веб-сайте NASA Ocean Color Web в формате HDF (аналогично netCDF ). [9]

Подобные датчики

Другие гиперспектральные спутниковые датчики

(неполный список)

Другие инструменты для изучения Земли на МКС

(неполный список)

Приложения

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ Лаке, Роберт Л.; Корсон, Майкл; МакГлотлин, Норман Р.; Батчер, Стив Д.; Вуд, Дэниел Л.; Корван, Дэниел Р.; Ли, Ронг Р.; Снайдер, Уильям А.; Дэвис, Курт О.; Чен, Дэвидсон Т. (1 марта 2011 г.). «Гиперспектральный имидж-сканер прибрежного океана: описание прибора и первые изображения». Прикладная оптика . 50 (11). Оптическое общество: 1501–1516. Бибкод : 2011ApOpt..50.1501L. дои : 10.1364/ao.50.001501. ISSN  0003-6935. ПМИД  21478922.
  2. ^ "ХИКО". Цвет океана НАСА . 25 сентября 2009 года . Проверено 21 сентября 2021 г.
  3. ^ abc «Обзор миссии. Что такое HICO?». Цвет океана НАСА . 10 сентября 2009 г. Архивировано из оригинала 3 октября 2022 г. Проверено 21 сентября 2021 г.
  4. ^ «Преодоление разрыва между теоретическим и практическим». Международная космическая станция Национальная лаборатория США . 20 октября 2017 г. Проверено 21 сентября 2021 г.
  5. ^ Будзиен, Скотт (2009). «Экспериментальная полезная нагрузка HICO и RAIDS — система дистанционного обнаружения атмосферы и ионосферы (RAID)» (PDF) . Сервер технических отчетов НАСА (NTRS) . Проверено 22 сентября 2021 г.
  6. ^ ««Ощущение» изменения в открытых операциях для инструмента HICO космической станции» . НАСА . 9 июля 2013 года . Проверено 22 сентября 2021 г.
  7. ↑ Келли, Нина Мэгги (23 марта 2015 г.). «Спутники могут быть уязвимы к солнечным бурям». ИГИС Информатика и ГИС . Сельское хозяйство и природные ресурсы, Калифорнийский университет . Проверено 22 сентября 2021 г.
  8. ^ «Грузовая капсула SpaceX возвращается на Землю с космической станции - Космический полет сейчас» . Spaceflight Now — ведущий источник новостей о космосе в Интернете . 3 августа 2018 года . Проверено 22 сентября 2021 г.
  9. ^ ab «Характеристики датчиков и данных». Цвет океана НАСА . 10 сентября 2009 года . Проверено 22 сентября 2021 г.
  10. ^ "Учебное пособие по орбите космической станции" . Ворота к фотографиям Земли, сделанным астронавтами . Проверено 22 сентября 2021 г.
  11. ^ Дэвис, Кертисс О. (2010). «Гиперспектральный формирователь изображений прибрежного океана (HICO): обзор датчиков и обработки данных» (PDF) . Указатель датчиков . Международная координационная группа по цвету океана (IOCCG) . Проверено 22 сентября 2021 г.
  12. ^ «Расширенная миссия по зондированию прибрежного океана» . НАСА . 30 ноября 2015 года . Проверено 22 сентября 2021 г.
  13. ^ Алонсо, Кевин; Бахманн, Мартин; Берч, Кара; Кармона, Эмилиано; Серра, Даниэле; де лос Рейес, Ракель; Дитрих, Даниэле; Хайден, Юта; Гельдерлин, Андреас; Икес, Джек; Кнодт, Уве; Круц, Дэвид; Лестер, Хит; Мюллер, Руперт; Панутти, Мэри; Рейнартц, Питер; Рихтер, Рудольф; Райан, Роберт; Себастьян, Ильза; Теглер, Мирко (15 октября 2019 г.). «Продукты данных, качество и проверка спектрометра изображений зондирования Земли DLR (DESIS)». Датчики . 19 (20). MDPI AG: 4471. Бибкод : 2019Senso..19.4471A. дои : 10.3390/s19204471 . ISSN  1424-8220. ПМК 6848940 . ПМИД  31618940. 
  14. ^ Мюллер, Р.; Авбель, Дж.; Кармона, Э.; Экардт, А.; Гераш, Б.; Грэм, Л.; Гюнтер, Б.; Хайден, Ю.; Икес, Дж.; Керр, Г.; Нодт, У.; Круц, Д.; Кравчик, Х.; Макарау А.; Миллер, Р.; Перкинс, Р.; Уолтер, И. (3 июня 2016 г.). «Разработка нового гиперспектрального датчика на многополезной платформе Muses, установленной на МКС». ISPRS — Международные архивы фотограмметрии, дистанционного зондирования и пространственной информатики . XLI-B1. Коперник ГмбХ: 461–467. doi : 10.5194/isprsarchives-xli-b1-461-2016 . ISSN  2194-9034.
  15. ^ Джардино, Клаудия; Брешиани, Мариано; Брага, Федерика; Фаббретто, Алиса; Жирарди, Никола; Пепе, Моника; Джанинетто, Марко; Коломбо, Роберто; Кольяти, Серджио; Гебрехивот, Семхар; Лаанен, Марникс; Питерс, Стив; Шредер, Томас; Конча, Хавьер А.; Брандо, Витторио Э. (14 августа 2020 г.). «Первая оценка данных PRISMA уровня 1 для водопользования». Датчики . 20 (16). MDPI AG: 4553. Бибкод : 2020Senso..20.4553G. дои : 10.3390/s20164553 . hdl : 10281/282791 . ISSN  1424-8220. ПМК 7471993 . ПМИД  32823847. 
  16. ^ Лю, Инь-Нянь; Чжан, Цзин; Чжан, Ин; Сунь, Вэй-Вэй; Цзяо, Лей-Лэй; Сунь, Де-Синь; Ху, Сяо-Нин; Йе, Сян; Ли, Юн-Дуань; Лю, Шу-Фэн; Цао, Кай-Цинь; Чай, Мэн-Ян; Чжоу, Вэй-И-Нуо (2019). «Усовершенствованный гиперспектральный формирователь изображений: на борту китайского спутника GaoFen-5». Журнал IEEE по геонаукам и дистанционному зондированию . 7 (4). Институт инженеров по электротехнике и электронике (IEEE): 23–32. doi : 10.1109/mgrs.2019.2927687. ISSN  2168-6831. S2CID  209457158.
  17. ^ Эспозито, М.; Зуккаро Марки, А. (12 июля 2019 г.). «Демонстрация первого гиперспектрального формирователя изображений для наноспутников на орбите». В Карафоласе Никос; Содник, Зоран; Кугни, Бруно (ред.). Международная конференция по космической оптике — ICSO 2018 . ШПИОН. п. 71. дои : 10.1117/12.2535991 . ISBN 9781510630772.
  18. ^ "ЦИС 1". Космическая страница Гюнтера . Проверено 23 сентября 2021 г.
  19. ↑ Хук, Саймон (15 мая 2019 г.). «Инструмент». ЭКОСТРЕСС . Проверено 22 сентября 2021 г.
  20. ^ Райан, Джон; Дэвис, Кертисс; Туфилларо, Николас; Кудела, Рафаэль; Гао, Бо-Кай (27 января 2014 г.). «Применение гиперспектральной камеры прибрежного океана для изучения экологии фитопланктона в заливе Монтерей, Калифорния, США». Дистанционное зондирование . 6 (2). МДПИ АГ: 1007–1025. Бибкод : 2014RemS....6.1007R. дои : 10.3390/rs6021007 . ISSN  2072-4292.
  21. ^ О'Ши, Райан Э.; Пахлеван, Нима; Смит, Брэндон; Брешиани, Мариано; Эгертон, Тодд; Джардино, Клаудия; Ли, Лин; Мур, Тим; Руис-Верду, Антонио; Руберг, Стив; Симис, Стефан Г.Х.; Штумпф, Ричард; Вайчюте, Диана (2021). «Усовершенствованная оценка биомассы цианобактерий на основе гиперспектральных наблюдений: демонстрация с использованием изображений HICO и PRISMA». Дистанционное зондирование окружающей среды . 266 . Elsevier BV: 112693. Бибкод : 2021RSEnv.266k2693O. дои : 10.1016/j.rse.2021.112693 . hdl : 1805/31613 . ISSN  0034-4257.
  22. ^ Кудела, Рафаэль М.; Паласиос, Шерри Л.; Остерберри, Дэвид К.; Аккорси, Эмма К.; Гильдия, Лиана С.; Торрес-Перес, Хуан (2015). «Применение гиперспектрального дистанционного зондирования для определения цветения цианобактерий во внутренних водах». Дистанционное зондирование окружающей среды . 167 . Эльзевир Б.В.: 196–205. Бибкод : 2015RSEnv.167..196K. дои : 10.1016/j.rse.2015.01.025 . ISSN  0034-4257.
  23. ^ Дирсен, Хайди; Макманус, Джордж Б.; Хлус, Адам; Цю, Дацзюнь; Гао, Бо-Кай; Линь, Сенджи (16 ноября 2015 г.). «На изображении космической станции запечатлено цветение инфузорий красного прилива с высоким спектральным и пространственным разрешением». Труды Национальной академии наук . 112 (48): 14783–14787. Бибкод : 2015PNAS..11214783D. дои : 10.1073/pnas.1512538112 . ISSN  0027-8424. ПМЦ 4672822 . ПМИД  26627232. 
  24. ^ Гарсия, Родриго А.; Фернс, Питер RCS; Маккинна, Лахлан И.В. (2014). «Обнаружение тенденций и сезонных изменений в батиметрии, полученных на основе изображений HICO: тематическое исследование залива Шарк, Западная Австралия». Дистанционное зондирование окружающей среды . 147 . Эльзевир Б.В.: 186–205. Бибкод : 2014RSEnv.147..186G. дои : 10.1016/j.rse.2014.03.010. hdl : 20.500.11937/24033 . ISSN  0034-4257.
  25. ^ Льюис, Дэвид; Гулд, Ричард В.; Вайдеманн, Алан; Ладнер, Шервин; Ли, Чжунпин (3 июня 2013 г.). «Оценки батиметрии с использованием косвенно откалиброванных данных HICO». Ин Хоу, Вейлин В.; Арноне, Роберт А. (ред.). Зондирование и мониторинг океана V . Том. 8724. ШПИОН. стр. 87240Н. дои : 10.1117/12.2017864.
  26. ^ Цао, Фанг; Мишра, Дипак Р.; Шальлес, Джон Ф.; Миллер, Уильям Л. (2018). «Оценка фотохимии на основе ультрафиолета (УФ) в оптически сложных прибрежных водах с использованием гиперспектрального сканера для прибрежного океана (HICO)». Устьевые, прибрежные и шельфовые науки . 215 . Эльзевир Б.В.: 199–206. Бибкод : 2018ECSS..215..199C. дои : 10.1016/j.ecss.2018.10.013 . ISSN  0272-7714.
  27. ^ Брага, Федерика; Джардино, Клаудия; Бассани, Кристиана; Матта, Эрика; Кандиани, Габриэле; Стрёмбек, Никлас; Адамо, Мария; Брешиани, Мариано (2013). «Оценка качества воды в северной части Адриатического моря по данным HICO™». Письма о дистанционном зондировании . 4 (10). Информа Великобритания Лимитед: 1028–1037. дои : 10.1080/2150704x.2013.830203. ISSN  2150-704X. S2CID  122545559.
  28. ^ Бахманн, Чарльз М.; Николс, К. Рид; Монтес, Маркос Дж.; Фусина, Роберт А.; Фрай, Джон К.; Ли, Ронг-Ронг; Грей, Дерик; Корван, Дэниел; Пэрриш, Кристофер; Селларс, Джон; Уайт, Стивен А.; Вулард, Джейсон; Ли, Криста; МакКоннон, Сесилия; Венде, Джон (2010). «Характеристика побережья по гиперспектральным изображениям». Конгресс по визуализации и прикладной оптике . Вашингтон, округ Колумбия: OSA. стр. ОМД2. doi : 10.1364/orse.2010.omd2. ISBN 978-1-55752-892-6.
  29. ^ Лейфер, Ира; Лер, Уильям Дж.; Симечек-Битти, Дебра; Брэдли, Элиза; Кларк, Роджер; Деннисон, Филип; Ху, Юнсян; Мэтисон, Скотт; Джонс, Кэтлин Э.; Холт, Бенджамин; Рейф, Молли; Робертс, Дар А.; Швейковский, Ян; Суэйзи, Грегг; Возенкрафт, Дженнифер (2012). «Современное дистанционное зондирование разливов нефти со спутников и с воздуха на море: применение к разливу нефти BP Deepwater Horizon». Дистанционное зондирование окружающей среды . 124 . Эльзевир Б.В.: 185–209. Бибкод : 2012RSEnv.124..185L. дои : 10.1016/j.rse.2012.03.024. ISSN  0034-4257.

Внешние ссылки