ГОСТ Р 59759-2021

НАЦИОНАЛЬНЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Данные дистанционного зондирования Земли из космоса

РАДИОМЕТРИЧЕСКАЯ КОРРЕКЦИЯ ДАННЫХ ДИСТАНЦИОННОГО ЗОНДИРОВАНИЯ ЗЕМЛИ ИЗ КОСМОСА, ПОЛУЧАЕМЫХ С КОСМИЧЕСКИХ АППАРАТОВ ОПТИКО-ЭЛЕКТРОННОГО НАБЛЮДЕНИЯ В ВИДИМОМ И БЛИЖНЕМ ИНФРАКРАСНОМ ДИАПАЗОНЕ

Требования к алгоритмам

Remote sensing data of the Earth from space. Radiometric correction for remote sensing data of the Earth from space obtained from optical-electronic observation satellites in the visible and near infrared range. Requirements for algorithms

ОКС 35.240.70

        49.140

Дата введения 2022-05-01

Предисловие

1 РАЗРАБОТАН по заказу Государственной корпорации по космической деятельности "Роскосмос" Автономной некоммерческой организацией высшего образования "Университет Иннополис"

2 ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК 321 "Ракетно-космическая техника"

3 УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 19 ноября 2021 г. N 1514-ст

4 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

Правила применения настоящего стандарта установлены в статье 26 Федерального закона от 29 июня 2015 г. N 162-ФЗ "О стандартизации в Российской Федерации". Информация об изменениях к настоящему стандарту публикуется в ежегодном (по состоянию на 1 января текущего года) информационном указателе "Национальные стандарты", а официальный текст изменений и поправок - в ежемесячном информационном указателе "Национальные стандарты". В случае пересмотра (замены) или отмены настоящего стандарта соответствующее уведомление будет опубликовано в ближайшем выпуске ежемесячного информационного указателя "Национальные стандарты". Соответствующая информация, уведомление и тексты размещаются также в информационной системе общего пользования - на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет (www.rst.gov.ru)

Введение

Для сопоставимости данных дистанционного зондирования Земли из космоса, полученных различными цифровыми детекторами и фотоприемными устройствами в разное время над разной земной поверхностью при разных геометрических и метеорологических условиях наблюдения, необходимо выполнять радиометрическую коррекцию этих данных. Для данных дистанционного зондирования Земли из космоса, получаемых с космических аппаратов оптико-электронного наблюдения в каналах прозрачности атмосферы видимого и ближнего инфракрасного диапазонов, радиометрическая коррекция является обобщенным понятием, которое включает в себя следующие виды коррекций:

- относительная радиометрическая коррекция;

- абсолютная радиометрическая коррекция;

- атмосферная коррекция;

- коррекция влияния анизотропии земной поверхности.

Все перечисленные виды радиометрической коррекции изменяют значения пикселей данных дистанционного зондирования Земли из космоса, не затрагивая их геометрических свойств.

Стандарт устанавливает требования к алгоритмам каждого из видов радиометрической коррекции, применяемым в программном обеспечении автоматической стандартной обработки данных дистанционного зондирования Земли из космоса, получаемых с космических аппаратов оптико-электронного наблюдения в видимом и ближнем инфракрасном диапазоне.

Настоящий стандарт входит в группу национальных стандартов в области данных дистанционного зондирования Земли из космоса, которая предназначена для обеспечения единых требований к данным, процессам их формирования, обработки, оценки качества, хранения и доведения этих данных до потребителей.

     1 Область применения

Настоящий стандарт устанавливает требования к алгоритмам радиометрической коррекции, применяемым в программном обеспечении автоматической обработки данных дистанционного зондирования Земли из космоса, получаемых в виде изображений с космических аппаратов оптико-электронного наблюдения в каналах прозрачности атмосферы видимого и ближнего инфракрасного диапазонов. Разделы 7 и 8 не распространяются на требования к алгоритмам атмосферной коррекции и коррекции анизотропии земной поверхности данных дистанционного зондирования Земли из космоса, полученных над акваториями морей и океанов.

Настоящий стандарт распространяется на программное обеспечение стандартной обработки данных дистанционного зондирования Земли из космоса и предназначен для использования организациями-разработчиками при проектировании целевой аппаратуры космических комплексов (систем) и создании программных средств наземной инфраструктуры приема, обработки, хранения и распространения данных дистанционного зондирования Земли из космоса.

     2 Нормативные ссылки

В настоящем стандарте использована нормативная ссылка на следующий стандарт:

ГОСТ Р 53460 Глобальная справочная атмосфера для высот от 0 до 120 км для аэрокосмической практики. Параметры

Примечание - При пользовании настоящим стандартом целесообразно проверить действие ссылочных стандартов в информационной системе общего пользования - на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет или по ежегодному информационному указателю "Национальные стандарты", который опубликован по состоянию на 1 января текущего года, и по выпускам ежемесячного информационного указателя "Национальные стандарты" за текущий год. Если заменен ссылочный стандарт, на который дана недатированная ссылка, то рекомендуется использовать действующую версию этого стандарта с учетом всех внесенных в данную версию изменений. Если заменен ссылочный стандарт, на который дана датированная ссылка, то рекомендуется использовать версию этого стандарта с указанным выше годом утверждения (принятия). Если после утверждения настоящего стандарта в ссылочный стандарт, на который дана датированная ссылка, внесено изменение, затрагивающее положение, на которое дана ссылка, то это положение рекомендуется применять без учета данного изменения. Если ссылочный стандарт отменен без замены, то положение, в котором дана ссылка на него, рекомендуется применять в части, не затрагивающей эту ссылку.

     3 Термины и определения

В настоящем стандарте применены следующие термины с соответствующими определениями:

3.1 алгоритм: Система последовательных операций, реализуемая в программном обеспечении для решения конкретной задачи.

3.2 энергетическая яркость: Отношение потока излучения к произведению телесного угла, в котором он распространяется, и проекции площади излучающего элемента на плоскость, перпендикулярную к направлению излучения.

3.3 облученность: Отношение потока излучения, падающего на малый участок поверхности, к площади этого участка.

3.4 спектральная плотность энергетической яркости: Отношение энергетической яркости, приходящейся на малый спектральный интервал, к ширине этого интервала.

3.5 спектральная плотность облученности: Отношение облученности, приходящейся на малый спектральный интервал, к ширине этого интервала.

3.6 эффективное значение спектральной плотности энергетической яркости: Средневзвешенное по функции спектральной чувствительности спектрального канала значение спектральной плотности энергетической яркости.

3.7 коэффициент спектральной плотности энергетической яркости: Отношение эффективного значения спектральной плотности энергетической яркости излучения, отраженного от изучаемой поверхности, к эффективному значению спектральной плотности энергетической яркости излучения, отраженного от совершенного рассеивателя, при тех же условиях облучения и наблюдения.

3.8 совершенный рассеиватель: Поверхность, которая полностью отражает падающий поток равномерно во всех направлениях.

3.9 ламбертовский рассеиватель: Поверхность, которая отражает падающий поток равномерно во всех направлениях.

3.10 темновой сигнал: Напряжение, ток или значение цифрового отсчета на выходе фоточувствительного элемента фотоприемного устройства при отсутствии потока излучения на входе.

3.11 анизотропия земной поверхности: Зависимость отражательных свойств земной поверхности от направления облучения и направления наблюдения этой поверхности.

3.12 зенитный угол объекта: Отсчитываемый от зенита угол между направлением на объект из точки наблюдения и направлением отвесной линии в этой точке.

3.13

3.14

     4 Сокращения

В настоящем стандарте применены следующие сокращения:

     5 Требования к алгоритму относительной радиометрической коррекции

5.1 Относительная радиометрическая коррекция проводится с целью преобразования исходных значений цифровых отсчетов пикселей данных ДЗЗ из космоса, зависящих от номера цифрового детектора ФПУ, к значениям цифровых отсчетов выходных данных, для которых эта зависимость устранена.

5.2 Входными данными для алгоритма относительной радиометрической коррекции являются:

- исходные данные ДЗЗ из космоса для каждого спектрального канала;

- результаты калибровки ФПУ КА, представленные в виде файла(ов) справочных таблиц (LUT);

- метаданные, содержащие служебную информацию о текущем состоянии ФПУ КА.

5.3 Значения пикселей исходных данных ДЗЗ из космоса должны быть представлены цифровыми отсчетами, полученными АЦП на борту КА путем преобразования аналогового сигнала ФПУ.

5.4 Файл(ы) с результатами калибровки ФПУ может (могут) содержать следующие сведения:

- коды, информирующие о работоспособности каждого цифрового детектора;

- максимальные и минимальные пороговые значения цифровых отсчетов, соответствующие границам динамического диапазона АЦП на борту КА для каждого спектрального канала;

- коэффициенты, описывающие погрешность линейности каждого цифрового детектора в каждом спектральном канале;

- спектральные коэффициенты преобразования для каждого цифрового детектора и каждого спектрального канала при зачетных условиях;

- спектральные коэффициенты смещения для каждого цифрового детектора и каждого спектрального канала при зачетных условиях;

- значения цифровых отсчетов, соответствующие темновому сигналу;

- коэффициенты, определяющие зависимость спектральных коэффициентов преобразования каждого цифрового детектора от температуры фокальной плоскости ФПУ КА;

- опорное значение температуры фокальной плоскости ФПУ КА;

- иные параметры калибровки ФПУ КА, зависящие от его конструктивных особенностей.

5.5 Метаданные, содержащие служебную информацию, должны включать в себя следующие сведения о текущем состоянии ФПУ КА: