Sensor TASI 5504: ValidacióL Pi i (l i i @i t)Luca Pipia ([email protected])
Continguts
2
Sensor TASI: Principi físic Sensor TASI: Principi físic
Sensor TASI: Atmosfera
Validació Radiomètrica
• Primers Test• Validació In-Lab• Validació Outdoor
Conclusions
TASI 600 - 5504TASI 600 - 5504
3
Sensor TASI : Principi físic
Un Cos Negre és un cos ideal, aïllat, en equilibri termodinàmic, tal que la radiació emesa és igual a la absorbida (Llei de Plank)
25
30
m-1
] TASI Spectrum
10
15
20
,T)
[W m
-2 s
r-1 [8µm,11.5µm]
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 1000
5
Wavelength [m]
B(
Un Cos Gris és cos real que absorbeix només una part de la radiació que hi incideix:
TITI CNCG ,, 1,0
ε(λ) es diu emissivitat i en primera aproximació depèn únicament de les propietats físico-químiques del cos
4
Sensor TASI : Principi físicRadiació tèrmica emesa per la superfície (T=300K)
N MesuresN+1 Incògnites
Sensor TASI : Atmosfera
5
Sensor TASI : Atmosfera
a L↓
raEs
trat
ifica
d L↓
Atm
osfe
r
L↑
Superfície
1@ hhLhhTBhhLhhL S
ε,Ts
,,,,,1,,,,@ hhLhhTBhhLhhL iiSiiiii
Sensor TASI : Atmosfera
6
Radiació tèrmica mesurada pel TASI amb
contribucions atmosfèriques (h=1 km)
Sensor TASI : Atmosferatime
@ Hangar ICC
Sensor TASI : Principi físic
8
Sensor TASI : Principi físic
El sensor TASI com qualssevol sensors tèrmics no mesura temperatura sinó RadiànciaEl sensor TASI, com qualssevol sensors tèrmics, no mesura temperatura sinó Radiància
Temp
Dad
esTI
R
peratura
Caracterització ATM Separació T/ε
Radiosondatges Tècniques HiperespectralsModels Climàtics
Perfils Estàndards(ARTEMISS, TES, Llibreria ASTER)
9
Primers Test : Banyoles Validació del model geomètric ...
Validació qualitativa del potencial hiperespectral...
Un conjunt de 21 adquisicions
TASI a la zona de Banyoles
(26/11/2009)...
10
Primers Test : La Tordera Validaciò quantitativa del potential hiperespectral...
Vol rasant sobre Mar [0.5 m] iiSiiiiS
i LTBLL ,1@ iSiS LBiT @1 iiSiiiii ,
16
16.2 Sub-block1Sub-block2 41º38 81N
15.4
15.6
15.8
16
ºC]
Sub block2Sub-block3Sub-block4Sub-block5Sub-block6Sub-block7Sub-block8
41 38.81N
2º48.93E
T =16.5ºC
ctra
l ban
ds
5
10
1515
15.5
16Interval horari
(T.U.)26.11.09
T (ºC)De 00:00 a 01:00 h 16,4De 01:00 a 02:00 h 16,4De 02:00 a 03:00 h 16,4De 03:00 a 04:00 h 16,4
14.8
15
15.2SS
T [º Sub-block9
Sub-block10Sub-block11Sub-block12Sub-block13
Field of view(FOV) [Pixels]
Hyp
ersp
ec
100 200 300 400 500 600
20
25
3014
14.5
15De 04:00 a 05:00 h 16,4De 05:00 a 06:00 h 16,4De 06:00 a 07:00 h 16,4De 07.00 a 08:00 h 16,5De 08:00 a 09:00 h 16,4De 09:00 a 10:00 h 16,5De 10:00 a 11:00 h 16,5De 11:00 a 12:00 h 16,5
0 5 10 15 20 25 30 3514.4
14.6
TASI Channels
Field of view (FOV) [Pixels] De 12:00 a 13:00 h 16,5De 13:00 a 14:00 h 16,5De 14:00 a 15:00 h 16,5De 15:00 a 16:00 h 16,5De 16:00 a 17:00 h 16,5De 17:00 a 18:00 h 16,5De 18:00 a 19:00 h 16,5De 19:00 a 20:00 h 16,5De 20:00 a 21:00 h 16,5De 21:00 a 22:00 h 16,5De 22:00 a 23:00 h 16,4De 23:00 a 24:00 h 16,4
11
1000
950Validació In-Lab
Cos Negre
on L
ines
1000
2000
3000
750
800
850
900
Radiància
-
Landcal Blackbody source Type P80P A
cqui
sitio
4000
5000
6000
550
600
650
700
Banda
20
Universitat de València- Estudi General (ε>0.995,[-10ºC:80ºC])
Field Of View (FOV) [Pixels]
100 200 300 400 500 600
7000 500
920Aigua Dolça
100
200
300860
880
900
Radiànc
400
500 820
840
cia-Banda
20
FOV Pixels
0 100 200 300 400 500 600
600 800
12
Post-Processing Radiometric Calibration Parameters (RadCaPP)Validació In-Lab
60
70
80 IT =0.08 msIT =0.11 msIT =0.14 ms
T vs Rtheo-Rmeas
10 20 30 40 50 6020
30
40
50
60
T [ºC]
R [D
N]
IT =0.18 msIT =0.22 msIT =0.28 msIT =0.32 msIT =0.34 msIT =0.38 msIT =0.17 ms
[ ]
RC,(i,ch) =A RM(i,ch)3 + B RM(i,ch)2 + C RM(i,ch) + D
1.08
1.1
Rad
ianc
e
1st fitting-curve
2nd fitting-curve
1.02
1.04
1.06
Theo
retic
al/M
easu
red
R
500 600 700 800 900 1000 1100 1200 13001
Theoretical Radiance [DN]
13
Validació In-Lab
Aigua Dolça
9
m-1
8
8.5
Rad
ianc
e [W
m-2
sr-1
RadTheo
RadUncorrectedRadCorrected
5 10 15 20 25 307.5
TASI bands
20
21<(TUncorrected)> = 17.5913 - (TUncorrected) = 0.29391 -------- <(TCorrected)> = 19.8959 - (TCorrected)= 0.11927
Prom
igTem
17
18
19
T[ºC
]
TTheo
TUncorrectedTCorrected
mporal
5 10 15 20 25 3016
TASI bands
14
Validació In-Lab
8
8.2
8.4
m-1
[ ]
Cos Negre LandcalP80P
7.2
7.4
7.6
7.8
Rad
ianc
e [W
m-2
sr-1
RadTheo
RadUncorrected
Universitat de València- Estudi General5 10 15 20 25 30
6.8
7
TASI bands
RadCorrected
14.5
15
15.5
16<(TUncorrected)> = 12.6366 - (TUncorrected) = 0.24837 -------- <(TCorrected)> = 14.7914 - (TCorrected)= 0.11628
Prom
ig
12.5
13
13.5
14
T[ºC
]
TTheo
TUncorrectedTCorrected
gTem
poral
5 10 15 20 25 3011.5
12
TASI bands
15
Shutter Measurement GeometryBB Measurement GeometryRemodelació Calibratge TASI
Shutter Measurement GeometryBB Measurement Geometry
Environment
Shutter
BB Panel
ITRES BB ITRES BB
ITRES HypothesisContribution
BB Contribution
Shutter Contribution
ITRES BBITRES BB
ICC Hypothesis
Cos Negre d’ITRES fabricat per Electro-Optical Industries (ε=0.97±0.02)
Solució dels
mínims quadrats
0
,,,,,
',,
,1,a
TBTBRCSSSSSS crEnvBBcrBBBB
crEnvSubstrateEnclosurecrBBcrBB
,' ,a
TBRCSSSSS crSHSH
crRCS ,
TT 1
Terme addicional ICC
0,,,,, aRCSSSSS crSubstrateEnclosurecrSHcrSH
UMMMX TT 1
16
Validació de Camp
4 Test Areas :
Sant Carles de la Ràpita (2)
La Banya de l’Ebre(2)
Avió Cessna Caravan
17
Validació de Camp
SiiiiS
i TBLL ,1@ Radiòmetres de camp
Cimel 312-1/2 (4/6 canals)
T & εi acoblades
Plat d’Or
18
Validació 2 – Separació T/εValidació de Camp
Mètodes Mono-canal i d’absorció diferencial (Split-window) es basen al coneixement a priori del valor
d’emissivitat del píxel en cada canald emissivitat del píxel en cada canal
Càmeres tèrmiques o sensors bolomètrics proporcionen una estimació de temperatura
solament assumint una ε coneguda!!1.5
Sensors multi/hiperespectrals
1 2
1.3
1.4
1.5
Tècniques avançades com TES (Temperature and
Emissivity Separation) o ARTEMISS (Autmomatic1
1.1
1.2
Em
issi
vity
Spe
ctru
m
Retrieval of Temperature and EMIssivity using
Spectral Smoothness) per resoldre la
indeterminació intrínseca del problema tèrmic:0.7
0.8
0.9
E
min[( )]min[Lm-Lmod]
0 5 10 15 20 25 300.6
TASI Hypespectral CHannels
[ m ]
N canals = N equacions amb N+1 incògnites {T,ε1,..εN}
TASI - T AssessmentHorari Nombre Resolució Espacial Zona
(1) 17:56 – 11/3/10 TASI_2010_03_11_165647.raw 2mx2m Sant Carles
(2) 18:07– 11/3/10 TASI_2010_03_11_170740.raw 2mx2m Sant CarlesValidació de Camp(3) 18:18– 11/3/10 TASI_2010_03_11_171856.raw 2mx2m Sant Carles
(4) 18:32– 11/3/10 TASI_2010_03_11_173232.raw 2mx2m Sant Carles
(5) 18:46– 11/3/10 TASI_2010_03_11_174531.raw 2mx2m Sant Carles
(6) 18:57– 11/3/10 TASI_2010_03_11_175750.raw 2mx2m Sant Carles
(7) 19:16– 11/3/10 TASI_2010_03_11_181601.raw 4mx4m Sant Carles
(8) 19:29– 11/3/10 TASI_2010_03_11_182945.raw 4mx4m Sant Carles
(9) 19 45 11/3/10 TASI 2010 03 11 184558 4 4 S t C l
(1)
(9) 19:45– 11/3/10 TASI_2010_03_11_184558.raw 4mx4m Sant Carles
(2)
(7)
(3)
(4) (6)
(3)
(5)
Z AZona A
TASI - T Assessment
20
Validació de CampHorari Nombre Resolució Espacial Zona
(1) 20:03– 11/3/10 De15_K1n_T002f12.rf 2mx2m La Banya
(2) 20:12– 11/3/10 De10 K1p T002f13 rf 2mx2m La Banya
12
12.5 Salted SoilSea Water
(2) 20:12 11/3/10 De10_K1p_T002f13.rf 2mx2m La Banya
(3) 20:29– 11/3/10 De17_K1n_T002f14.rf 2mx2m La Banya
10.5
11
11.5
Tem
pera
ture
[ºC
]
19:40 19:45 19:50 19:55 20:00 20:05 20:10 20:15
9
9.5
10
Time[hh:mm]
La Banya (Els alfacs de l’Ebre)
21
Conclusions
Recalibratge del TASI-5504 dut a terme amb mesures in-lab i validat amb
adquisicions de camp
Modificació de part d’ITRES de les equacions de calibratge radiomètric segons el
model de l’ICC (ara oficial)
C ió d l bi i di èt i d l b d hi t l ti t
model de l ICC (ara oficial)
Compensació del biaix radiomètric de les bandes hiperespectrals, garantint
una precisió < 0.2ºC
22
El sensor tèrmic de l’ICC: Posant en valorPosant en valor l’observació de la Terra
Hora Ponent
9:45 - 10:00 Presentació Jornada (Institut Cartogràfic de Catalunya)
10:00 - 10:30 Descripció de l’instrument (Fernando Perez – ICC/CSPCOT)
10:30 - 11:00 Validació de l’instrument (Luca Pipia – ICC/CSPCOT)
11:00 – 11:30 Descans
11:30 - 12:00 Aplicacions –part1 (Luca Pipia – ICC/CSPCOT)
12:00 - 12:30 Aplicacions –part2 (Luca Pipia I Jordi Corbera – ICC/CSPCOT)
12:30 -13:00 Discussió i conclusions
13:00 –13:15 Cloenda i xarxa
Sr. Fernando [email protected]
Dr. Luca [email protected]
Dr. Jordi [email protected]
Jornada TASI
[email protected] ext 3165
[email protected] ext 3130
[email protected] ext 3280