Validació del TASI

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


a L↓

raEs

trat

ifica

d L↓

Atm

osfe

r

L↑

Superfície

1@ hhLhhTBhhLhhL S

ε,Ts

,,,,,1,,,,@ hhLhhTBhhLhhL iiSiiiii


6

Radiació tèrmica mesurada pel TASI amb

contribucions atmosfèriques (h=1 km)

Sensor TASI : Atmosferatime

@ Hangar ICC


8


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





(9) 19 45 11/3/10 TASI 2010 03 11 184558 4 4 S t C l

(1)


(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



Technology

Validació del TASI