Всичко това води до изясняване на неоспоримата необходимост от измервания in-situ, които да служат като референтни масиви от данни, представени в спектрална библиотека и да подпомагат интерпретацията на спътникови данни и изображения от гледна точка на:
- съотнасяне на данните от дистанционни измервания към спектралните характеристики на земната повърхност;
- подобряване на точността на данните;
- проверка на техниките за извличане на информация.
Оптималната комбинация от данни от няколко източника създава допълнителни перспективи за приложения на спектралните библиотеки.
2. МЕТОДИ, ИНСТРУМЕНТИ, ДАННИ
Интерпретацията на спектрални данни от лабораторни, полеви, аеро- и спътникови измервания изисква референтни спектрални характеристики на еднородни и добре описани обекти на изследване. Най-обща схема на видовете провеждани спектрални измервания е представена на фиг. 1.
ГКЗ 5-6 ' 2017
15
Фиг. 1. Видове спектрални измервания
Спектралните характеристики от наземните измервания се събират в база от данни за следните цели: калибриране и валидация на изображения и спектрални данни при дистанционни изследвания; проверка на приложимостта на спектралните измервания при самолетни и спътникови мисии; основно проучване на взаимовръзките между физическите свойства и електромагнитното отражение на изучаваните обекти; определяне на пряката зависимост на отражението от обектите от осветяването им и видимата им структура.
От началото на 80-те години на 20-ти век са проведени множество измервания на спектралните характеристики на природни и антропогенни обекти с помощта на лабораторни и полеви спектрометри, работещи във видимата и инфрачервената области от електромагнитния спектър. Не по-малко усилия са направени да се систематизират и интерпретират получените данни, наречени първични данни (метаданни). Сравнението на спектралните криви от спектрометричните полеви измервания е затруднено поради различните методики за получаването им. Оползотворяването на данните от множеството изследвания изисква качествена оценка, която е направена спрямо поставената задача. Според [2] точността зависи от коректното определяне на това, което ще бъде измервано. В базата данни трябва да се включи и информация за условията по време на всеки експеримент. Първичните данни са нужни при употребата и интерпретацията на научните данни [5]. Непълната информация по отношение на въведените метаданни ще доведе до тяхната безполезност. Спектралните библиотеки представляват колекции от данни, които осигуряват референтни спектри (спектрални характеристики) за редица процедури в дистанционните изследвания като: декомпозиция на спектрални смеси според крайни членове на изследваните спектрални смеси; класификация на земното покритие; атмосферни корекции и др.
Съществуват множество достъпни спектрални библиотеки като тази на Геоложкото дружество на САЩ (USGS) в последната си версия [3], съдържащи качествени спектрални характеристики на множество естествени и изкуствени обекти. Основните недостатъци на тези спектрални характеристики са в статистическата представителност на включените спектри, липсата на времева изменчивост на обектите (като растителност) и на полеви измервания.
Друга база данни, която включва и спектрални данни от полеви експерименти, е системата SPECCHIO (фиг.2) в Лабораторията по дистанционни изследвания към Университета в Цюрих [1]. Достъпът до SPECCHIO е свободен след регистрация, като може както да се използват данните от базата, така и да се въвеждат данни, получени при провеждане на различни експерименти.
За попълване на тези спектрални библиотеки се използват данни от спектрални прибори, монтирани на различни спътници и спътникови системи:
Hyperion/EO, Chris/Proba-1, HICO/ISS, Resurs-P/Roscosmos, PRISMA/ASI.
При провеждане на дистанционни изследвания със сензорна апаратура, разположена на аероносители (самолети, балони и др.) (фиг. 3), получаваните спектрални данни също могат да бъдат включени в тези библиотеки. Пример за такъв тип сензор е Airborne Visible/Infrared Imaging Spectrometer (AVIRIS) на National Aeronautics and