Análisis de la influencia de la PSF-SEVIRI en la determinación de parámetros de incendios y detección activa

A. Calle

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m spectral band on detection algorithms is analyzed. Errors in the fire temperature, retrieved by bi-espectral technique, due to not coincidence in the PSF involved are analyzed too.

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• Publié par: erevistas
• Publié le: 01 janvier 2007
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Revista de Teledetección.ISSN: 1133-0953. 2007. 28: 5-12
Análisis de la influencia de la PSF-SEVIRI en la
determinación de parámetros de incendios y
detección activa
1 1 2 3A.Calle,J.L.Casanova,F.González-Alonso
yA.Vegas
[e-mail]
(1)LaboratoriodeTeledetección.UniversidaddeValladolid.Valladolid.España.
(2)LaboratorioTeledetecciónCIFOR-INIA.MinisteriodeEducaciónyCiencia.Madrid.España
(3)TCPSistemaseIngeniería.España
Recibidoel20denoviembrede2007,aceptadoel6defebrerode2008
ABSTRACTRESUMEN
ThisworkshowsananalysisofinfluenceofpixelEstetrabajopresentaunanálisisdelimpactodela
PointSpreadFunction,oftheMSG-SEVIRIsensor,Función de Dispersión Puntual (PSF) del píxel del
on thermal fire parameters. Influence of
brightnesssensorMSG-SEVIRI,sobrelosparámetrostérmicos
temperatureinthe3.9µmspectralbandondetectiondelosincendios.SeanalizalainfluenciadelaPSF
algorithmsisanalyzed.Errorsinthefiretemperature,sobrelatemperaturadebrillodelabanda3.9µm,reretrievedbybi-espectraltechnique,duetonotcoinci-levanteenlosprocesosdedetección,yseevalúanlos
erroresdelatemperaturadefuegocalculadaportéc- denceinthePSFinvolvedareanalyzedtoo.
nicabi-espectraldebidosalano-coincidenciadelas
PSFdelasbandasespectralesutilizadas.
PALABRASCLAVE:PSF,SEVIRI,Parametrización
KEYWORDS:PSF,SEVIRI,Fireretrievalparamedeincendios. ters.
INTRODUCCIÓN Cracknell, pasa por analizar, de forma precisa la
zonadelterrenodelaqueprocedelaradianciaque
Existenpocosconceptosenteledeteccióntanam- llegaalsensor,quenuncacoincideexactamentecon
biguos y escurridizos como el concepto de píxel laresoluciónespacialqueseasignaaésteniconla
(Pictureelement);yelloapesardequesudimen-
formacuadradaconlaquenosimaginamosloselesión, es la principal magnitud que caracteriza los mentosmatricialesdeunaimagen.
Elconceptosimsensores,atravésdelaresoluciónespacial.Elcon- plificado de imagen como mosaico de elementos
ceptodepíxelparecesencilloperonosiemprese
estámuyalejadodelarealidadyelloseponedematomanenconsideraciónmaticesquepuedenserre- nifiesto cuando pretendemos entrar en el detalle
levantesenlainterpretaciónposteriordelasimáge- aportadoporimágenesoinclusoenlacomparación
nesy,porsupuesto,enlacuantificacióndeciertas de imágenes de diferentes sensores dotados de la
magnitudes.Aesterespectoresultadegraninterésla mismaresoluciónespacial.
revisión de Cracknell, 1998, acerca de diferentes
Porotraparte,ladeterminacióndemuchasmagniconsideracionesrealizadassobreelpíxelalahora tudesenteledetecciónestábasadaenlaresolución
dediscriminardiferentesfacetasenlasimágenes. deprocesosmultiespectrales,comoporejemplola
Porello,larespuestaalapregunta:¿Quécontiene
determinacióndetemperaturasmedianteprocediun píxel?, precisamente el título del trabajo de
mientossplit-windowoelcálculodeparámetrostérN.º 28 - Diciembre 2007 5micosenloshot-spotcuandoseaplicaelmétodode deimagenyenladeteccióndebordes.Enestecaso,
Dozier(Dozier,1981).Enellosseasumequelospí- se define la función LSF (Line Spread Function)
xeles de las bandas utilizadas corresponden a la comolarespuestadadaporelsistemadecaptación
mismazonaycontribuyenconlamismasensibilidad aunalíneaprocedentedelterreno.Surepresentación
alamedidadelaradiancia.Aúnenelcasodequela
matemáticaesdelaforma:
co-registraciónentrebandasfueraperfecta,lasuposiciónanteriornosecumpledebidoaladiferente
distribución de la sensibilidad espacial de
cada
banda.
Enestetrabajopresentamosdeformamuybreve
lasmagnitudesquecaracterizanlainformacióndel
píxeldelasimágenesyutilizamoselsensorMSGSEVIRIparaladeterminacióndeloserroresenlo LaPSFpuedeserexpresadacomounafunciónque
quesepuedeincurriralcalcularparámetrostérmicos dependedelascoordenadasdelterreno(p,q)ydelas
depuntoscalientesdetectadosdebidoalaformapar- coordenadas de la imagen (x,y), de la forma
ticularyalano-coincidenciadelasfuncionesdedis- PSF(p,q,x,y);así,laradianciaR(x,y)deunpíxelde
persión puntual de las bandas involucradas en el
laimagen,queprocededeunobjetoespacialdelteanálisis;concretamenteenresultadosobtenidosen
rrenog(p,q),seexpresamediantelasiguienteconvolaaplicacióndecálculosbi-espectralesdebidasala
lución:
nocoincidenciadelasfuncionesPSFdelasbandas
involucradasenelcálculo;yelloaplicadoaladetecciónyparametrizacióndeincendios. LadeterminaciónexperimentaldelaPSFdeun
sensoresunatareacomplicadayenpocoscasosse
TEORÍA
aportaunarepresentaciónofunciónqueladefine.
ResultainstructivoeltrabajodeMannsteinandGeElvalorradiométricodeunpíxelsobrelaimagen
sell(1991)enelquepresentanunaaproximacióntriqueprocesaunsensoreslarepresentacióndelara- dimensionaldelaPSFparaelsensorAVHRR.En
dianciacaptadaporelsensoraniveldelterreno,su- cualquiercaso,podemosimaginarnosestafunción
perficieabarcadaporelIFOV(InstantaneousField muycercanaaunagaussiana2Dcuyoejevertical
ofVision)alolargodeltiempodeintegración.La representalasensibilidaddelsensorparaponderar
señalrepresentadaestáperturbadapordiferentesfac- laradianciaprovenientedecadapuntodelterreno.
torescomolaópticadelinstrumento,laelectrónica Estaaproximación,dehecho,hasidopropuestaen
involucrada,losefectosatmosféricosytambiénel algunossensores,comoelcasodeMODIS(Huang,
procesoderemuestreopropiodecadasensorque, etal.,2002)enestudiosdedeconvolución.Eneste
casisiempre,presentaciertosolapamientoentrepí- casolafunciónPSFvendríadadaporunafunción
xelescontiguos.Todosesosefectosestándescritosa deltipo:
travésdelaPSF(PointSpreadFunction),traducida
alcastellanocomofuncióndedispersiónpuntual.Si
todoslosfactoresinvolucradosenelfuncionamiento
delsistemasensorlosenglobamosbajolafunción
detransformaciónS,encontramosque:
enlacual,eltamañodelpíxeldelsensorestádeter-
minadoporladispersiónσ;xeysonsonlascoordenadas cross-track y along-track del píxel en
la
imagenyuyvsonlascoordenadasenelespacioob-
jeto.
Lamagnitudmásextendidaparaexpresarlareso-ElsignificadodelaPSFesqueelsensornosólo
luciónespacialdeunsensoreslaMTF(Modulationrespondealaradianciaprocedentedelpíxelquecon-
TransferFunction)otambiénFuncióndeTransfe-sideramosenlaresoluciónespacial,sinoquetamrenciadeModulación.Estafunciónestáexpresadabién procede de los píxeles que se
encuentran
enelespaciodelasfrecuenciasyestablecelacapa-alrededor.Porello,resultadegraninterésenestucidadpararesolvermaticesadiferentesfrecuenciasdiosrelacionadosconladiscriminacióndefacetas
N.º 28 - Diciembre 20076espaciales.Amedidaquelafrecuenciacrece,vadis- FUNCIONES MTF Y PSF DEL
SENminuyendolacapacidadderesolucióndeformaque SOR
SEVIRI
existeunlímitesuperiorapartirdelcualelsensor
comienzaa“inventarse”información(efectocono-
LascaracterísticasespectralesdelsentirSEVIRIcidoeningléscomoaliasing);dicholímiteesladepuedenserconsultadasenSchmetzetal.,2002).Pornominada Frecuencia de Nyquist;
frecuencia
latemáticadelpresentetrabajodescribimosaconti-coincidenteconlamitaddeladistanciademuestreo.
nuación,deformamuysomera,elprocesodetomaLarelaciónentrePSFyMTFvienedadaatravésde
deimágenesdelsensor.Unaseriedeespejos,enellatransformadadeFourier,deformaqueMTFesel
interiordelradiómetro,dirigenlaradiaciónproce-módulodelatransformadadeFourierdelaPSF;es
dentedelasuperficieterrestre,hastaelbancodede-decir:
tectores,aproximadamentecada24microsegundos,
amedidaqueelsatéliterotasobresímismo.Este
procesodegirosirveparaescanearlatierraenladiSiendo(u,v)lascoordenadaseneldominiodelas recciónEste-Oeste.Despuésdetomarcadalíneade
frecuencias.Ladeterminacióninversaeslaquesirve barrido, un espejo se orienta en la dirección
SurparagenerarlaPSFapartirdelaMTF;sinembargo Nortepararealizarlacapturadelíneasconsecutivas.
dadoqueMTFesunmódulonopuederealizarsela
Unavueltacompletadelsatéliteemplea0.6seguntransformadadeFourierinversaporloquelaPSF
dos,deloscuales,sólo30milisegundossonemplesedeterminamediantelatransformadadeHankel:
adosparalaobservacióndeldiscodelatierra.Por
cadaescaneo,sonadquiridas3líneasconsecutivas
delasbandasespectralesnominales(3kmdedistanLadeterminacióndelafunciónMTFenórbitare-
ciademuestreoenelnadir)y9líneasdelabandaesquieredelapreparacióndeescenarioshomogéneos pectral de alta resolución (1km de distancia de
concaracterísticasradiométricasdealtocontraste. muestreoenelnadir).
Esteprocedimientohasidoempleadoconéxitopara
ElcicloderepeticiónnominaldeunescaneocomlamedidadelaMTFensatélitesdealta(QuickBird,
pletedeldiscoterrestreesde15minutos,locualinIkonos)ymediaresolución(TM,Hyperion)espa- cluyemedidasdecalibraciónrealizadasabordo.Así,
cial,aunquenoaplicableabajaresoluciónespacial. eltamañonominaldetodaslasbandasespectrales
ConcretamenteparaelcasodeIkonosyQuickBird, esde3712x3712pixels(N-SxE-W),ladistancia