La medida de la temperatura con el instrumento MUST

E. Valor

Description

m arises as the optimal configuration, which is able to provide LST with an error of ±1.3 K.

Sujets

• Temperatura
• Emisividad
• Température
• Emissivity
• Atmospheric correction

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• Publié par: erevistas
• Publié le: 01 janvier 2000
• Nombre de lectures: 9
• Langue: Español

Extrait

Revista de Teledetección. 2000
La medida de la temperatura con el instrumento
MUST
E. Valor, V. Caselles, C. Coll, F. Sánchez, E. Rubio y F. Sospedra
e-mail: Enric. [e-mail]
Departament de Tennodinamica. Facultat de Física. Universitat de Valencia. 46100 Burjassot


RESUMEN ABSTRACT
Los avances técnicos y metodológicos de los últi- Technical and methodological improvements have
mos años han extendido el uso de la Teledetección extended the use of Remote Sensing in the last
a un amplio conjunto de disciplinas. Esto ha lleva- years. This has led to an increase of commercial
do a una mayor presencia de misiones comerciales missions where the main objective is to provide
cuyo principal objetivo es proporcionar productos routinely defined products by using standard pro-
elaborados con métodos estándar. En este contexto, cedures. In this context, a new instrument was
hemos analizado la viabilidad de un sensor térmico analyzed: the MediUm scale Surface Temperature
de resolución espacial moderada (240 m), el ins- (MUST) sensor, with the main objective of provid-
trumento MUST, cuya misión es determinar la ing Land Surface Temperature (LST). To obtain
temperatura de la superlicie terrestre. Para ese fin, optimal results in LST determination an adequate
hemos estudiado la configuración de canales más selection of the band configuration was addressed,
adecuada, basándonos en la minimización del error which is based on the minimization of the LST
en temperatura. Los canales óptimos resultaron ser retrieval error. From this analysis the band combi-
10,0-11,0 µm y 11,512,5 µm, con los que es posi- narían 10.0-11.0/11.5-12.5 µm arises as the optimal
ble obtener la temperatura con un error de ±1,3 K. configuration, which is able to provide LST with
an error of ±1.3 K.

PALABRAS CLAVE: Temperatura, emisividad, KEY WORDS: Temperature, emissivity, atmos-
corrección atmosférica, configuración bandas pheric correction, optima1 band configurarían..
óptimas.



El instrumento se ha diseñado para que tenga la INTRODUCCIÓN
posibilidad de situar dos bandas térmicas de 1 µm
Desde el lanzamiento de los primeros satélites de anchura en la región espectral 10-12,5 µm, con
meteorológicos se han producido importantes una resolución espacial de 240 m al nadir, una
avances técnicos y metodológicos en el uso de los periodicidad de 1 a 3 días, y una anchura de barri-
datos proporcionados por sistemas de Teledetec- do de 1400 km con ángulos de observación entre
ción. La utilidad de los sensores remotos ha sido +39º y –39º (Duthil y Poilvé, 1998). Se trata pues
demostrada en campos tan diversos como la me- de un instrumento de resolución espacial moderada
teorología, oceanografía, usos del suelo, hidrolo- (de ahí su nombre Medium Scale Suiface Tempera-
gía, medio ambiente, agricultura, etc. Es por ello ture, MUST), que puede competir con Thematic
que en la actualidad, además del diseño de nuevas Mapper (por su mayor resolución espectral, dos
misiones estrictamente científicas, se están des- bandas en lugar de una) y con AVHRR (por su
arrollando misiones de tipo operativo y comercial mayor resolución espacial, 240 m en lugar de
basadas en la utilización de técnicas validadas y 1.100 m). El sistema de barrido es de tipo push-
estandarizadas. broom y está fonnado por dos líneas de detectores
En el marco de esta nueva perspectiva, hemos (una por cada banda), con lo que se evitan las
participado en el estudio de la viabilidad de una microvibraciones típicas de un sistema tipo scan-
nueva misión cuyo principal objetivo es propor- ner. Los elementos detectores son microbolóme-
cionar productos estándar obtenidos a partir de tros, que presentan ciertas ventajas frente a los
datos térmicos. El nuevo sensor se ha concebido detectores fotovoltaicos: (i) no necesitan mante-
para la observación de la superficie terrestre, sien- nerse a muy bajas temperaturas (50-60 K), (ii)
do la temperatura la magnitud física primaria a pueden trabajar en un intervalo espectral amplio
obtener. Con ella se pretende proporcionar aplica- (los detectores fotovoltaicos tienen limitaciones
ciones orientadas a agricultura (predicción de técnicas para sobrepasar los 12 µm), y (iii) son
cosechas, riesgo y detección de heladas), hidrolo- considerablemente más económicos. Este tipo de
gía (balance hídrico, gestión de regadíos), medio diseño, pues, proporciona la simplicidad y coste
ambiente (desertización, isla térmica urbana), etc.
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razonables para misiones de naturaleza comercial
como la presente.
Nuestra participación en el estudio se centró fun-
damentalmente en dos aspectos. En primer lugar,
efectuamos un análisis de errores para la
detenninación de la temperatura. El segundo
aspecto abordado consistió en el desarrollo de una
metodología que permitiese la simulación de imá-
genes MUST a partir de datos Thematic Mapper
(TM). La simulación de dichas imágenes es muy
útil para mostrar a los usuarios potenciales lo que
este nuevo sensor puede ofrecerles.
El segundo aspecto mencionado ha sido am- Figura 1. Variación espectral del ruido utilizada en el análisis de
errores de las posibles bandas del instrumento MUST. pliamente estudiado por Valor et al. (2000), mien-
tras que el primer aspecto será objeto del presente
anchura -caso del MUST. Además, hemos modifi-trabajo. Para la determinación de la temperatura
cado cado elel efect efecto delo del rui ruido (constdo (constaantnte para PRe para PRISMISM)) con el instrumento MUST hemos tenido en cuenta
para para que que sisiga lga laa vari variaciación espectón espectralral m mooststrada en lrada en laa dos tipos de errores: (i) errores asociados al méto-
Figura 1 -que es también el caso de MUST. do, y (ii) errores asociados al diseño pushbroom.
Podemos ver que el error total disminuye con-
forme (i) el primer canal está más cerca de 10
ERRORES ASOCIADOS AL 11m, y (ii) cuanto más se separan las bandas.
MÉTODO Atendiendo a las diferentes fuentes de error, δT es r
sisiemempre pre llaa mmáás sis signignifificatcatiivva, seguida de da de δδTT y y mmEl análisis de los errores asociados al método pa-
sisiendo endo δδT e lT e laa m meenos inos immportportaantnte. Ele. El error asoci error asociaado do ra el sensor MUST está basado en el estudio reali-
al uso del algoritmo es idéntico en todos los casos, zado con motivo del diseño del instrumento
pero el ligado a la emisividad y al ruido disminu-PRISM (Valor et al., 1999).
yen siguiendo la tendencia antes mencionada. En En aquel estudio la selección se basó en la mi-
principio hay 5 combinaciones que presentan un nimización del error en el cálculo de la temperatu-
error mínimo en la temperatura (± 1,3 K). Sin ra de la superficie terrestre tras efectuar las correc-
emembargo, sibargo, si com compparamaramos los loos resuls resulttaados atdos atendiendiendo endo ciones atmosférica y de emisividad. Se considera-
a la laas dis diferentferentes fuentees de error, podems de error, podemoos coms comppro-ro-ron tres fuentes de error: (i) el error asociado al uso
bar que la combinación 10,0-11,0/11,5-12,5 µm es del algoritmo split-window ( δT ), (ii) el error m
menos sensible a las incertidumbres procedentes debido a la propagación en dicho método de la
de la estimación de la ernisividad y del ruido, incertidumbre en la estimación de la emisividad
respectivamente. Ello nos hizo decantamos final-( δT ), y (iii) el error debido a la propagación del e
mente por esta combinación como la más adecuada ruido del sensor ( δT). Siguiendo este procedi-r
para el diseño del nuevo sensor. mmiiententoo hemhemoos s constconstrruiuido do llaa Tabl Tabla 1, en la 1, en laa que que
hemhemoos s consiconsidderado erado solsolaammeentnte bandas de 1 11m de de

BANDA 2 ( µm)
BANDA 1 (mm) Fuente de error 11,3-12,3 11,4-12,4 11,5-12,5
0,80,80,8δT (K) m
0,5 0,4 0,4 δT (K) e10,0-11,0
0,90,90,8δT (K) r
δT(K) 1,31,31,3
0,8 0,8 0,8 δT (K) m
0,60,50,5δT (K) e10,1-11,1
1,01,00,9δT (K) r
δT(K) 1,4 1,4 1,3
0,80,80,8δT (K) m
δT (K) 0,60,50,5e10,2-11,2
1,11,11,0δT (K) r
δT(K) 1,5 1,4 1,3
0,80,80,8δT (K) m
δT (K) 0,60,50,5e10,3-11,3
1,21,21,1δT (K) r
δT(K) 1,6 1,5 1,4
Tabla 1.Análisis de errores para diferentes combinaciones de bandas.Se muestran el error debido al algoritmo splitwin-
dow ( δTm), a la incertidumbre en la emisividad ( δTe) y a la propagación del ruido ( δTr), así como el error total ( δT).
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