Grazie a una partnership con Google Earth Engine, sono stati identificati nuovi siti di calibrazione pseudo-invarianti nell'Africa settentrionale. Credito:South Dakota State University
Gli scienziati utilizzano le immagini satellitari per monitorare le condizioni delle foreste, colture e ambiente, ma la loro ricerca si basa su quelle immagini che misurano accuratamente la luce riflessa dalla Terra.
Gli ingegneri dell'immagine della South Dakota State University stanno identificando più siti in tutto il mondo con cui determinare l'accuratezza di tali immagini attraverso una partnership con Google Earth Engine. Più siti di calibrazione aumenteranno la precisione consentendo agli scienziati di selezionare siti ideali per specifiche bande spettrali di luce riflessa.
Gli scienziati dell'SDSU usano i dati satellitari, ad esempio, per prevedere il rischio del virus del Nilo occidentale in South Dakota durante l'estate. Altri tracciano come la siccità influenza la deforestazione in Brasile e se le tecniche di gestione degli incendi boschivi negli Stati Uniti occidentali stanno influenzando le dimensioni e la frequenza degli incendi.
Nello specifico, l'ingegnere di imaging Larry Leigh ha identificato siti di calibrazione pseudo-invarianti, noto come PICS. Questi siti si trovano in luoghi remoti, come deserti e fondali lacustri asciutti, dove le proprietà della superficie e quindi la riflettanza, non cambiano nel tempo.
Di conseguenza, un personale di terra deve visitare il sito solo una volta per prendere le misure, invece di essere schierato ogni volta che il satellite passa sopra la posizione. Ciò riduce significativamente il costo della calibrazione del sensore satellitare.
Attraverso i $46, 000 premio per la ricerca di Google Earth Engine, Leigh e tre studenti laureati hanno accesso diretto agli archivi di Google che includono le immagini dell'U.S. Geological Survey Center for Earth Resources Observation and Science e la potenza di calcolo per compilare le immagini tramite Google Earth Engine e le sue capacità di cloud computing.
Anche i banchi di ghiaccio in Groenlandia possono servire come possibili siti di calibrazione pseudo invarianti per i satelliti di imaging della Terra. Questi nuovi siti sono stati identificati durante una ricerca globale resa possibile da una partnership tra il South Dakota State University Image Processing Laboratory e Google Earth Engine. Credito:South Dakota State University
Dopo aver cercato nel mondo PICS utilizzando le immagini di Landsat 5, 7 e 8, i ricercatori hanno trovato posizioni ideali per calibrare bande spettrali specifiche, secondo lo studente laureato Ruchira Tabassum. I sensori su Landsat 8, ad esempio, rilevare 11 bande spettrali, mentre quelli su Landsat 7 raccolgono dati su 8 bande spettrali, secondo il sito web USGS Landsat.
In precedenza, un sito è stato utilizzato per tutte le bande spettrali. Però, tabassu, disse, "Il nuovo approccio valuta ogni luogo, identificando i migliori per ogni banda spettrale." Ciò contribuirà a garantire che i dati registrati dai sensori satellitari misurino accuratamente l'energia luminosa riflessa dalla Terra.
Per di più, Leigh ha spiegato, la scoperta di nuovi PICS ha anche permesso agli ingegneri di imaging di aumentare l'affidabilità complessiva dei sensori satellitari, sia ora che in riferimento a immagini storiche.
Negli ultimi 40 anni, i sensori a bordo dei satelliti sono diventati più affidabili. La specifica iniziale per la calibrazione Landsat 1 era un errore del 15%, ma per Landsat 8, l'errore, nota come soglia di incertezza, è stato ridotto al 3 per cento. Avere più PICS consente agli ingegneri di imaging di spingere tale soglia di incertezza al di sotto dell'1%, secondo Leigh.
Inoltre, il dottorando Mahesh Shrestha ha iniziato a sfruttare questi nuovi siti che porteranno a ricalibrare le immagini degli strumenti passati, come Landsat 1, utilizzando i set di dati a lungo termine di questi nuovi PICS. Ciò garantirà che un'immagine scattata in un determinato sito 40 anni fa sia affidabile quanto quella scattata due giorni fa.
"Questo è un gioco di numeri, " ha detto Leigh. "Abbiamo bisogno di quanti più dati possibili per poter eseguire una validazione statistica sui risultati migliorando la frequenza delle acquisizioni di immagini, precisione delle misurazioni e velocità di analisi per rilevare la deriva del sensore."
Con il numero di satelliti in aumento ogni anno, la calibrazione dei sensori di bordo è fondamentale per produrre letture accurate. "L'uso dei nuovi PICS sta aumentando la nostra capacità di eseguire queste calibrazioni in modo accurato ed efficiente, " ha aggiunto Leigh.
