Tesis doctoral de Qingfeng Shen
El desarrollo de la tecnología espacial ha permitido en los últimos años la aparición de sensores multi angulares a bordo de satélites, un ejemplo de esto es el sensor advanced along-track scanning radiometer (aatsr) lanzado a bordo del satellite envisat de la agencia espacial europea (esa), y que ha sido utilizado en diferentes campos de conocimiento, como meteorología, geografia, geología, hidrología, etc. en la presente tesis nuestro objetivo ha consistido en utilizar datos del aatsr para estimar el espesor óptico de los aerosoles atmosféricos. Con este fin se divide la tesis en 6 capítulos. El primer capítulo presenta una breve introducción del trabajo propuesto, el segundo incluye la descripción de los fundamentos de la teoría, el capitulo 3 se centra en la extracción del espesor óptico de los aerosoles a partir de datos aatsr obtenidos de los canales centrados en 0.55, 0.67, 0.87 y 1.6µm. De esta forma se muestra el método multicanal y multiangular propuesto. El capitulo 4 describe el proceso de validación de los espesores ópticos obtenidos a partir de datos aatsr y se realiza la comparación con los obtenidos directamente a partir de la red aeronet. El capitulo 5 presenta la aplicación de los algoritmos optimizados a partir de datos aatsr, finalmente el sexto y último capítulo, se ocupa de las conclusiones del trabajo realizado. el trabajo principal de esta tesis incluye la estimación de aod a partir de imágenes aatsr en los canales visible e infrarrojo próximo, y la estimación de este mismo parámetro utilizando medidas terrestres proporcionadas por aeronet en cuatro diferentes canales. Así como la comparación de los diferentes algoritmos de optimizacion en la aplicación de la obtención de aod. un modelo físico sencillo de difusión de la luz fue desarrollado por north et al 1999. Este modelo dual es apropiado para ser utilizado con el instrumento aatsr. En este estudio este modelo fue utilizado para extraer la reflectancia bidireccional a partir de las propiedades de los aerosoles, sin ningún conocimiento a priori de las propiedades de la superficie. Han sido realizadas diferentes verificaciones de aplicación del método para la extracción de aod sobre diferentes tipos de superficie. Sin embargo, en este estudio, los resultados de aod determinada con este método y la medida directamente in situ (aeronet) no han podido compararse directamente para diversos días, puesto que carecemos de los datos necesarios. observando los diferentes datos de los que disponemos, encontramos pequeñas diferencias entre los tiempos de adquisición del fotómetro solar (medidas « in situ ») y los datos de satélite. En tres días de estudio estas diferencias son mayores de 20 minutos. Se trata de los días 2 y 21 de junio 2004 en evora, y el 28 de junio del mismo año en le fauga. Para el resto de días de estudio el cloud checking fue realizado utilizando las propiedades de los pixeles adyacentes, como resultado, tenemos cinco días de observación con datos contaminados por las nubes, que son el 18 de junio 2004 en evora, 22 y 28 de junio en le fauge y el 6 de junio en avignon. Por lo tanto, en este trabajo vamos a presentar el análisis de los datos correspondientes a 7 fechas de estudio. como resultado, aod varia en el rango entre 0.08 -0.28. Podemos observar la aod correspondiente a 0.55 µm para el 18 y 21 de junio 2004 en el arenosillo fue de 0.166 y 0.176 respectivamente, mientras que las mismas medidas tomadas con el fotómetro fueron de 0.066 y 0.134. El 6 de junio en le fauge, la medida desde satélite nos dio un valor de 0.185 para aod, mientras que la medida con el fotometro nos dio 0.145. En fontainebleu, el 6 y 28 de junio, el valor desde satelite fue de 0.081 y 0.272, mayores que los resultados obtenidos in situ que fueron respectivamente 0.018 y 0.150. El 28 de junio en hague el valor obtenido desde satélite fue 0.113, netamente mayor que los 0.024 obtenidos in situ. Como excepción, tenemos el caso producido en el arenosillo el 15 de junio 2004, aod desde satélite fue de 0.108 mientras que la medida in situ fue de 0.067. Suponemos que los resultados para el 6 y 28 de junio en fointainebleau y le hague respectivamente. suponemos que las diferencias entre los valores medidos a partir de satélite y los obtenidos in situ, pueden tener origen en diversos factores incluyendo las diferencias en el tiempo de adquisición, pixeles contaminados por nubes no detectados, el modelo de aerosoles utilizado no describe perfectamente la difusión atmosférica (se trata de una aproximación), y la heterogeneidad de la superficie terrestre sobre el área de estudio. Ocasionalmente, hemos observado fallos en el proceso de inversión, podemos atribuir estos fallos a una caracterización no totalmente realista de los aerosoles atmosféricos por parte del modelo utilizado. las técnicas de optimización son a menudo utilizadas en teledetección para la obtención de parámetros atmosféricos y de superficie. Sin embargo, al aplicar diferentes algoritmos sobre un mismo problema, los resultados pueden ser, en algunos casos, dispares. Por consiguiente, en técnicas de teledetección, es muy importante reflexionar sobre la elección del algoritmo de optimización más adecuado al problema que estamos considerando. En el capitulo cinco, podemos ver la descripción de la comparación entre algunas aproximaciones clásicas, que fue utilizada para elegir cuál es el mejor algoritmo de optimización para el problema concreto de determinar la opacidad en los aerosoles, como también para el cálculo de otros parámetros físicos a partir de datos de la teledetección. Un total de ocho algoritmos de optimización han sido evaluados en este trabajo, utilizando tanto datos simulados como reales provenientes del sensor aatsr. Diversos tipos de superficies y niveles de opacidad en aerosoles fueron considerados en las simulaciones para hacer las experiencias más representativas. Hemos observado que el error absoluto en las medidas aumenta después de un muero de iteraciones, debido a problemas de redondeo, y los algoritmos muestran diferentes resultados cuando no se introduce ningún conocimiento a priori. Cuando combinamos con razonables conocimientos a priori, la selección de diferentes algoritmos va solamente afectar ligeramente la precisión en la medida final. en conclusión, los resultados obtenidos muestran la comparación de la obtención de aod entre aatsr y aeronet, la evaluación de los diferentes algoritmos de optimización para la obtención de aod, resultando que los métodos de trust-region y strscne, representan las elecciones optimas en la mayor parte de las situaciones.
Datos académicos de la tesis doctoral «Methodology development for retrieving atmospheric aerosol opacity from satellite multi-angle image«
- Título de la tesis: Methodology development for retrieving atmospheric aerosol opacity from satellite multi-angle image
- Autor: Qingfeng Shen
- Universidad: Universitat de valéncia (estudi general)
- Fecha de lectura de la tesis: 01/10/2010
Dirección y tribunal
- Director de la tesis
- José Antonio Sobrino Rodriguez
- Tribunal
- Presidente del tribunal: Juan Carlos Jiménez muñoz
- Luis j. a. Morales salinas (vocal)
- zhao liang Li (vocal)
- franí§oise Nerry (vocal)