vfuzemlВестник Северо-Восточного федерального университета им. М.К. Аммосова. Vestnik of North-Eastern Federal University. Серия «Науки о Земле». Earth SciencesVestnik of North-Eastern Federal University Series "Earth Sciences"2587-8751Северо-Восточный федеральный университет имени М.К.Аммосова10.25587/SVFU.2022.27.3.004vfuzeml-130Research ArticleПРИКЛАДНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯAPPLIED RESEARCHМетод оценки степени температурной однородности подстилающей поверхности по спутниковым даннымMethod for estimating the degree of temperature homogeneity of the underlying surface from satellite dataАгаевФ. Г.AgaevF. G.

АГАЕВ Фахраддин Гюльали оглы – д.т.н., проф., дир.института Космических исследований природных ресурсов

г. Баку

AGAEV Fakhraddin Gyulali oglu – Doctor of Technical Sciences, Professor, Director of the Institute of Space Research of Natural Resources

Baku

direktor.tekti@mail.ruАсадовХ. Г.AsadovH. H.

АСАДОВ Хикмет Гамид оглы – д,т.н., проф., нач. отд. НИИ Аэрокосмической информатики

г. Баку

ASADOV Hikmet Hamid oglu – Doctor of Technical Sciences, Professor, Head of a department,. Research Institute of Aerospace Informatics

Baku

asadzade@rambler.ruМамедоваЭ. А.MammadovaE. A.

МАМЕДОВА Эсьмира Амил гызы – с.н.с. Института Космических исследований природных ресурсов

г. Баку

MAMEDOVA Esmira Amil gizi – Senior Researcher, Institute of Space Research of Natural Resources

Baku

esimemmedova1985@mail.ruДаниловЮ. Г.DanilovYu. G.

ДАНИЛОВ Юрий Георгиевич – к.г.н., проф. Эколого-географического отделения Института естественных наук

г. Якутск

DANILOV Yury Georgievich – Candidate of Geographical Sciences, Professor, Department of Ecology and Geography¸ Institute of Natural Sciences

Yakutsk

iug.danilov@s-vfu.ruНациональное аэрокосмическое агентствоАзербайджанNational Aerospace AgencyAzerbaijanСВФУ им. М.К. АммосоваРоссияM.K Ammosov North-Eastern Federal UniversityRussian Federation202228092022034451Copyright © Агаев Ф.Г., Асадов Х.Г., Мамедова Э.А., Данилов Ю.Г., 20222022Агаев Ф.Г., Асадов Х.Г., Мамедова Э.А., Данилов Ю.Г.Agaev F.G., Asadov H.H., Mammadova E.A., Danilov Y.G.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.vnzsvfu.ru/jour/article/view/130

Пространственное разрешение обычно понимается как способность различить рядом стоящие пиксели на поверхности. Вместе с тем, если поверхность гомогенна, возможно потребуется дополнительный признак гомогенности для подтверждения факта равенства оценок пикселей.

В статье рассмотрена возможность формирования новой экстремальной спектральной сигнатуры, характеризующей степень температурной гомогенности поверхности земляной поверхности на базе измерения поверхностной температуры спутниковыми средствами. Температурно-гомогенным участком принято называть те участки, в которых яркостная температура на верхней границе (TC) атмосферы не зависит от излучательности. Вместе с тем, равенство ТС(Е) = С; С = const возможно в двух случаях: (а) если Е изменяется от Еmin до Еmax, однако, TC при этом не изменяется; (б) если E неизменяется и равно постоянной величине то TC также не изменяется. Предложен метод оценки температурной однородности исследуемой поверхности земли. Сформирован новый показатель температурной однородности исследуемых участков земной поверхности. С применением метода вариационной оптимизации показано, что если яркостная температура на верхней границе атмосферы постоянна в принятых пределах излучательности исследуемого участка, то предлагаемый показатель гомогенности достигает максимума при некотором принятом ограничительном условии. При условии соблюдения этого ограничения факт максимума принятого показателя может быть использован в качестве признака температурной однородности участка.

Spatial resolution is usually understood as the ability to distinguish nearby pixels on a surface. At the same time, if the surface is homogeneous, an additional sign of homogeneity may be required to confirm the fact of equality of pixel estimates. The article considers the possibility of forming a new extreme spectral signature characterizing the degree of temperature homogeneity of the surface of the Earth’s surface based on the measurement of surface temperature by satellite means. A temperature-homogeneous area is usually called those areas in which the brightness temperature at the upper boundary of the atmosphere does not depend on the emissivity, i.e. the TC(E) function is equal to a constant value. However, the equality TC(E)=C; C=const is possible in two cases: (a) if E changes from E_min to E_max, however, TC does not change;(b) if E is unchanged and is equal to a constant value, then TC also does not change. A method for estimating the temperature homogeneity of the studied surface of the earth is proposed. A new indicator of the temperature uniformity of the studied areas of the Earth’s surface has been formed. Using the variational optimization method, it is shown that if the brightness temperature at the upper boundary of the atmosphere is constant within the radiance of the studied area then the proposed new indicator reaches a maximum with the some accepted restriction. The fact of maximum of newly accepted indicator can be used as a sign of the temperature uniformity of the site.

температурная однородностьтепловые потокиподстилающая поверхностьверхняя граница атмосферыдистанционное зондирование Землиинфракрасный сенсорLandsatспектральная радиацияспектральная сигнатураспектрорадиометрэвапотранспирацияtemperature uniformityheat fluxesunderlying surfaceupper boundary of the atmosphereEarth remote sensinginfrared sensorLandsatspectral radiationspectral signaturespectroradiometerevapotranspirationReferencesLi Z.L., Tang B.H., Wu H., Ren H., Yan G., Wan Z., Trigo I.F., Sobrino J.A. Satellite-derived land surface temperature: current status and perspectives// Remote Sens. Environ. – 2013. – vol. 131. – P. 14-37.Li Z.L., Tang B.H., Wu H., Ren H., Yan G., Wan Z., Trigo I.F., Sobrino J.A. Satellite-derived land surface temperature: current status and perspectives// Remote Sens. Environ. – 2013. – vol. 131. – P. 14-37.Barsi J.A., Barker J.L., Schott J.R. An atmospheric correction parameter calculator for a single thermal band earth-sensing instrument // In processdings of the 2003 IEEE International Geoscience and Remote Sensing Semposium. IGARSS 03. Melbourne, Australia. 21 – 25 July 2003. – vol. 5. – P. 3014-3016.Barsi J.A., Barker J.L., Schott J.R. An atmospheric correction parameter calculator for a single thermal band earth-sensing instrument // In processdings of the 2003 IEEE International Geoscience and Remote Sensing Semposium. IGARSS 03. Melbourne, Australia. 21 – 25 July 2003. – vol. 5. – P. 3014-3016.Tang H., Li Z.L. Introduction // In quantitative remote sensing in thermal infrared. – Springer: Germany, 2014. – P. 1-4.Tang H., Li Z.L. Introduction // In quantitative remote sensing in thermal infrared. – Springer: Germany, 2014. – P. 1-4.Li Z.L., Wu H., Wang N., Qiu S., Sobrino J.A., Wan Z., Tang B.H., Yan G. Land surface emissivity retrieval from satellite data // Int. J. Remote Sens. – 2013. – vol. 34. – P. 3084-3127.Li Z.L., Wu H., Wang N., Qiu S., Sobrino J.A., Wan Z., Tang B.H., Yan G. Land surface emissivity retrieval from satellite data // Int. J. Remote Sens. – 2013. – vol. 34. – P. 3084-3127.Walker J.J., De Beurs K.M., Wynne R.H., Gao F. Evaluation of landsat and MODIS data fusion products for analysis of dryland forest phenology // Remote Sens. Environ. – 2012. – vol. 117. – P. 381-393.Walker J.J., De Beurs K.M., Wynne R.H., Gao F. Evaluation of landsat and MODIS data fusion products for analysis of dryland forest phenology // Remote Sens. Environ. – 2012. – vol. 117. – P. 381-393.Copertino V.A., Di Pietro M., Scavone G., Telesca V. Comparison of algorithms to retrieve land surface temperature from Landsat-7 ETM+IR data in the Basilicata Ionian band // Tethys. – 2012. – vol. 9. – P. 25-34.Copertino V.A., Di Pietro M., Scavone G., Telesca V. Comparison of algorithms to retrieve land surface temperature from Landsat-7 ETM+IR data in the Basilicata Ionian band // Tethys. – 2012. – vol. 9. – P. 25-34.US Geological Survey Landsat Missions. [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://www.usgs.gov/core-science-systems/nli/landsat/landsat-5?qt-science_support_page_related_con=0#qt-science_support_page_related_con (дата обращения: 12.09.2021).US Geological Survey Landsat Missions. [Jelektronnyj resurs]. – Rezhim dostupa: https://www.usgs.gov/core-science-systems/nli/landsat/landsat-5?qt-science_support_page_related_con=0#qt-science_support_page_related_con (data obrashhenija: 12.09.2021).US Geological Survey Landsat Missions. [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://www.usgs.gov/core-science-systems/nli/landsat/landsat-7?qt-science_support_page_related_con=0#qt-science_support_page_related_con (дата обращения: 12.09.2020).US Geological Survey Landsat Missions. [Jelektronnyj resurs]. – Rezhim dostupa: https://www.usgs.gov/core-science-systems/nli/landsat/landsat-7?qt-science_support_page_related_con=0#qt-science_support_page_related_con (data obrashhenija: 12.09.2020).US Geological Survey Landsat Missions. [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://www.usgs.gov/core-science-systems/nli/landsat/landsat-8?qt-science_support_page_related_con=0#qt-science_support_page_related_con (дата обращения: 12.09.2020).US Geological Survey Landsat Missions. [Jelektronnyj resurs]. – Rezhim dostupa: https://www.usgs.gov/core-science-systems/nli/landsat/landsat-8?qt-science_support_page_related_con=0#qt-science_support_page_ elated_con (data obrashhenija: 12.09.2020).Guillevic P., Göttsche F., Nickeson J., Hulley G., Ghent D., Yu Y., Trigo I., Hook S., Sobrino J.A., Remedios J., Roman M., Camacho F. Land surface temperature product validation best practice protocol version 1.1 // Good Practices for Satellite-Derived Land Product Validation. Land Product Validation Subgroup. – 2018. – vol. 58, DOI:10.5067/doc/ceoswgcv/lpv/lst.001.Guillevic P., Göttsche F., Nickeson J., Hulley G., Ghent D., Yu Y., Trigo I., Hook S., Sobrino J.A., Remedios J., Roman M., Camacho F. Land surface temperature product validation best practice protocol version 1.1 // Good Practices for Satellite-Derived Land Product Validation. Land Product Validation Subgroup. – 2018. – vol. 58, DOI:10.5067/doc/ceoswgcv/lpv/lst.001.Avdan U., Jovanovska G. Algorithm for automated mapping of land surface temperature using LANDSAT 8 satellite data // J. Sensors. – vol. 2016. – 8 p., DOI:10.1155/2016/1480307.Avdan U., Jovanovska G. Algorithm for automated mapping of land surface temperature using LANDSAT 8 satellite data // J. Sensors. – vol. 2016. – 8 p., DOI:10.1155/2016/1480307.US Geological Survey Using the USGS Landsat Level-1 data product. [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://www.usgs.gov/core-science-systems/nli/landsat/using-usgs-landsat-level-1-data-product (дата обращения: 25.07.2021).US Geological Survey Using the USGS Landsat Level-1 data product. [Jelektronnyj resurs]. – Rezhim dostupa: https://www.usgs.gov/core-science-systems/nli/landsat/using-usgs-landsat-level-1-data-product (data obrashhenija: 25.07.2021).Qin Z., Karnieli A., Berliner P. A mono-window algorithm for retrieving land surface temperature from landsat TM data and its application to the Israel – Egypt border region // International Journal of Remote Sensing. – 2010. – vol. 22(18). – P. 3719-3746.Qin Z., Karnieli A., Berliner P. A mono-window algorithm for retrieving land surface temperature from landsat TM data and its application to the Israel – Egypt border region // International Journal of Remote Sensing. – 2010. – vol. 22(18). – P. 3719-3746.Carlson T.N., Ripley D.A. On the relation between NDVI, fractional vegetation cover, and leaf area index // Remote Sens. Environ. – 1997. vol. 62. -P. 241-252, DOI:10.1016/S0034-4257(97)00104-1.Carlson T.N., Ripley D.A. On the relation between NDVI, fractional vegetation cover, and leaf area index // Remote Sens. Environ. – 1997. vol. 62. -P. 241-252, DOI:10.1016/S0034-4257(97)00104-1.Sobrino J.A., Jimenez-Munoz J.C., Paolinin L. Land surface temperature retrieval from LANDSAT TM5 // Remote. Sens. Environ. – 2004. – vol. 90. – P. 434-440, DOI:10.1016/j.rse.2004.02.003.Sobrino J.A., Jimenez-Munoz J.C., Paolinin L. Land surface temperature retrieval from LANDSAT TM5 // Remote. Sens. Environ. – 2004. – vol. 90. – P. 434-440, DOI:10.1016/j.rse.2004.02.003.Rouse J.W., Haas R.H., Schell J.A., Deering D.W. Monitoring Vegetation Sestems in the Great Plains with ERTS // NASA: Washington, DC, 1974. – Pp. 309-317.Rouse J.W., Haas R.H., Schell J.A., Deering D.W. Monitoring Vegetation Sestems in the Great Plains with ERTS // NASA: Washington, DC, 1974. – Pp. 309-317.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.