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Title:
METHOD AND SYSTEM FOR OBTAINING AND AUTOMATICALLY ANALYSING FIELD AND VALIDATION DATA AND/OR CALIBRATING SATELLITE PRODUCTS BY MEANS OF SAID FIELD DATA
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2019/175455
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a method which includes: acquiring simultaneous satellite and field data relating to a single region, by means of a satellite radiometer and a field radiometer that moves between different zenith and azimuth angle positions. The zenith angle of the field radiometer (10) is positioned by: using control commands corrected with zenith angle position data obtained by means of a zenith angle position sensor (11); calculating and comparing the temperature of the terrestrial surface and the amount of precipitable water vapour contained in the atmosphere by detecting errors in the measurements obtained by the satellite radiometer and recalculating the calibration equations thereof; and calculating uncertainties in the satellite products by means of a validation method.

Inventors:
NICLOS CORTS, Raquel (UNIVERSITAT DE VALÈNCIA, Avda. Blasco Ibáñez 13, Valencia, 46010, ES)
VALIENTE PARDO, José Antonio (FUNDACIÓN DE LA COMUNITAT VALENCIANA CENTRO DE ESTUDIOS AMBIENTALES DEL MEDITERRÁNEO, Parque TecnológicoC/ Charles R. Darwi, 14 Paterna, 46980, ES)
Application Number:
ES2019/070155
Publication Date:
September 19, 2019
Filing Date:
March 08, 2019
Export Citation:
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Assignee:
UNIVERSITAT DE VALENCIA (Avda. Blasco Ibáñez 13, Valencia, 46010, ES)
FUNDACIÓN DE LA COMUNITAT VALENCIANA CENTRO DE ESTUDIOS AMBIENTALES DEL MEDITERRÁNEO (Parque Tecnológico, C/ Charles R. Darwin 14, Paterna, 46980, ES)
International Classes:
G01W1/18; G01K11/00; H01J3/00
Domestic Patent References:
WO1998027644A11998-06-25
Foreign References:
US20040079870A12004-04-29
US5354987A1994-10-11
Attorney, Agent or Firm:
TORNER, LASALLE, Elisabet (Gran Via de les Corts Catalanes, 669 bis 1r 2a, Barcelona, 08013, ES)
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Claims:
BEIVINDICACIQNES

1 , Método de obtención y análisis automático de datos de campo y de validación y/o calibración de productos satelfíaíes mediante dichos datos de campo que consta de las siguientes etapas;

s a) obtención de medidas radiométricas satelitales relativas a una región de la superficie terrestre, mediante ai menos un satélite dotado de un radiómetro sateütaí con bandas en e! infrarrojo térmico;

b) adquisición de medidas radíométrícas dé campo simultáneas a tas medidas radiomét icas sáfeteles y relativos a: esa misma región de la superficie terrestre

10 mediante ai menos una estación de medición automática emplazada en dicha región de la superficie terrestre, dicha estación de medición incluyendo un radiómetro de campo (10) con bandas en el infrarrojo térmico que obtiene medidas radiométncas independientes en diferentes posiciones angulares azimutales en 360s a: la redonda, y en diferentes posiciones angulares cenitales en píanos verticales:;

15 c) cálculo, medíante ai menos un dispositivo de cálculo dé linos parámetros atmosféricos que incluyen: ja temperatura superficial terrestre, calculados a partir de tas medidas radiométricas: satelitales obtenidas de la etapa a) produciendo productos satelitales, y calculados a partir de tete medidas radíométrícas de campo obtenidas de la etapa b) produciendo datos de campo;

20 d) comparación entre la temperatura superficial terrestre calculada a partir de las mediciones radíométrícas satelitales: la temperatura superficial terrestre calculada a partir de las mediciones radiométncas de campo obtenidas en la etapa c), validando los cálculos de obtención die los productos satelitales y/o detectando discrepancias entro los productos satelitales y ios datos de campo;

as e) calcular, mediante dicho al menos un dispositivo de cálculo, ecuaciones de calibración aplicables a los productos satelitales en términos de radiancia en el fecho de la atmósfera para la corrección de ios errores sistemáticos y/o aleatorios en las medidas radiométricas satelitales y/o márgenes de error de ios productos satelitales; en donde la estación de medición automática incluye el radiómetro de campo (10) unido de 30 forma articulada a un soporte rotativo (20): que a su vez está unido de forma articulada a un soporte fijo (30), estando el soporte rotativo (20) y e! radiómetro da campo (10) accionados mediante un servomotor cenital (SC) y un servomotor azimutal (SA) controlados por un dispositivo de controi configurado para accionar dichos servomotores cenital (SG) y azimutal :{SA) para posícionar ei soporte rotativo (20) y el radiómetro de campo (10) en dichas diferentes posiciones angulares cenitales y en diferentes posiciones angulares azimutales, para ia obtención de datos de campo;

caracterizado porque el método incluye además ¡as siguientes etapas;

detectar datos de posición angular ceoítai del radiómetro de campo (10) medíante un sensor de posición angular cenital (11 ) en cada una de las posiciones angulares cenitales de ia «t a b);

realizar el posicionado angular cenital del radiómetro de campo (10) en cada una de las posiciones angulares cenitales de la etapa b) mediante un accionamiento preciso de! servomotor cenital (SC) con órdenes de control emitidas por el dispositivo de control corregidas con ios datos del posicionado angula cenital previo obtenidas de! sensor de posición angular cenital (11:);

calcular,: mediante dicho ai menos un dispositivo de cálculo, la cantidad de vapor de agua precipítable contenida en ia atmósfera en dicha región de la superficie terrestre a partir de! análisis de la variación: de las diferentes lecturas obtenidas por el radiómetro de campo (10) en diferentes posiciones: angulares cenitales y posiciones angulares azimutales dentro del hemisferio celeste en: condiciones de ausencia de nubes; y

utiliza dicha cantidad de vapor de agua precipítable calculada en el cálculo de las temperaturas superficiales terrestres en la etapa c).

2. Método según reivindicación 1 en donde el dispositivo de cálculo detecta la ausencia de nubes en el hemisferio celeste mediante el cálculo de un valor relativo a la presencia de pubes en la atmósfera én dicha región dé ia superficie terrestre inferior a un umbral preestablecido a partir del análisis de la variación angular de las diferentes lecturas obtenidas por el radiómetro de campo (10) en diferentes posiciones angulares cenitales y posiciones angulares azimutales dentro del hemisferio celeste.

3. Método según reivindicación 1 o 2 en donde el método se :ap!ioa tanto de día como de noche.

4. Método según reivindicación t, 2 o 3 en donde la separación angular entre cada una de las diferentes posiciones angulares cenitales y/o entré cada una de las diferentes posiciones an ulares: azimutales en las que se realizan las lecturas def radiómetro de campo (10) es una separación angular uniforme.

5. Método según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, un donde la separación angular éntre fas diferentes posiciones angulares cenitales y/o entre las diferentes posiciones angulares azimutales en las que se realizan las lecturas del radiómetro de campo (10) es igual o menor a la amplitud del cono da visión del radiómetro de campo ( i 0).

8- Método según una cualquiera dé (as reivindicaciones anteriores, en donde el número total de posiciones angulares: cenitales es de doce con separación angular séleccicñáble mientras que el número de posiciones azimutales es de diez con separación angular equidistante,

7, Método según una cualquiera de fas reivindicaciones anteriores, en donde la adquisición de los datos de campo en todas las posiciones angulares cenitales y azimutales se realiza en menos de 15 minutes:.

8, Método segú una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde entre lecturas del radiómetro de campo {TQ) en distintas posiciones angulares cenitales y/o azimutales consecutivas pasan al menos 3 segundos,

9. Método según una cualquiera de las réívmdtca Qnes anteriores, en donde la temperatura superficial terrestre:, la ausencia de nubes y la cantidad de vapor de agua precipitabíe en la atmósfera son calculados por el dispositivo de cálculo mediante la aplicación de algoritmos a los datos obtenidos por el radiómetro de campo (10).

10, Método según una: cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde el posicionado angular cenital y azimutal preciso del radiómetro de campo {10) se realiza mediante las etapas de;,

* accionar ei servomotor cenital (SC) controlado por el dispositivo de control para posícíonar el radiómetro de campo {10) en una posición: angular Genital preestablecida;

® detectar datos de posición angular cenital del radiómetro: de campo (10) medíante un sensor de posición angular cenital ( I I) configurado para detectar una posición angular cenital del radiómetro de campo {10);

• comunicar la posición angular cenital detectada a! dispositivo de control,

· detectar, por parte de dicho dispositivo de control mediante el análisis de la posición angular cenital detectada, desviaciones angulares de! radiómetro de campo

(10) respecto a la posición angular cenital preestablecida; » accionar el servomotor cenital (SG) controlado por ef dispositivo de control para realizar una corrección sobre la próxima posición angular cenital del radiómetro de campo (10} corrigiendo mediante las desviaciones detectadas. 11 . Sistema de obtención y análisis automático de datos de campo y de validación y/o calibración de productos satelitaies mediante dichos datos de campo que aplica el método de una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, el sistema incluyendo:

® al menos una estación de medición automática, emplazada en una región de la superficie terrestre, que Incluye un: radiómetro de campo (10) con bandas:: en el infrarrojo térmico que obtiene medidas radiométricas de campo independientes en diferentes posiciones angulares azimutales en 360a a la: redonda, y en diferentes: posiciones angulares cenitales e planos verticales, para la obtención de datos de campo;

:aí menos un dispositivo de cálculo configurado para calcular unos parámetros atmosféricos que incluyen la temperatura superficial terrestre a partir cié las medidas: radiométricas de campo, produciendo datos de campo, y para comparar: esos datos de campo con productos satelitaies que incluyen: la temperatura superficial terrestre: calculados a partir de medidas radiométricas sateílíales, para la validación y/o calibración do los productos satelitaies;;

en donde la estación de medición automática incluye el radiómetro de campo {10) unido de forma articulada a un soporte rotativo (20) que a su vez esta unido de forma articulada a un soporte fijo {30), estando el soporte rotativo {20} y el radiómetro de campo (10) accionados mediante un servomotor cenital (SC) y un servomotor azimutal (SA) controlados por un dispositivo de control configurado para accionar dichos servomotores cenital (SC) y azimutal (SA) para: posicioñar el soporté rotativo (20) y el radiómetro de: campo (10) en dichas diferentes posiciones angulares cenitales y en diferentes posiciones angulares azimutales, para la obtención de datos de campo;

caracterizado porque la colación de medición automática incluye

un sensor do posición angular cenital (11 ) configurado para detectar una posición angula cenital de! radiómetro de campe (10) y para comunicar la posición angula cenital detectada á! dispositivo de control;

y en donde el dispositivo de control está configurado para ía corrección precisa de dicha posición angular cenital de! radiómetro de campo (10) en respuesta a la posición angula cenital detectada por él sensor de posición angular cenital 1 mediante el accionamiento preciso de ai menos él servomotor cenital (SC).

12. Sistema según reivindicación 11 errdonde el sensor de posición angular cenital (ti) es un aceierómetro de dos ejes unido a! radiómetro de campo para la detección de su posición respecto a la vertical definida por la gravedad.

Description:
BeSCffiPGION

MÉTODO Y SISTEMA DE OBTENCIÓN Y ANÁLISIS AUTOMÁTICO DE DATOS DE CAMPO Y DE VALIDACIÓN Y/O CALIBRACIÓN DE PRODUCTOS SATELITALES MEDIANTE

DICHOS DATOS DE CAMPO

Campo de la técnica

La presente invención concierne a un método y un sistema de obtención y análisis automático de datos de campo y de validación y o calibración de productos sateíitales mediante dichos datos de campo, ; siendo ios datos de campo parámetros atmosféricos, que incluyen ia temperatura superficial, obtenidos a partir de cálculos realizados sobre unas mediciones radiornétríeas de campo obtenidas en una región de la superficie terrestre mediante una estación de medición automática que incluye un radiómetro de campo con bandas en: el infrarrojo térmico, y siendo jos productos sateiitaíes parámetros atmosféricos, que incluyen l temperatura superficial terrestre, : obtenidos a partir de cálculos realizados sobre unas mediciones radiómétñcas sateíitales, obtenidas mediante un radiómetro sateíít í con bandas en el infrarrojo térmico, de esa misma región de ia superficie terrestre,

Es decir que en base a mediciones de datos de campo tomados en una región de la superficie terresíre se puede calibrar un radiómetro satelita! integrado en un satélite que tome datos sateíitales de esa misma región de la superficie terrestre, y/o se pueden valida productos sateíitales obtenidos por medio de algoritmos que hacen uso de estos datos sateíitales estableciendo para ello el valo de ia incertidumbre ds dichos productos: sateíitales.

Estado de la técnica

Para lá toma de mediciones radioméíricas se suelen utilizar goniómetros, pero éstos: son instrumentos voluminosos y dé tedioso manejo, con So que no pueden usarse para la adquisición autónoma continuada en campo.

Se conoce un goniómetro que permite medidas de una muestra bajo diferentes ángulos de observación:, sin embargo su manejo: és igualmente manual y muy aparatoso, por lo que no puede considerarse como autónomo y no puede ser emplazado de forma permanente en campo ai requerir supervisión constante.

Un goniómetro similar sé conoce a través de ia publicación en Sandmeier & liten (2:009, IEEE Transactions on Geoscience and Remóte Setsing, voi. 37), que también cuenta con unas dimensiones de 4m x 2m, lo que ¡o dificulta su instalación en ciertas ubicaciones remotas, siendo además un aparato sin capacida autónoma, También existen seguidores solares: que permiten un seguimiento cenital de la irradiancia solar directa, aunque estos disponen del eje del motor orientado con un ángulo Igual a la latitu en la qué se instóla y miden bajo ciertos ángulos cenitales celestes en ese plano. Estos sistemas 00 permiten un barrido completo de los hemisferios celeste y terrestre y no S contemplan la instalación dé un radiómetro térmico en ellos.

Diferentes empresas los comercializan, pero no disponen de sistemas similares al que se propone en esta patente para la medida mediante radiometría térmica angular,

Se conoce la publicación Remóte Sens, 2015, 7, 15269-15294“An Autonomous System ip Take Angular Thermal-infrared Measurements for Validating Sateilile Products” de ios 10 autores Raquel Nidos, José A. Valiente, Mafia J < Barbera and César Coll.

En este documento se describe una estación de medición automática y móvil capaz de tomar mediciones radíométrícas en cualquier posición anguiar cenital y azimutal mediante un solo radiómetro,

Sin embargo la solución descrita en este documento ofrece datos radíométricos angulares Ifí con un margen de error debido a que la posición angular cenital de! radiómetro de campo no es suficientemente pretísa (tal y corno se indica en la página 5). Las íhcertídümtores en el posíeionamiento angular de: dicha solución conllevan, por ejemplo, incertidumbres: en el cálculo de la cantidad de vapor de agua preeipitable, obtenidas a partir de ¡as lecturas de dicho radiómetro de campo, de hasta 0,5 o .

0 La presente invención representa una mejora de la solución descrita en ese documento, por ejemplo mejorando el posieionamiento angular, lo que conlleva poder alcanzar inceríidurnbres en la cantidad de vapor de agua preeipitable dé 0, 1 ern debido a dicho posicionamiento.

Se conocen también otras publicaciones que proponen métodos de cálculo y sistemas para 5 la obtención de la cantidad de vapor de agua preeipitable (TPW de sus siglas en inglés, total preeipitable water, equivalente ai total column water vapor, TGWV) a utiliza en una calibración o validación de datos sateiítales, peio todas ellas adolecen de varias deficiencias, corno que requieren adicionaímente de una placa difusora reflectante I baba a en oro y por lo tanto de alto coste, que no permiten una lectura continua de dicho parámetro 30 atmosférico porque son técnicas de medida manuales, que no permiten la obtención de dicho parámetro atmosférico mediante medidas angulares de un único radiómetro de medida en la región espectral del infrarrojo térmico (TIR ' í porque miden la irradiancia directa solar en el infrarrojo cercano o porque utilizan múltiples radiómetros que pueden proporcionar distintas mediciones, que no permiten la obtención de dicho parámetro atmosférico durante la noche porque miden en eí espectro sotar, o que no permiten deducir la ausencia total de nubes en et hemisferio celeste a partir de las lecturas del r adiómetro T1R de campo porque únicamente realizan medidas en Sa dirección dé iluminación solar. Un listado de antecedentes que conllevan todas estas deficiencias aquí reseñadas serían las siguientes publicaciones más representativas :

TÍTULO: "Estimation of atmospheric water vapour contení from direct measurements of radiance in the thermaí infrared región”, REF. EEVÍSTA/Ü8RO: ' ‘Remóte Sensing Leítérs. Voiume 3, 2012 - issue 1. Pages 31 -38", AUTORES/AS: Vicente García-Santos, Joan Miguel Gaíve, Enrió Valor, Vicente Gaselles & César Coil.

TÍTULO:“Columnar water vapour réinváis from ultifiíter rotaíing shadow and radiométer data”. REF REVISTA/LIBRO: “Journal oí Geophysical Research; 114 (2000)7 AUTORES/AS; Aiexandrov, M.D., Schmicf, EL, Turner, D.D., Cairos, B. s Dinas, V., Lacis, AA, Gutrnan, S,L, Wstwater F.R., Smírnov, A.. Eílers, J.

TÍTULO:“Water vapor column abundance retri váis duríng FIFE", REF REVISTA/LIBRO: “Journal of Geophysjcaí Research” Aímospberes, 199?, 97 {DI 7), 18759-1S768, ÁUTORES/AS: Caroí J. Bruegge, James E. Corte!, Robert O. Oreen, Jack S. Margoíls, Ronaíd Q, Hol : Geoff Toon.

TÍTULO: “Precipitable water estimation from high-resGlution splít window radiance measurements”, REF REVISTA/LIBRO: J. ÁppL Meteon, 29, 851-865. AUTORES/AS: Jedlovec G. J. (1990).

Breve descripción dé la invención

La presente invención concierne, de acuerdo con un primer aspecto de la misma, a un método de obtención y análisis automático de datos de campo y de validación y/o calibración de productos saíefiiaies mediante dichos datos de campo:.

Los datos de campo son aquellos datos relativos a parámetros atmosféricos obtenidos directa o indirectamente medíante una estación de medición automática emplazada en una reglón de la superficie terrestre que incluye un radiómetro de campo con bandas en ei infrarrojo térmico que obtiene medidas radíométncás de campo.

Los producios saíelitates son datos relativos a parámetros atmosféricos derivados de medidas radiométricas satelitales obtenidas por satélites dotados de radiómetros satelítaíes con bandas en ei infrarrojo térmico. La validación de dichos productos sateiííaíes consiste en comprobar la precisión de esos productos satelitales mediante su comparación con datos de campo, siendo ios productos sateíiíates y ios datos de campo comparados obtenidos en relación a una misma reglón terrestre, permitiendo establecer márgenes de error de los productos satsiítaíes analizados La : calibración de dichos productos satelitales consiste en producir ecuaciones de calibración aplicables a los datos satelitales pára la corrección de ios errores sistemáticos y/o aleatorios en las medidas obtenidas por el radiómetro sateiitai, siendo dichas ecuaciones: producidas en base al análisis: de validación de los productos saíeiiíáles.

Se entenderá que un radiómetro es un sensor basado en la obtención de datos en bandas espectrales en el infrarrojo térmico (TIR segú sus siglas en inglés), Dichos radiómetros típicamente tienen un campo de visión o cono de visión que delimita ¡a región de donde capturan la información.

El tratamiento mediante algoritmos tanto de los datos de campo co o de los productos satelitales permite obtener parámetros atmosféricos de la región de la superficie terrestre analizada.

El método propuesto consta de las siguientes etapas, en sí soñ conocidas:

a) obtención dé medidas radiométrícas satelitales relativas a una región de la superficie terrestre, medíante ai menos un; satélite dotado de un radiómetro sateiitai con bandas en el infrarrojo térmico;

b) adquisición de medidas radíométricas de campo simultáneas a las medidas radíoméirreas satelitales y relativos a esa misma región de la superficie terrestre medíante a! menos una estación de medición automática emplazada en dicha regió de 5a superficie terrestre, dicha estación incluyendo un radiómetro de campo con bandas en el infrarrojo térmico: que obtiene medidas radiométrícas independientes en diferentes posiciones angulares azimutales en 360 2 á la redonda, y m diferentes posiciones angulares cenitales en pianos verticales;

G) cálculo, mediante al menos un dispositivo de cáícuio, de unos : parámetros atmosféricos que incluyen ia temperatura superficial terrestre, calculados a partir dé las rn ed idas radiométrícas sateiitai es obte nidas de la etapa a) produci endo productos satelítaíes, y calculados a partir de las medidas radiométrícas de campo obtenidas de la etapa b) produciendo datos de campo;

d) comparación entre ia temperatura superficial terréstre calculada a partir de fas mediciones radiométrícas satelitales y la temperatura superficial terrestre calculad a partir de las mediciones radiométricas de campo obtenidas en la etapa c), validando io cálculos de obtención dé los: productos satelitales y/o detectando: discrepancias entre los productos satelitales y ¡os datos da campo;

é) calcular, mediante el dispositivo de cálculo que es al menos uno, ecuaciones de calibración aplicables a los productos satelitales en términos de radiancia en el techo de la atmósfera para la corrección de los errores sistemáticos y/o aleatorios en las medidas radiométricas satelitales y/o márgenes de: error de los productos satelitales; la citada estación de medición automática permanecerá fijada en u punto durante la to a de mediciones, e incluirá un radiómetro de campo que se utilizará para obtener múltiples medidas radiométricas utilízabies para el cálculo de los datos de campo, cada medida radiométrica correspondiente a una posición azimutal concreta y a una posición cenital concreta de dicho radiómetro de campo. Por lo tanto cada medida radiométrica obtenid corresponderá a una región def hemisferio celeste o terrestre visible desde la posición deja estación de medición automática, y preferiblemente en conjunto proporcionarán datos de campo de todo el hemisferio celeste y terrestre visible: desde dicha posición.

A fin de asegurar que todas las mediciones de campo de la estación de medición se realizan e idénticas circunstancias, la estación de medición dispone de un único radiómetro de campo que se desplaza logrando diferentes posiciones angulares azimutales y cenitales para tomar cada uno de ¡os múltiples datos de campo. SI se utilizaran múltiples radiómetros de campo existida el riesgo de que éstos tuvieran respuestas no perfectamente comparables como consecuencia de las íncertidumbres inherentes asociadas a sus distintas curvas dé calibración.

También és recomendable emplazar la estación de medición automática en una región de la superficie terrestre térmicamente homogénea, es decir que alrededor de esa estación el terreno tenga unas condiciones lo más regulares posibles, por ejemplos monocultivos o paisajes naturales homogéneos.

Para la comparación es tambié necesario que las medidas radiométricas satelitales y fas medidas radiométricas de campo se obtengan de forma simultánea, es decir ambas dentro de un margen temporal durante: el cual las condiciones térmicas no varían, por ejemplo dentro de una franja temporal de diez minutos.

Para lograr dicho desplazamiento del radiómetro de campo se propone que el radiómetro de campo esté unido de forma articulada a un soporte rotativo qué a su vez está unido de forma articulada a un soporte fijo, estando el soporte rotativo y el radiómetro de campo accionados mediante un servomotor cenital y un servomotor azimutal controlados por un dispositivo de control configurado para accionar dichos servomotores cenital y azimutal para pósictonaf el soporte rotativo y el radiómetro de campo en dichas diferentes posiciones angulares cenitales y en diferentes posiciones angulares azimutales, para la obtención de datos e S campo.

El servomotor cenital provocaré un giro vertical del radiómetro de campo, modificando su posición angular cenital, mientras -que el servomotor azimutal producirá una rotación del radiómetro en un piano horizontal, modificando su posición angular azimutal.

Típicamente el soporte rotativo estará unido al soporte fijo mediante un árbol de eje vertical, ID permitiendo su giro alrededor de un plano horizontal accionado por el servomotor azimutal. A su vez el radiómetro de campo estará unido al soporte rotativo mediante un árbol de eje horizontal, permitiendo su giro alrededor de un plano vertical accionado por e! servomotor cenital, aunque una construcción inversa es también plausible.

Dicha estación automática permitirá obtener datos de campo de todo el hemisferio celeste y 15 también terrestre a parti de ios cuales se puede calcular la temperatura superficial terrestre en la región de la superficie terrestre donde se emplaza, así como otros parámetros atmosféricos.

El presente método propone además, de un modo no conocido, las siguientes etapas:

* detectar datos de posición angular cenital del radiómetro de campo mediante un 20 sensor de posición angular cenital en cada una de tas posiciones angulares cenitales de ia etapa b);

o realizar ei posicionado angular cenital dei radiómetro de campo en cada Una de ias posiciones angulares cenitales de la etapa fe) mediante un accionamiento preciso dei servomotor cenital con órdenes de control emitidas por el dispositivo de control 25 corregidas con los datos dei posicionado angular cenital obtenidas del sensor de posición angular cenital;

calcular, mediante dicho al menos un dispositivo de cálculo, ía cantidad de vapor de agua precipitábie contenida en ia atmósfera en dicha región de la superficie terrestre a partir del análisis de ia variación de las diferentes edidas: radiométricas de campo 30 obtenidas por el radiómetro de campo en diferentes posiciones angulares cenitales posiciones angulares azimutales dentro del hemisferio celeste en ausencia de nubes;

• introducir dicha cantidad de vapor de agua precipitábie calculada en el cálculo de la temperatura de la superficie terrestre en íé etapa c). La detección de la posición angular cenital del radiómetro de campo permite que él dispositivo de control rectifique las órdenes de control del servomotor cenital para asegurar un posícíonado mucho más preciso del radiómetro de campo, mejorando las posibles desviaciones La precisión de la posición angula cenital del radiómetro de campo es esencial para garantizar la posterior utili ación de ios datos de campo obtenidos en el proceso de detección nubosa y cálculo de vapor de agua precipítable.

Se lia comprobado que en promedio, la corrección de ia posición angular cenital propuesta, permite reducir el error en el posicionamiento angular cenital del radiómetro e campo desde los aproximadamente 0.6° en promedio, y con diferencias máximas : de hasta 2 o , como se venía obteniendo durante el estado previo y observándose además ciertas derivas diurnas, hasta un erro de aproximadamente los 0 3 ® de forma más constante, como se obtiene con la aplicación de la presente invención. Esta mejora en el posicionado cenital permite alcanzar incertidumbres en él cálculo do la cantidad de vapor de agua precipiíabte, TPW, de asta ±0,1 cm.

La automatización de la estación de medición permite una obtención continuada de datos de campo, y además la mejora de la precisión angular cenital dé las medidas radlométricas de campo obtenidas: permite que dichas medidas radiom trieas de campo: puedan ser utilizadas para el cálculo preciso de la cantidad de vapor de agua precipítable contenida en la atmósfera en: condiciones de ausencia de nubosidad tanto en el período diurno como durante el periodo nocturno, en vez de disponer solamente de medidas puntuales obtenidas actualmente con otras metodologías.

El método que se propone para el cálculo de ia cantida de vapor de agua precipítable a partir de las medidas radlométricas de campo obtenidas con el radiómetro de campo es efectivo en condiciones de cielos sin nubes, y se basa en las siguientes: expresiones;

La primera ecuación relaciona la: radiancia atmosférica descendente L,¼m ( Q , f j en el infrarrojo térmico para una dirección específica del hemisferio celeste con la radiancia en el zénit, L, í (0 S ); mientras que la segunda ecuación relaciona: la Irradíancia hemisférica {Integración de ia Mam (&, f) en el hemisferio celeste) dividida por ir, Mam,f> , con la radiancia Ma CO 5 ). Estas expresiones son únicamente válidas en el caso de atmósferas planoparalslas, que se dan en cielos descubiertos de nubes.

Un ajuste sobre la primera ecuación utilizando ¡os datos; de campo obtenidos por el radiómetro de campo, es decir entre el (Q)} y Jn(cos{9)) para cada escaneo completo de ¡a estación de medición, permitiría obtener e! parámetro xi, dependiente dé la banda espectral de medida y de lias condiciones atmosféricas.

Dicho parámetro xi es dependiente de ía banda espectral de medida y de ¡as condiciones atmosféricas, principalmente de la cantidad : de vapor de agua: precipitable, ya que el vapor de agua es el máximo absorbente atmosférico en eí infrarrojo térmico.

Para la estimación dé la cantidad de vapor de agua precipitable, se ha establecido una

2 regresión cuadrática entre la cantidad de vapor de agua precipitable y el término ———

2 x f utilizando las variables atmosféricas simuladas con un modelo de transferencia tadiaííva a través de la atmósfera y una amplia base de datos de perfiles atmosféricos representativa a nivel mundial, de forma que ¡a regresión obtenida tenga validez global y, así, pueda utilizarse para cualquier emplazamiento de ubicación del dispositivo angular. Esta regresión nos dará el: siguiente método para la estimación : de la cantidad de vapor de agua precipitable (TRW según sus siglas en inglés);

Donde los términos o son los coeficientes numéricos obtenidos mediante Ja citada regresión cuadrática.

2

Así, obteniendo xi, y por tanto el término a partir de los datos de campo en posiciones angulares distintas medidas por e! radiómetro de campo en el hemisferio celeste se determina la cantidad de vapor de agua precipitable con la expresión anterior.

El dispositivo de cálculo también permite detectar la ausencia de nubes en él hemisferio celeste mediante el cálculo de un valor relativo a la presencia de nubes^ y su evaluación inferior a un umbral preestablecido, a partir del análisis de la variación de las diferentes mediciones radioroét ícas de campo obtenidas por él radiómetro: de campo en diferentes posiciones angulares cenitales y posiciones angulares azimutales dentro del hemisferio celeste.

En el caso de presencia parcial de nubes en el hemisferio celeste, la regresión lineal entré permite obtener un coeficiente dé correlación inferior al correspondiente al caso de ausencia dé nubes.

Este método dé detección de nubes usa este coeficiente de correlación r 2 sobre oí que establecer un valor límite para el caso dé cielos despejados. El valor limité en r establecían para cielos despejados en ja técnica de detección de nubes propuesta sería de 0,9. por debajo de este vaior no sería posible calcular la cantidad de vapor de agua precipitable, durante estos períodos no se calcularía hasta que no se restablecieran las condiciones de cíelo sin nubosidad,

Así pues e! tratamiento dé los datos de campo, que realiza ai menos un dispositivo decálculo, permiten calcular la temperatura sur-orficiai terrestre, la cantidad de vapor de agua precipitable cuando no hay nubes, e incluso opcionalmente también permite detectar automáticamente dicha presencia de nubes, todos ellos parámetros atmosféricos relativos a la región de la superficie terrestre donde se emplaza la estación de medición automática. Asimismo, a partir de los datos de temperatura süperfieíai terrestre obtenidos de las mediciones racliométricas de campo, junto con la cantidad de vapor de agua precipitable estimada, se podrá obtener una estimación de ja radiancia en el techo de la atmósfera medible con e! radiómetro satelitai sobre la reglón de la superficie terrestre.

El dispositivo de cálculo comparará ios datos de campo calculados a partir de las medidas radíoméírícas de campo con los productos satelítales calculados a partir de las medidas radíométncas sateiitaíes, De las diferencias detectadas entre dichos valores se podrán deducir errores sistemáticos y/o aleatorios en las mediciones obtenidas 1 por el radiómetro sateiitai, tanto en términos de radiancia en el techo de la atmósfera, en el método de calibración, como en términos de temperatura de la superficie terrestre, en el método de validación. Se podrán calcular ecuaciones de calibración aplicables a los productos sateiiíales que permitan corregir dichos errores sistemáticos y/o aleatorios mejorando así la precisión de los productos sateiitaíes Dichas diferencias detectadas también permiten detectar los márgenes de error existentes en: ios productos sateiiíales, consiguiendo así una validación o certificación de la exactitud de dichos productos sateiitaíes.

Según una realización de la invención la separación angular entre las diferentes posiciones angulares cenitales y/o entre las diferentes posiciones angulares azimutales en las que se IΌ realizan las mediciones de campo deí radiómetro de campo puede ser seleccionada ¡nicíáirnerite por él usuario, de modo que se cubra adecuadamente tanto el hemisferio terrestre como el celeste, podiendo ser uniforme,

Opcionalmente se propone que la separación angular entre las diferentes posiciones angulares cenitales y/o entre las diferentes posiciones angulares azimutales en las que sé realizan las lecturas del radiómetro sea Igual o menor a la amplitud del cono de visión del radiómetro:, por ejemplo estando comprendida éntre los 15 a y ios 22,5 a

En un ejemplo preferido el humero tota! de posiciones angulares cenitales será de doce con separación angular seleccionables, mientras que el número de posiciones azimutales será de diez con separaciones angulares equidistantes.

Se propone que la adquisición de los datos de campo en todas las posiciones anguiares cenitales y azimutales se realice, conjuntamente, en menos de 15 minutos.

Preferiblemente entre lecturas del radiómetro de campo en distintas; posiciones angulares cenitales y/o azimutales consecutivas pasan al menos: 2 segundos, y preferiblemente 4 segundos, dando tiempo a! radiómetro de cam o a estabilizarse tras su desplazamiento.

Igualmente se contempla que el posieionado angular cenital y azimutal preciso del radiómetro se realice mediante las etapas: de:

accionar el servomotor cenital controlado por él dispositivo de control para posiciona el radiómetro de campo en una positrón angular cenital preestablecida;

detectar datos de posición: angular cenital del radiómetro de campo mediante un sensor de posición angular configurado para detectar una posición angular cenital del radiómetro de campo respecto a la vertical;

comunicar la posición angular cenital detectada al dispositivo d control,

detectar, por parte de dicho dispositivo de control y mediante el análisis de la posición angular cenital detectada, : desviaciones angulares del radiómetro de campo respectóla la posición anguiar cenitaí preestablecida;

accionar el servomotor cenital controlado por él dispositivo de control para realizar una corrección sobre posición angular cenital del radiómetro de campo corrigiendo mediante las desviaciones detectadas.

Cuando se detecta un desviación se puede corregir inmediatamente la posición del radiómetro de campo antes de la toma de la siguiente medida radiométrica de campo, o puede corregirse la posición tras la toma de la siguiente medida radiométrica de campo ai realizar el siguiente desplazamiento del radiómetro de campo, incluyendo la corrección en ese desplazamiento.

De acuerdo con un segundo aspecto de la invención, ésta concierne a un sistema de obtención y análisis automático de datos de campó y de validación y/o calibración de productos satelitaies mediante dichos datos de campo.

El sistema propuesto incluye:

® al menos una estación de medición automática emplazada en una región de la superficie terrestre que incluye un radiómetro de campo con bandas en el infrarrojo térmico qué obtiene medidas radiométrícas de campo independientes en diferentes posiciones angulares azimutales en 360 s a la redonda, y en diferentes posiciones angulares cenitales en pianos verticales, para la obtención de datos de cafhpo

« ai menos: un dispositivo de cálculo configurado para calcular unos parámetros atmosféricos que Incluyen la temperatura superficial terrestre a partir de las medidas radiométrícas de campo, produciendo datos de campo, y para comparar esos datos de campo con productos satelitaies que incluyen la temperatura superficial terrestre calculados a partir de : medidas radíomátrícas satelitaies, para ía validación y/o : calibración de los productos satelitaies;:

en donde la estación de medición automática Incluye el radiómetro de campo unido de forma articulada a un sopono rotativo que a su vez está unido de forma articulada a un soporte fijo, estando el soporte rotativo y el radiómetro de campo accionados mediante un servomotor cenital y un servomotor azimutal controlados por un: dispositivo de control configurado para accionar dichos servomotores cenital y azimutal para posicionar el soporte rotativo y el radiómetro de campo: en dichas diferentes posiciones angulares cenitales y en diferentes · posiciones angulares azimutales, para ¡a obtención de datos de campo.

Las apreciaciones realizadas en relación a los dispositivos y elementos: descritos en el método son igualmente aplicables ai presente sistema.

E| sistema propon©; además que la estación de medición automática de obtención de datos de campo incluya un sensor de posición angular cenital configurado para detectar una posición angular cenital de! radiómetro de campo y para comunicar la posición angular cenital detectada al dispositivo de control. ES dispositivo de control estará configurado para la corrección precisa de dicha posición angular cenital del radiómetro de campo en respuesta a la posición angular cenital detectada por el dispositivo de contro i mediante el acoióna lento preciso de al énes e! servomotor cenital. Preferiblemente el sensor de posición angular cenital será un aceierámetfQ de dos ejes unido al radiómetro do campo para la detección de su posición respecto a la vertical definida por la gravedad.

Otras características de la invención aparecerán en la siguiente descripción detallada de un ejemplo de realización.

Breve descripción de las figuras

Las anteriores y otras ventajas y características se comprenderán más plenamente a partir de la siguiente descripción detallada de un ejemplo de realización con referencia a ¡os dibujos adjuntos, que deben tomarse a título ilustrativo y no limitativo, en ios que:

la Fig, i muestra una vista perspectiva desde debajo de la estación de medición automática;: la Fig. 2 muestra una vista perspectiva desde arriba de la misma estación de medición automática mostrada en ia Fig. 1 , en ía que se han Incluido: unas flechas indicativas de ios movimientos de rotación que pueden realizar las diferentes partes de ia misma;

la Fig, 3 muestra una gráfica en la que se muestra en el eje de las ordenadas la desviación de ía posición angular cenital dei radiómetro de campo en grados respecto a la posición teórica en la qué debía pósicioríarse, y en el eje de abscisas diferentes fechas de medición, correspondiente a una estación de medición automática en la que no se realiza una corrección de ia posición angular cenital del radiómetro de campo en función de las lecturas dei sensor de posición angular cenital;

i a Fig. 4 muestra el mismo gráfico pero correspondiente a una estación de medición automática en ía que si se realiza una corrección de la posición angular cenital delradiómetro de campo en función de las lecturas del sensor de posición angular cenital, Descripción de realización

Las figuras adjuntas muestran ejemplos e realización con carácter ilustrativo no limitativo de la presente invención que concierne a un método y sistema de obtención : y análisis: automático de datos de campo y de validación y/o calibración de productos satéiítaíes mediante dichos datos de: campo. Un satélite {no mostrado) dotado de un radiómetro sateiital con medida e bandas en el infrarrojo térmico, en ia región espectral entre 8 y 14 pm, con observación sobre una región fórmicamente homogénea de la superficie terrestre obtiene mediciones rádiométricas satelítalss a partir de las cuales se obtienen, mediante cálculo, producios satelitaíes. El sistema incluye además una estación de medición automática emplazada en dicha reglón de Ja superficie terrestre que incluye un radiómetro de campo 1 ti con medida en bandas en el infrarrojo térmico, en la región espectral entre 8 y 14 pm s que obtiene medidas radiométrícas 5 independientes en diferentes posiciones angulares azimutales en 360 a a la redonda, y en diferentes posiciones angulares cenitales en píanos verticales, para Ja obtención de datos da campo.

Dicha estación de medición automática puede rotar automáticamente para obtener un conjunto de ángulos de visión cenital y acimutal para ios que el radiómetro de campo 100 toma medidas.

La ventaja de esta configuración ©ala realización de escaríeos completos de los hemisferios terrestre y celeste medíante mediciones de barrido en ángulos predefinidos. Además, el uso de un solo radiómetro de campo 10 con una única calibración evita posibles problemas de ínter-calibración. 5 De acuerdo con un ejemplo de: realización mostrado en la Fig. 1 , Ja estación de medición automática propuesta tiene un soporte rotativo 20 en forma de disco que gira: alrededor de un soporte fijo 30 en forma de cilindro hueco, que actúa a la véZ .confio árbol de eje vertical del sistema, al que está unido mediante un rodamiento de bolas. Esta configuración permite que el soporte rotativo 20 gire alrededor del soporte fijo 30 para alcanzar cualquier posición:0 angular acimutal deseada. Un servomotor acimutal SA fijado debajo de! soporte rotativo 20 y una rueda dentada concéntrica : a! cilindro hueco y fijada ai mismo son las partes mecánicas que se encargan de conducir el sistema a las posiciones anguiares acimutales: seleccionadas. También se contempla : una construcción inversa en la que ¡a rueda dentada esté fijada al soporte roí afívo 20 y el servomotor azimutal está fijado al cilindro hueco. 5 El cilindro hueco permite la inserción de un mástil de 40mm de diámetro de cualquier altura deseada para la toma de medidas. Muchas torres convencionales e estaciones meteorológicas terminan en un mástil para acomodar diferentes sensores. El sistema se puede integrar en tales torres a cualquie nivel deseado, y no necesariamente el más alto.

Un servomotor cenital SG se fija a la cara inferio del soporte rotativo 20 quedando su árbol0 en posición horizontal radial respecto al árbol de eje azimutal definido por e! cilindro hueco del soporte fijo 30, constituyendo así un árbol de eje cenital. i 4

Un radiómetro de campo 10 con detección de bandas en el infrarrojo térmico está unido a dicho árbol de eje cenital del servomotor cenital SG, siendo eí campo de visión del mismoperpendicular a dicho árbol de eje cenital. yodiante esta disposición el accionamiento del servomotor azimutal SA modifica la posición angular azimutal de! radiómetro de campo 10, y el accionamiento del servomotor cenitaí SG modifica su posición angular cenital, consiguiendo así en conjunto alcanzar cualquier posición angular azimutal ;y cenital, permitiendo que el radiómetro de campo 10 capteinformación de cualquier región dei hemisferio terrestre o celeste.

El radiómetro de campo 10 está preferiblemente encerrado dentro de un cabezal de forma rectangular construido en poiia idaf que esta aislado externamente con una película de espuma recubierta con una lámina de aluminio. El cabezal está fijado al árbol de eje Genital de! servomotor cenital SC y actúa como escudo radiante para evitar posibles calentamientos del radiómetro de campo 10 con el sol.

Dicho cabeza! contiene también el sensor de posición angular cenital 11 que proporciona un conocimiento preciso del ángulo cenital del radiómetro de campo 10. Dicho sensor de posición angular cenital 11 puede se por ejemplo un aceléramete :2D o de dos: ejes.

Dicho sensor de posición angular cenital 11 permite comprobar que ¡a posición angular cenital del radiómetro de campo 10 realmente lograda se corresponde con la posición angular cenital prevista. La precisión de esta posición es importante para logra que los parámetros atmosféricos calculados a partir de ios datos de campo sean también precisos.

A partir de las lecturas del sensor de posición angular cenital 11 se puede corregir el posicionado angular central del radiómetro de campo 10, mediante la aplicación déí algoritmo de corrección descrito anteriormente.

Una comparativa experimental entre el error de posicionado cometido antes de la introducción de la mejora y después de la misma, diferencia de! posícidna ientó que se ordena y e! que realmente se consigue, se muestra en las Fig. 3 y 4. En ellas puede verse co o el error en la posición angular cenital del radiómetro de campo 10 supera frecuentemente los 0,4 s y cómo puede alcanza? los 2 a , y como la introducción del sensor de posición angular cenital 11 y la corrección de la posición angular cenital realizada gracias a las mediciones de dicho sensor permiten reducir el error de la posición an ular cenital por debajo de los 0.4 s en la práctica totalidad de las mediciones realizadas. Se propone también la inclusión de un sensor de posición angular azimutal que proporcione un conocimiento preciso de! ángulo azimutal de! radiómetro de campo. Dicho sensor de posición angular azimutal puede ser por ejemplo un imán adjunto a la cara inferior del soporte rotativo en combinación con: tres interruptores de láminas equidistantes fijados al cilindro hueco.

Él accionamiento da ¡os servomotores azimutales y cenitales para posicionar el radiómetro de campo en las diferentes posiciones angulares azimutales: y cenitales es controlado por un dispositivo de control o procesador con registro de datos.

Preferiblemente e tre el dispositivo de control y los servomotores cenital SO y azimutal SA se intercala un servo-controlador serie a modo: de interfaz o traductor de órdenes para así lograr un posicionad© preciso y movimientos suaves de los servomotores azimutal y cenital.

El radiómetro de campo 10 puede ser situado en cualquier posición angula azimutal y cenital, sin embargo para acelerar las lecturas se pueden limitar e! numero de posiciones angulares azimutales y cenitales y aun así obtener datos: de todo el hemisferio terrestre y/o celeste;, en función de la abertura del campo de visión de! radiómetro de campo. A mayor abertura del campo de visión, menos lecturas serán necesarias para cubrir todo el hemisferio en detrimento sin embargo de la resolución angular de todo el conjunto de medidas realizadas.

En el presente caso el sistema está configurado operativamente para obtener lecturas de! radiómetro de campo 10 en diez distintas posiciones angulares azimutales, correspondientes a 18 a . 54 a , 90 a , 1 6 a , 162 a , 198 a 234 a , 270 a , 306 a y 342 a desde el norte, en doce posiciones angulares cenitales con espaciamtenía seleccionado, correspondientesa 0 s , 18 a , 36 s . 54 s , 72 a , 90 a , 1 12 a 122 a , 1 2 a , 152 ® , 158 s y ISO ® donde 0 a es la dirección vertical cénit y 180 a es la dirección vertical nadir. Para esta configuración, un: barrido, completo de ambos hemisferios, cíelo y tierra, se ajusta bien a un período de 15 minutos.

El sistema toma las doce mediciones consecutivas en las diferentes posiciones angulares cenitales y en la misma pósíción angular azimutal, se desplaza a la siguiente posición angular azimutal a través de una rotación horizontal del soporte rotativo 20, y comienza a toma las siguientes doce mediciones en las distintas posiciones angulares cenitales seleccionadas. El período de tiempo que transcurre entre una sola medición y la siguiente se fija en cuatro segundos. Durante el primer segundo, el dispositivo de control ordena ai servomotor cenital SC su accionamiento para producir el cambio de posición angular cenital del radiómetro de campo Í0, Al cabo de los dos segundos siguientes el dispositivo de control procede a compararla posición preestablecida a la que se debía posicionar el radiómetro de campo 10 tras e! accionamiento del servomotor cenital SG con los datos procedentes de los sensores: de posición angular cenital tí. Las diferencias existentes serán tenidas en cuenta en el siguiente poslcionado para ta misma posición vertical y el mismo sentido de giro, consiguiéndose así tina corrección progresiva y un posicíonado más preciso dei radiómetro de campo íG, Estos dos segundos también permiten que e! radiómetro de campo 10 se estabilice tras su desplazamiento. Por último durante e! cuarto segundo se realiza la medición por parte del radiómetro de campo 10.

El radiómetro de campe utilizado es un: radiómetro térmico entre 8-1:3 p que tiene una precisión de ± Ü,2K en temperaturas comprendidas éntre los 278K y los 303K, y que debe tene un cono de visión máximo de 36 a .

Preferiblemente la región de la superficie terrestre donde se emplaza la: estación de medición automática será: Una región plana y térmicamente homogénea, por ejemplo una zona de monocultivo, una zona desértica o semi-desértica, una zona de humedal, una zona pantanosa, un lago, una salina, : o similar que proporcione similares propiedades emisivas, y con una temperatura lo más uniforme posible en urt área dé al menos 3x3 km 2 .

Los datos de campo obtenidos del radiómetro de campó 10 son procesados mediante un dispositivo de cálculo que recíbelos datos de campo de! radiómetro de campo 10 y también ios datos satelítales obtenidos por el radiómetro sateiifai.

La radiancia medida en una dirección angular azimutal Q y cenital f por un radiómetro de campo 10 en la banda i que observa una superficie desde el nivel del terreno {ίib, f)) puede expresarse de la siguiente forma:

En esta ecuación el parámetro £ ί b, F) es ta emisividad superficial direcciona!, .¾ ÍT) es la, media de la función de Plancfe en la banda s, T es la temperatura superficial media, y L,½íf»,fteOT es la radiancia atmosférica descendiente. i 7

El parámetro L hem puede obtenerse a través de Ja Integración del valor de Ja radiancia atmosférica procedente de una determinada dirección angula ί^i,y , F).

En caso de homogeneidad horizontal de la atmósfera, es decir en condiciones de total ausencia de nubes, o de uniforme cubierta de nubes, ¡a radiancia atmosférica procedente de una determinada dirección angular Lhm{& > F) sigue las siguientes expresiones:

La: condición de total ausencia de nubes es necesaria para obtene la temperatura superficial terrestre (LSI por sus siglas en inglés) a partir de ios datos sáfelltalés obtenidos por el radiómetro satelital, por lo tanto para validar dichos datos sateiitaíes habrá que obtener la temperatura superficial terrestre en condiciones de ausencia de nubosidad desde el radiómetro de: campo.

Un ajuste sobre la primera ecuación utilizando los datos de campo obtenidos por el radiómetro de campo, es decir entre ln( /or». (#)) y ln(eos( }) para cada escaneo completo de la estación de medición, permitiría obtener el parámetro X¡. dependiente de la banda espectral de medida y de las condiciones atmosféricas.

Cómo el parámetro X¡, y por tanto el término —— en la segunda ecuación mostrada, se

obtienen a parir de los datos de campo en posiciones angulares distintas medidos por el radiómetro de campo, podrá estimarse la cantidad de vapor de agua preeipitable TPW, como parámetro atmosférico, a patlir de la siguiente ecuación:

Para obtener dicha ecuación, se ha establecido una regresión cuadrática entre la cantidad

2

de vapor de agua preeipitable y el término - · utilizando las variables atmosféricas Lfatm

2 ~ .v ;

(0 P ) y Lhtm,hs simuladas con un modelo de transferencia radiaíiva a través dé la atmósfera y una amplia base de datos de perfiles atmosféricos representativa a nivel mundial, de forma que ia regresión obtenida tenga validez global, es decir, que pueda utilizarse para cualquier emplazamiento de ubicación dei dispositivo: angular,, tos términos c de la ecuación son ios coeficientes numéricos obtenidos con la regresión. La regresión establecida también podría ser linea! en vez de cuadrática,

En el caso de que la región de la superficie terrestre tenga una cubierta superficial termohomogénea e ísotrópisa (como por ejemplo superficies de agua o ciertos monocultivos, como arrozales), en las que la temperatura superficial terrestre no depende de ángulos de observación, la evaluación de los valores dé emísividad relativos al nadir (opuesto a! zóriit , evita el conocimiento de ia propia temperatura superficial terrestre tomando: dos mediciones de radiancia, una en el nadir, es: decir (0,4), y otra en una configuración: angular definida (q,f), utilizando la siguiente expresión descrita en detalle en la siguiente publicación::

Ánguiar variation ol (and surface spectral emissivif ín the therrrial infrared; Laboratory investigations on bare soils. í t. d. Remóte : Sens. 1991 . 12, 2299-2310.”

Cómo el sistema propuesto mide las radiancias en un conjunto de ángulos de observación acimutal y cenital, las emisividades relativas al nadir pueden determinarse con ia anterior ecuación para analizar la anisotropía de las emisividades para las superficies Homogéneas observadas por el sistema.

El tratamiento de los datos de campo mediante ia aplicación de los cálculos arriba descritos se realiza automáticamente por parte de ai menos un dispositivo de cálculo, permite lá obtención de parámetros que podrán ser utilizados para validar o corregir ios datos sateiitales obtenidos por el radiómetro satélite!.

Dichos datos safeíitales incluyen típicamente ías radiancias en el techo de i a atmósfera (TOA por sus siglas en inglés) para bandas espectrales desde el infrarrojo do onda media hasta el infrarrojo térmico (por ejemplo, a 3.7, 10.8:5, y 12.0 pm) y en el caso de sensores con Visión -dual, tanto para el nadir co o para una vista oblicua (alrededor de un ángulo cenital de 55 s ).

Las radiancias en el techo de ¡a atmosfera TOA en las bandas espectrales a 11 y 12 pm ^to A ,f)), o bien las temperaturas de brillo equivalentes en dichas bandas, y en fas vistas nadir y oblicua, se utilizan para obtener la temperatura: superficial terrestre medíante algoritmos o técnicas de absorción diferencial en la atmósfera, de tipo‘'spllt- indow" o“dual- angié” que permiten corregir el efecto atmosférico a tai vez que se corrige el efecto de la emísividad superficial. Estas técnicas usual mente requieren de estimaciones previas de emisívídad superficial para la dirección de visión por parte del satélite, 6¡ <q 5 f) 5 y del vapor de agua precipitadle contenido en la atmósfera, TPW; parámetros que se obtienen a partir de los datos de campo medidos por el sistema. Ásí I: la validación de la temperatura superficial terrestre obtenida de ios datos de satélite (utilizando estos datos de campo de emlsividad y TPW requeridos en las correcciones de los datos de satélite) frente a la temperatura superficial terrestre obtenida con los datos de campo no requiera de datos complementarios y permite estimar el grado de desviación de dicbos productos saíeütaies validando su grado: de incertidumbre. Dado que el dispositivo de medida en campo permite ía obtención de datos angulares, la validación de los productos de satélite se puede retinar utilizando datos de campo medidos con ángulos de observación similares á los ángulos de visión: por parte del satélite.