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Cluster Low-Streams Regression Method for Hyperspectral Radiative Transfer Computations: Cases of O2 A- and CO2 Bands

del Águila, Ana und Efremenko, Dmitry S. und Molina García, Víctor und Kataev, M.Yu (2020) Cluster Low-Streams Regression Method for Hyperspectral Radiative Transfer Computations: Cases of O2 A- and CO2 Bands. Remote Sensing, 12 (8), Seiten 1-19. Multidisciplinary Digital Publishing Institute (MDPI). doi: 10.3390/rs12081250. ISSN 2072-4292.

[img] PDF - Verlagsversion (veröffentlichte Fassung)
11MB

Offizielle URL: https://www.mdpi.com/2072-4292/12/8/1250

Kurzfassung

Current atmospheric composition sensors provide a large amount of high spectral resolution data. The accurate processing of this data employs time-consuming line-by-line (LBL) radiative transfer models (RTMs). In this paper, we describe a method to accelerate hyperspectral radiative transfer models based on the clustering of the spectral radiances computed with a low-stream RTM and the regression analysis performed for the low-stream and multi-stream RTMs within each cluster. This approach, which we refer to as the Cluster Low-Streams Regression (CLSR) method, is applied for computing the radiance spectra in the O2 A-band at 760 nm and the CO2 band at 1610 nm for five atmospheric scenarios. The CLSR method is also compared with the principal component analysis (PCA)-based RTM, showing an improvement in terms of accuracy and computational performance over PCA-based RTMs. As low-stream models, the two-stream and the single-scattering RTMs are considered. We show that the error of this approach is modulated by the optical thickness of the atmosphere. Nevertheless, the CLSR method provides a performance enhancement of almost two orders of magnitude compared to the LBL model, while the error of the technique is below 0.1% for both bands.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/134698/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Cluster Low-Streams Regression Method for Hyperspectral Radiative Transfer Computations: Cases of O2 A- and CO2 Bands
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
del Águila, AnaAna.delAguilaPerez (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0001-9006-9631NICHT SPEZIFIZIERT
Efremenko, Dmitry S.Dmitry.Efremenko (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-7449-5072NICHT SPEZIFIZIERT
Molina García, VíctorVictor.MolinaGarcia (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-2564-5396NICHT SPEZIFIZIERT
Kataev, M.YuTomsk State University of Control Systems and Radioelectronics (TUSUR)NICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:10 April 2020
Erschienen in:Remote Sensing
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Ja
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
Band:12
DOI:10.3390/rs12081250
Seitenbereich:Seiten 1-19
Verlag:Multidisciplinary Digital Publishing Institute (MDPI)
ISSN:2072-4292
Status:veröffentlicht
Stichwörter:hyperspectral data; fast radiative transfer models; acceleration techniques; regression; O2 A-band; CO2 band; GOSAT; TROPOMI
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HGF - Programm:Raumfahrt
HGF - Programmthema:Erdbeobachtung
DLR - Schwerpunkt:Raumfahrt
DLR - Forschungsgebiet:R EO - Erdbeobachtung
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):Vorhaben Spektroskopische Verfahren in der Fernerkundung (alt)
Standort: Oberpfaffenhofen
Institute & Einrichtungen:Institut für Methodik der Fernerkundung > Atmosphärenprozessoren
Hinterlegt von: del Aguila Perez, Ana
Hinterlegt am:22 Apr 2020 12:03
Letzte Änderung:25 Okt 2023 08:31

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