"Eesti Teadusfondi uurimistoetus" projekt ETF8970
ETF8970 "Optiliste kaugseiremõõtmiste täpsust mõjutavad metroloogilised faktorid (1.01.2011−31.12.2014)", Joel Kuusk, Tartu Observatoorium.
ETF8970
Optiliste kaugseiremõõtmiste täpsust mõjutavad metroloogilised faktorid
Study of metrological factors limiting complex optical measurements in remote sensing and atmospheric research
1.01.2011
31.12.2014
Teadus- ja arendusprojekt
Eesti Teadusfondi uurimistoetus
ETIS klassifikaatorAlamvaldkondCERCS klassifikaatorFrascati Manual’i klassifikaatorProtsent
1. Bio- ja keskkonnateadused1.8. Keskkonnaseisundit ja keskkonnakaitset hõlmavad uuringudT270 Keskkonnatehnoloogia, reostuskontroll1.4. Maateadused ja sellega seotud keskkonnateadused (geoloogia, geofüüsika, mineroloogia, füüsiline geograafia ning teised geoteadused, meteoroloogia ja ning teised atmosfääriteadused, klimatoloogia, okeanograafia, vulkanoloogia, paleoökoloogia100,0
AsutusRollPeriood
Tartu Observatooriumkoordinaator01.01.2011−31.12.2014
PerioodSumma
01.01.2011−31.12.20117 200,00 EUR
01.01.2012−31.12.20127 200,00 EUR
01.01.2013−31.12.20137 200,00 EUR
01.01.2014−31.12.20147 200,00 EUR
28 800,00 EUR

Projekti eesmärk on kaugseires kasutatavate optiliste mõõtmismeetodite arendamine ja metroloogiline kindlustamine. Projektiga seotud uurimis- ja arendustöö viiakse läbi Tartu Observatooriumis (TO). Kaugseire ja atmosfääri seire tulemuste rakendamine on tihti limiteeritud optiliste mõõtmiste täpsusega. Seetõttu on oluline mõõteriistade põhjalik karakteriseerimine ja täpne kalibreerimine. Käesoleva projekti raames realiseeritakse spektraalse kirkuse ja kiiritustiheduse radiomeetriline skaala. Teiste sõnadega, defineeritakse ühemõtteline ja jälgitav seos TO tugiradiomeetrite ja rahvusvaheliste, SI-süsteemil baseeruvate ühikute vahel. Nimetatud füüsikaliste suuruste radiomeetrilised skaalad ei ole Eestis siiani realiseeritud. Kirkuse ja kiiritustiheduse skaalad võimaldavad teostada täpseid optikamõõtmisi TO-s ja muudavad TO tunduvalt atraktiivsemaks rahvusvahelises mastaabis. Radiomeetrilise skaala olemasolu on tähtis TO teadus- ja tööstuspartneritele nii Eestis kui välismaal. Sellealased projektid juba kestavad või on kohe algamas. Lisaks radiomeetrilise skaala loomisele tegeleme ultraviolettkiirguse radiomeetrite (nii spektraalsete kui laiaribaliste) parameetrite mõõtemeetodite täiustamisega. Projekti kaasatud teadlastel on selles valkonnas pikaajaline kogemus. Samuti uurime keskkonnaparameetrite mõju optiliste radiomeetrite jõudlusele. Siia kuuluvad näiteks temperatuurikoefitsiendid ja veekaugseire radiomeetrite immersioonikoefitsiendid.
The goal of this project is to study and implement enhanced methods for complex optical measurements used in remote sensing and atmospheric research. The research related to the project will be carried out at the Tartu Observatory (TO). In optical remote sensing and atmospheric measurements, the limiting factor for the accuracy of the results is often the quality of the optical measurements performed. Therefore, advanced methods for the calibration and characterisation of the measurement devices are needed. Within this project we will realise the radiometric scale for spectral irradiance and radiance. In other words, a direct link with very few steps will be created between the reference radiometers of TO and the definitions of the International System of Units, the SI system. A full scale realisation for the quantitites of spectral irradiance and radiance has not been done in Estonia before. Such a scale does not only enable accurate studies performed at TO, it also enhances the role of TO as an appealing partner in international collaboration. The existence of a realised radiometric scale will benefit several parties working with optical measurements, in science and industry, in Estonia and abroad. Also, the strong status of TO as a noticeable player in the field of optical radiometry will be further strengthened. On top of the scale realisation, we will study and implement advanced methods to characterise UV radiometers, both spectral and broadband devices. The scientists of our project team have a strong background in such research. Also, the environmental factors and their effect on the performance of the optical devices used will be studied. These factors include, but are not restricted to, immersion factors (for water remote sensing radiometers) and temperature dependency.
Projekti tulemusel on realiseeritud kahe filter-radiomeetri abil detektoripõhine radiomeetriline skaala lainepikkuste vahemikus (350..1500) nm. Võrdluskatsed MRI optikalaboriga Soomes on andnud väga hästi kokkulangevaid tulemusi. Mõõdeti hajuvalguse maatriksid mitmele erinevale sensorile ning neid rakendati reaalsete välimõõtmiste tulemuste hajuvalguse korrektsioonis. Uuriti erinevate keskkonamõjude ja seadmete ehitusest tulenevate parameetrite toimet optilise kaugseireaparatuuri mõõtmistulemustele ja kalibratsioonile. Eesti Keskkonnaobservatooriumi spektromeetritel kalibreeriti koosinustunnusjoon, hajuvalgus, pimevoolu sõltuvus temperatuurist ja integreerimisajast, radiomeetriline tundlikkus ning selle sõltuvus temperatuurist. TO laboris kalibreeriti Eesti esimese satelliidi ESTCube-1 pardakaamera. TO osales kahes veekaugseirespektromeetrite võrdluskatses. Ühes neist uuriti põhjalikult erinevate levinud mõõtesüsteemide mõõtmistulemuste kokkulangemist ning tulemused olid paljulubavad. Teisel juhul võrreldi uudse vee seisundi hindamise seadme WISP-3 suutlikust võrreldes senikasutatud süsteemidega. Tulemusi analüüsides leiti võimalusi uue seadme edasiarenduseks ning paranduste kvaliteeti valideeriti korduskatsete abil. TO osales uudse vee hajumisteguri mõõtmise seadme väljatöötluses ja kalibreerimises. Eesti Maaülikooli ja Sassari Ülikooli teadlastega koostöös viidi läbi taimelehtede optiliste omaduste mõõtmise võrdluskatse integreeriva kera ja leheklambriga. Töötati välja uudne algoritm leheklambri mõõtmistulemuste töötluseks, mis olulisel määral parandas tulemuste kokkulangevust NIR spektripiirkonnas. Käesoleva projekti raames saadud tulemusi kasutatakse tulevikus erinevate kalibreerimis- ja valideerimiskatsete raames, näiteks Meris Validation Team ja Sentinel-3 Validation Team projekti konsortsiumite töös.