Υπολογιστική τομογραφία των ατμοσφαιρικών ρύπων με τη χρήση ακτινικής σάρωσης οπτικής τηλεπισκόπησης.
Από RemoteSensing Wiki
Συγγραφείς:Ram A. Hashmonay*, Michael G. Yost, Chang-Fu Wu
Σκοπός- Εισαγωγικά στοιχεία
Μια νέα εφαρμογή της υπολογιστικής τομογραφίας (CT) προτείνεται για την ολοκληρωμένη οπτική τηλεπισκόπηση των ατμοσφαιρικών ρύπων. Πραγματοποιήθηκε για τον σκοπό αυτό μια προκαταρκτική μελέτη με δεδομένα που λαμβάνονται από την προσομοίωση των μη-επικαλυπτόμενων τμημάτων ακτινικής δέσμης μέσω κατανομής Gauss . Ο αλγόριθμος ομαλής ελαχιστοποίησης χρησιμοποιήθηκε για την ανακατασκευή δύο διαστάσεων χαρτών συγκέντρωσης από αυτήν την ακτίνα. Τα αποτελέσματα δείχνουν ότι αρκετά καλές αναπαραστάσεις είναι δυνατές με την προσέγγιση αυτή.
Αντικείμενο
Η εργασία αυτή περιγράφει την αρχική έννοια της εφαρμογής του αλγορίθμου SBFM (smooth basis function minimization algorithm) σε μη επικαλυπτόμενες ακτινωτής γεωμετρίας δέσμες. Ερευνήθηκε για τη σκοπιμότητα αυτής της ιδέας η ανίχνευση ακτινών πάνω από δοκιμαστικούς χάρτες συνθετικών δεδομένων και πειραματικούς χάρτες, χρησιμοποιώντας μια αραιής ακτινικής δέσμης γεωμετρία. Αυτή η γεωμετρία θα μπορούσε να ληφθεί από ένα ΡΙ-ORS σύστημα σάρωσης.
Προσέγγιση
Η προσέγγιση SBFM έχοντας μια βάση με άγνωστες παραμέτρους χρησιμοποιείται για να περιγράψει την χωρική κατανομή των συγκεντρώσεων των ρύπων. Χρησιμοποιώντας τον αλγόριθμο αυτό μπορεί κανείς να συνειδητοποιήσει ότι η ακτινική σάρωση μιας μη επικαλυπτόμενης δέσμης μπορεί να είναι αρκετή για να ανακτήσει το πεδίο συγκέντρωσης του ατμοσφαιρικού ρύπου.
Η «ανοικοδόμηση» του αλγορίθμου SBFM απαιτεί τον ορισμό μιας συνάρτησης σφάλματος για την ελαχιστοποίηση του και ένα σύνολο προβλεπόμενων ακτινών από την άποψη των παραμέτρων των λειτουργιών βάσης.
Μελέτη συνθετικών δεδομένων
Ο κύριος στόχος της προκαταρκτικής μελέτης ήταν να δείξει τη σκοπιμότητα μιας ακτινωτής γεωμετρίας δέσμης για την ανοικοδόμηση μιας στενής κατανομής Gaussian οπουδήποτε σε ένα χωρικό πεδίο ενδιαφέροντος. Οι κατανομές Gauss είναι γνωστό ότι παρέχουν αρκετά καλές εκτιμήσεις με επικαλυπτόμενες πολύπλοκης γεωμετρίας δέσμες. Επίσης, με τη χρήση δοκιμών των γνωστών Gauss κατανομών επιτρέπεται η άμεση σύγκριση μεταξύ των κατανομών των τεστ εισόδου και των παραμέτρων που ανακτώνται από την ανοικοδόμηση της CT.
Αποτελέσματα Στο παρελθόν, η ιδέα της εφαρμογής ενός αλγόριθμου CT σε μία ακτινική μη αλληλεπικαλυπτόμενης γεωμετρίας δέσμη φαινόταν αδύνατη λόγω των περιορισμών που επιβάλλονταν από τη μέθοδο ανακατασκευής. Με την εισαγωγή του αλγορίθμου SBFM αυτή η επαναστατική ιδέα είναι πλέον πιο ρεαλιστική. τα αποτελέσματα υποδεικνύουν ότι μίας ακτινωτής γεωμετρίας δέσμη μπορεί να λειτουργήσει σχεδόν εξίσου καλά με τις προηγούμενες επικαλυπτόμενες γεωμετρίες υπό παρόμοιες συνθήκες. Επειδή η ακτινωτή σάρωση είναι απλούστερη και ταχύτερη, θα καταστεί δυνατή η εφαρμογή της υπολογιστικής τοπογραφίας για την χαρτογράφηση ατμοσφαιρικών ρύπων σε πολλές καταστάσεις που προηγουμένως θεωρούνταν ανέφικτες. Θα μπορούσε επίσης να επιτραπεί η χαρτογράφηση των ατμοσφαιρικών ρύπων σε πολύ μεγαλύτερες κλίμακες από ποτέ, χρησιμοποιώντας μια σύνδεση με DIAL ή TDL συστήματα, με πολύ χαμηλό κόστος. Καθώς όμως τα αποτελέσματά είναι κυρίως από συνθετικά δεδομένα με μια συμμετρική δυσμετάβλητή Gauss, τα συμπεράσματα που μπορούν να εξαχθούν είναι μάλλον περιορισμένα. Γι’ αυτό περαιτέρω μελέτες θα πρέπει να εξετάσουν πιο πολύπλοκες μη συμμετρικές κατανομές με πολλαπλές κορυφές.
