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Calibración Radiométrica del Satélite Peruano PerúSAT-1

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22 - Física
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Calibración Radiométrica del Satélite Peruano PerúSAT-1

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dc.contributor.advisor	Vicent Servera, Jorge
dc.contributor.advisor	Moreno Méndez, José F.
dc.contributor.advisor	Delegido Gómez, Jesús
dc.contributor.author	Saldarriaga Reyes, Luis Gonzalo
dc.contributor.other	Departament de Física de la Terra i Termodinàmica	es_ES
dc.date.accessioned	2023-07-26T06:36:49Z
dc.date.available	2024-07-25T04:45:09Z
dc.date.issued	2023	es_ES
dc.date.submitted	26-07-2023	es_ES
dc.identifier.uri	https://hdl.handle.net/10550/88774
dc.description.abstract	This thesis aims to establish a comprehensive methodology for the radiometric calibration of the NAOMI instrument on board the PerúSAT-1 satellite. The developed methodology adapts to the technical characteristics, usage, and acquisition modes of PerúSAT-1, utilizing both internal and external data. Eleven semi-annual frequency calibration periods were established for the years 2016-2022, except for the first semester of 2017 due to data unavailability. The thesis is divided into two parts. In the first part, the relative radiometric calibration of the sensor (RelCal) is performed, considering operational and technical requirements to calculate the signal in darkness based on images acquired during the satellite's eclipse. Additionally, the non-uniform pixel response is addressed through image processing and analysis over sites of pseudo-invariant uniformity in space and time (PICS). The second part focuses on absolute radiometric calibration (AbsCal). The overall radiometric behavior of the sensor is analyzed using three parallel techniques: (1) trend analysis in top-of-atmosphere reflectance (ReflTOA) over PICS, (2) simultaneous cross-calibration with Sentinel 2A\|2B satellites based on ReflTOA, and (3) absolute calibration using RadCalNet network data. Before calculations in each technique, the RelCal coefficients applied during image production are corrected. The results of these techniques are weighted based on data quantity and their RMSE, obtaining global band trends and their respective uncertainties, which are combined with instrument uncertainties. Finally, AbsCal coefficients are calculated for the established calibration periods. The final results for RelCal show a linear growth of approximately 4% per semester in the sensor's dark or background signal. This variation can be corrected using the calculated coefficients. Additionally, a high stability is observed in the individual responses of the pixels, with no inactive or faulty detectors found. Concerning AbsCal, radiometric gain coefficients are obtained for the multispectral and pancromatic bands, with uncertainties ranging from 4.4% to 6.6% for all periods, including instrument uncertainty. These margins are considered acceptable according to the satellite mission requirements. The application of these results and the implementation of the proposed methodology will enable the Peruvian Space Agency to ensure the accuracy of PerúSAT-1 images in quantitative applications. Furthermore, it will ensure interoperability with other remote sensing systems with associated uncertainty ranges. The methodology will also allow the evaluation of the degradation of the NAOMI sensor on board the satellite. This way, the performance of the sensor can be monitored and corrected over time, ensuring the quality and reliability of the acquired data.	en_US
dc.description.abstract	Esta tesis tiene como objetivo principal establecer una metodología integral para la calibración radiométrica del instrumento NAOMI a bordo del satélite PerúSAT-1. La metodología desarrollada se adapta a las características técnicas, empleo y modos de adquisición de PerúSAT-1 y se basa en el uso de datos propios y externos disponibles. Se establecieron 11 períodos de calibración de frecuencia semestral para los años 2016-2022, con excepción del primer semestre del año 2017 debido a la falta de datos. La tesis se divide en dos partes. En la primera parte, se realiza la calibración radiométrica relativa del sensor (RelCal), considerando los requerimientos operacionales y técnicos para calcular la señal en oscuridad a partir de las imágenes obtenidas durante el paso en eclipse del satélite. Además, se aborda la caracterización de la respuesta no uniforme de pixeles mediante el procesamiento y análisis de imágenes sobre sitios de pseudo-invariante uniformidad espacial y temporal (PICS). La segunda parte se enfoca en la calibración radiométrica absoluta (AbsCal). Se analiza el comportamiento radiométrico global del sensor utilizando tres técnicas en paralelo: (1) análisis de tendencia en reflectancia al techo de la atmósfera (ReflTOA) sobre PICS, (2) calibración cruzada simultánea con los satélites Sentinel 2A\|2B basado en la ReflTOA y (3) calibración absoluta usando datos de la red RadCalNet. Antes de realizar los cálculos en cada técnica, se corrigen los coeficientes de RelCal que se aplicaron a las imágenes durante su proceso de producción. Los resultados de estas técnicas se ponderan en base a la cantidad de datos y su RMSE, obteniéndose la tendencia global por bandas y sus respectivas incertidumbres a las que se les agrega las incertidumbres del instrumento. Finalmente se calculan los coeficientes de AbsCal para los periodos de calibración establecidos. Los resultados finales obtenidos para RelCal muestran un crecimiento lineal alrededor del 4 % semestral en la señal oscura o de fondo del sensor. Esta variación puede corregirse utilizando los coeficientes calculados. Además, se observa una alta estabilidad en las respuestas individuales de los píxeles, sin encontrarse detectores inactivos o defectuosos. En cuanto a AbsCal, se obtienen los coeficientes de ganancia radiométrica para las bandas multiespectrales y la banda pancromática, con incertidumbres que oscilan entre 4.4 % y 6.6 % para todos los períodos incluyendo la incertidumbre del instrumento. Estos márgenes se consideran aceptables de acuerdo a los requerimientos de la misión satelital. La aplicación de los resultados y la implementación de la metodología propuesta permitirá a la Agencia Espacial del Perú, garantizar la precisión de las imágenes de PerúSAT-1 en aplicaciones de carácter cuantitativo. Asimismo, se asegurará su interoperabilidad con otros sistemas de teledetección con rangos de incertidumbre asociados. La metodología también permitirá evaluar la degradación del sensor NAOMI a bordo del satélite. De esta manera, se podrá monitorear y corregir el rendimiento de dicho sensor a lo largo del tiempo, asegurando la calidad y confiabilidad de los datos adquiridos.	es_ES
dc.format.extent	143 p.	es_ES
dc.language.iso	es	es_ES
dc.subject	PerúSAT-1	es_ES
dc.subject	RadCalNet	es_ES
dc.subject	calibración Radiométrica	es_ES
dc.subject	sitios de calibración pseudo-invariantes	es_ES
dc.subject	calibración cruzada	es_ES
dc.subject	análisis de tendencia en reflectancia	es_ES
dc.subject	respuesta de píxel	es_ES
dc.subject	señal oscura	es_ES
dc.title	Calibración Radiométrica del Satélite Peruano PerúSAT-1	es_ES
dc.type	doctoral thesis	es_ES
dc.subject.unesco	UNESCO::FÍSICA	es_ES
dc.embargo.terms	1 year	es_ES
dc.rights.accessRights	metadata only access	es_ES