Reflectance Extraction from CASI Spectra Using Radiative Transfer Simulations and a Rooftop Irradiance Collector

RÉSUMÉ

Pour des survols aéroportés à basse altitude, on compare deux méthodes de transformation de luminances mesurées en réflectances en l'absence de référence au sol: utilisation d'un modèle de transfert radiatif simple ajusté à partir de simulations Lowtran, et normalisation par des mesures simultanées d'éclairement incident sur le toit de l'avion. Les deux approches sont assez rapides pour être appliquées à un grand nombre d'échantillons de haute résolution spectrale. Des données du spectromètre imageur CASI sont analysées à titre de démonstration. Les réflectances spectrales obtenues sont dans l'intervalle de confiance de 15 pour cent par rapport aux mesures au sol par temps clair et par temps couvert. Cette précision, correspondant à l'incertitude des mesures et des conditions experimentales (calibration de l'appareil et paramètres atmosphériques) montre la validité des méthodes.

SUMMARY

Two methods are compared for converting low-altitude airborne radiance to reflectance in the absence of ground-truth data: transformation using a simple radiative transfer model, which is fitted with LOWTRAN7 simulation data; and normalization by a simultaneous, spectrally-coherent downwelling irradiance signal provided by a rooftop diffuser. Both are fast enough to use on a large number of hyperspectral samples. Reflectances obtained from samples of Compact Airborne Spectrographic Imager (CASI) radiance data are within 15 percent of ground-truth over the spectral intervals considered. This figure is approximately equivalent to the uncertainty associated with the experiment. The normalized reflectance stays within this tolerance at low altitude even under an overcast sky. Modelling of the spectral characteristics of the instrument and its influence on the calculated reflectances are discussed.

Additional information

Notes on contributors

D.J. Williams

D. Williams is with the Département de génie électrique, Université de Sherbrooke, Québec and the Centre d'applications et de recherche en télédétection (CARTEL), Université de Sherbrooke, Québec.

A. Royer

A. Royer and N.T. O'Neill are with CARTEL.

N.T. O'Neill

A. Royer and N.T. O'Neill are with CARTEL.

S. Achal

S. Achal and G. Weale are with Itres Research Ltd., Calgary.

G. Weale

S. Achal and G. Weale are with Itres Research Ltd., Calgary.