Compositing AVHRR data for the Australian continent: seeking best practice

Abstract

Daily observations of the earth by satellite sensors contain significant non-surface contributions such as cloud, atmospheric effects (aerosols, water vapour), and systematic effects resulting from the cyclic variation in view-target-illumination geometry. Methods for creating multi-day composite images are designed to minimize some of these effects (especially cloud) but often introduce other biases such as preferential selection of off-nadir viewing directions. Using a four-year sequence of advanced very high resolution radiometer (AVHRR) data from the National Oceanic and Atmospheric Administration 14 (NOAA-14) spacecraft, we have applied seven compositing rules and post-compositing temporal filters based on normalized difference vegetation index (NDVI) and channel-4 apparent brightness temperature. The results were assessed for cloud, view-illumination geometry bias, atmospheric path length, and spatial homogeneity. We found that the post-compositing temporal filters were very effective in cloud suppression; therefore, cloud minimizing ceased to be a priority attribute in the selection of best practice compositing. The simplest rule of minimum view zenith angle was the most effective in minimizing atmospheric and viewing geometry factors and also produced composites with high spatial coherence. We conclude that the best practice compositing technique is a combination of minimum view zenith angle composites with temporal filtering, preferably based on channel-4 brightness temperature.

Les observations quotidiennes de la Terre enregistrées par les capteurs satellitaires contiennent des contributions significatives qui ne sont pas liées aux surfaces visées comme les nuages, les effets atmosphériques (aérosols, vapeur d'eau) et les effets systématiques résultant des variations cycliques de la géométrie de visée, de la cible et d'éclairement. Les méthodes développées pour la création d'images composites couvrant plusieurs jours sont conçues pour minimiser certains de ces effets (spécialement les nuages) mais elles introduisent souvent d'autres biais comme la sélection préférentielle des directions en visée oblique. À l'aide d'une séquence de quatre années de données AVHRR de NOAA-14, nous avons appliqué sept règles de composition et des filtres temporels post-composition basé sur l'utilisation du NDVI et la température de brillance apparente du canal 4. Les résultats sont évalués pour les nuages, le biais introduit par la géométrie de visée-éclairement, la longueur du parcours atmosphérique et l'homogénéité spatiale. Nous avons trouvé que les filtres temporels post-composition étaient très efficaces pour la suppression des nuages et que la minimisation des nuages cessait d'être un attribut prioritaire dans la sélection de la meilleure pratique de composition. La règle la plus simple dans le cas de l'angle minimum de visée au zénith a été la plus efficace pour minimiser les facteurs atmosphériques et de géométrie de visée et elle a aussi permis de produire des images composites avec une grande cohérence spatiale. En conclusion, la meilleure pratique au plan de la technique de composition consiste en une combinaison formée de composites d'angle minimum de visée au zénith avec filtrage temporel, basé de préférence sur la température de brillance du canal 4.[Traduit par la Rédaction]