DART ( transferencia radiativa anisotrópica discreta ) es un modelo de transferencia radiativa 3D , diseñado para la investigación científica, en particular la teledetección . Desarrollado en CESBIO desde 1992, el modelo DART fue patentado en 2003. Es freeware para actividades científicas.
Autor (es) original (es) | Jean-Philippe GASTELLU |
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Desarrollador (es) | CESBIO |
Versión inicial | 1 de enero de 1992 |
Escrito en | C ++ , Java y Python |
Sistema operativo | |
Licencia | Universidad Paul Sabatier |
Sitio web | www |
Descripción general
El modelo DART simula, simultáneamente en varias longitudes de onda del dominio óptico (por ejemplo, infrarrojo visible e infrarrojo térmico), el balance radiativo y las imágenes de detección remota de cualquier escena de la Tierra (natural / urbana con / sin relieve), para cualquier dirección del sol, cualquier atmósfera, cualquier dirección de vista y cualquier sensor FTM. Fue diseñado para ser preciso, fácil de usar y adaptado para uso operativo. Para eso, simula:
- Paisaje terrestre.
- La atmósfera (simulación opcional).
- El sensor radiométrico espacial o aéreo (simulación opcional).
Simula cualquier paisaje como una matriz 3D de células que contienen material turbio y triángulos. El material turbio se utiliza para simular la vegetación (p. Ej., Copas de árboles, césped, cultivos agrícolas, ...) y la atmósfera. Los triángulos se utilizan para simular superficies translúcidas y opacas que componen la topografía, los elementos urbanos y la vegetación en 3D. DART puede utilizar bases de datos estructurales y espectrales (atmósfera, vegetación, suelo, ...). Incluye un modo de simulación LIDAR .
Información general sobre transferencia radiativa
Los enfoques utilizados para simular la transferencia radiativa difieren en 2 niveles: método matemático de resolución y modo de representación del medio de propagación. Estos dos niveles son, en general, dependientes. Los modelos de transferencia radiativa a menudo se dividen en 2 categorías asociadas con los 2 modos principales de representación del paisaje: representación homogénea o heterogénea. Para los modelos conocidos como homogéneos (Idso y de Wit, 1970; Ross, 1981; Verhoef, 1984; Myneni et al., 1989), el paisaje está representado por una distribución horizontal constante de elementos absorbentes y dispersantes (láminas, ramas, etc. ...). Por otro lado, para los modelos conocidos como heterogéneos, el paisaje está representado por una distribución espacial no uniforme de elementos no especificados del paisaje (North, 1996; Govaerts, 1998).
Simulación de la escena "Tierra - Atmósfera"
DART simula la transferencia radiativa en el sistema "Tierra-Atmósfera", para cualquier longitud de onda en el dominio óptico (ondas cortas: visible, infrarrojo térmico, ...). Su enfoque combina el trazado de rayos y los métodos de ordenadas discretas. Trabaja con paisajes naturales y urbanos (bosques con diferentes tipos de árboles, edificios, ríos, ...), con topografía y atmósfera por encima y dentro del paisaje. Simula la propagación de la luz de la irradiancia solar (parte superior de la atmósfera) y / o la emisión térmica dentro de la escena.
Contexto [1]
El estudio del funcionamiento de las superficies continentales requiere la comprensión de los diversos mecanismos energéticos y fisiológicos que influyen en estas superficies. Por ejemplo, la radiación absorbida en el dominio espectral visible es la principal fuente de energía para la fotosíntesis de la vegetación. Además, los flujos de energía y masa en la interfaz "Tierra - Atmósfera" afectan el funcionamiento de la superficie y, en consecuencia, la climatología.
En este contexto, la observación de la Tierra desde el espacio (es decir, la teledetección espacial) es una herramienta indispensable, debido a su potencial único para proporcionar estudios sinópticos y continuos de la Tierra, en diferentes escalas de tiempo y espacio.
La dificultad para estudiar las superficies continentales surge de la complejidad de los procesos energéticos y fisiológicos involucrados y también de las diferentes escalas de tiempo y espacio involucradas. También proviene de la complejidad del espacio de teledetección por satélite y de sus vínculos con las cantidades que caracterizan el funcionamiento de la Tierra. Estas observaciones subrayan la necesidad de modelos, porque solo estos pueden acoplar y reunir en un solo esquema todos los procesos involucrados.
Principales referencias
- Modelización de la transferencia radiativa en copas de vegetación heterogéneas en 3D, 1996, Gastellu-Etchegorry JP, Demarez V, Pinel V, Zagolski F, Remote sensing of Environment, 58: 131-156.
- Modelo de transferencia radiativa para simular imágenes de satélite de alta resolución, Gascon F., 2001, Gastellu-Etchegorry JP y Lefèvre MJ, IEEE, 39 (9), 1922-1926.
- El ejercicio de intercomparación del modelo de transferencia de radiación (RAMI), 2001, Pinty B., Gascon F., Gastellu-Etchegorry et al., Journal of Geophysical Research, vol. 106, No. D11, 16 de junio de 2001.
- Construcción de un modelo de reflectancia 3-D en modo directo para la normalización topográfica de imágenes de alta resolución (1-5 m): fase de validación en un entorno boscoso, 2012, Couturier, S., Gastellu-Etchegorry JP, Martin E., Patiño, P ., IEEE, vol. 51, Número 7, 3910–3921.
- Recuperación del contenido de clorofila de la hoja de abeto a partir de datos de imágenes en el aire mediante eliminación continua y transferencia radiativa, 2013, Malenovský Z., Homolová L., Zurita-Milla R., Lukeš P., Kapland V., Hanuš J., Gastellu-Etchegorry JP, Schaepman M., Teledetección del medio ambiente. 131: 85-102.
- Un nuevo enfoque de discretización de dirección y sobremuestreo para el modelado de transferencia radiativa anisotrópica 3D, 2013, Yin T., Gastellu-Etchegorry JP, Lauret N., Grau E., Rubio J., Remote Sensing of Environment. 135, págs. 213–223
- Un esquema de transferencia radiativa del dosel con FAPAR explícito para el modelo de vegetación interactivo ISBA-A-gs: impacto en los flujos de carbono, 2013, Carrer D., Roujean JL, Lafont S., Calvet JC, Boone A., Decharme B., Delire C ., Gastellu-Etchegorry JP, Revista de Investigación Geofísica - Biogeociencias, vol. 118: 1-16
- Investigación de la utilidad de las transformadas wavelet para invertir un modelo de transferencia radiativa 3-D utilizando datos hiperespectrales para recuperar el LAI forestal, 2013, Banskota A., Wynne R., Thomas V., Serbin S., Kayastha N., Gastellu-Etchegorry JP, Townsend P., Teledetección, 5: 2639–2659
- Efectos de visualización direccional en productos de temperatura de la superficie terrestre de satélites sobre copas de vegetación dispersas: un análisis de múltiples sensores, 2013, Guillevic PC, Bork-Unkelbach A., Göttsche FM, Hulley G., Gastellu-Etchegorry JP, Olesen FS y Privette JL, IEEE Geociencia y percepción remota, 10, 1464–1468.
- Modelado de transferencia radiativa en el sistema "Tierra - Atmósfera" con modelo DART, 2013, Grau E. y Gastellu-Etchegrry, Remote Sensing of the Environment, 139, 149-170
- La cuarta intercomparación de modelos de transferencia de radiación (RAMI-IV): Ensayos de aptitud de los modelos de reflectancia del dosel con ISO-13528, 2013, Widlowski JL, B Pinty, M Lopatka, C Atzberger, D Buzica, M Chelle, M Disney, JP Gastellu-Etchegorry , M Gerboles, N Gobron, E Grau, H Huang, A Kallel, H Kobayashi, PE Lewis, W Qin, M Schlerf, J Stuckens, D Xie, Journal of Geophysical Research 01/2013 1–22, doi: 10.1002 / jgrd .50497
- Modelado 3D de datos del espectrómetro de imágenes: datos: modelado forestal 3D basado en LiDAR y datos in situ, 2014, Schneider FD Leiterer R., Morsdorf F., Gastellu-Etchegorry JP, Lauret N., Pfeifer N., Schaepman ME, Remote Sensing Environment, 152: 235-250.
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- Simulación de imágenes de sensores pasivos con campo de visión finito mediante el acoplamiento del modelo de transferencia radiativa 3-D y la proyección de la perspectiva del sensor, 2015, Yin T., Lauret N. y Gastellu-Etchegorry JP, Remote Sensing Environment, aceptado.