PED 470/ 2021 Project
English (Engleză)
Project title: In-field calibration validation to improve ground support spectral measurements for current and future Earth Observation systems / ValGEOS
Periode: 1 June 2021 – 1 June 2023
Contact Person:
Project Director: Dr. Laura MIHAI (INFLPR)
Coordinator:
National Institute for Laser, Plasma and Radiation Physics - I.N.F.L.P.R.
Atomiștilor 409, Măgurele, Romania
Research Team:
• Dr. Andrei Stancalie, CS III - INFLPR
• PhD. student. Mihalcea Razvan - INFLPR
• Dr. Mihai Serbanescu, IDT III - INFLPR
• PhD. student Petrisor Gabriel Bleotu - INFLPR
Project Summary:
In order for the data recorded in the measurement campaigns by this equipment to be reliable and usable for this purpose, proper calibration is required. The calibration process converts the recorded data from arbitrary units of measurement into known units of the International Standard of Measurement (SI), in this case spectral radiance [W/ m2 sr nm] and spectral irradiance [W/ m2 nm] units. In general, such calibrations are carried out under controlled and stable climatic (laboratory) conditions. Since equipment may react differently under real measurement conditions, making this calibration no longer valid, it is necessary to apply some correction factors.
Therefore, in order to make the calibration of spectroradiometers as accurate as possible, a mobile validation system (ValGEOS) for radiometric (cValRad) and spectral (cValSpec) calibration (Etapa 1/Phase1, Figure 1) has been developed in this project, which can be used as a secondary spectral radiance and spectral irradiance standard, both in the laboratory and in the real working environment of the tested spectroradiometric systems. A series of protocols for spectral and radiometric characterization and calibration of dual-optics, high spectral resolution spectroradiometers and a method for validating these calibrations were also developed.
In Phase 2 of this project, the validation system was deployed and tested in three locations in Europe (Figure 1 Etapa2 / Phase 2; Figure 2), prior to the use of the spectroradiometers in medium or long duration measurement campaigns, allowing a correction of the calibration results performed in the laboratory to the real working conditions for the tested systems.
Thus, in stage 3 of the project (Figure 1, Etapa 3 / Phase3), three spectroradiometric systems with high spectral resolution were obtained, whose calibration in the laboratory was corrected in relation to their actual working conditions (temperature, mounting geometry). These tested systems, through the steps carried out, have traceability to the same reference systems (radiance/spectral irradiance standards), using the same calibration methods, and they meet the same conditions as the reference systems, for ground-based global vegetation monitoring activities (e.g. FLEX ESA Mission).
• technical diagrams of cValRad, cValSpec, ValGEOS systems;
• ValGEOS system data sheet containing specifications of both subsystems (cValRad, cValSpec);
• user guide for ValGEOS;
• installation and operating procedure for ValGEOS;
• examples of characterisation, calibration and calibration validation reports of dual-optical spectroradiometric systems with high spectral resolution;
• method for spectral and radiometric characterisation of high spectral resolution dual optics spectroradiometers with related procedures;
• method for spectral and radiometric calibration of dual-optical spectroradiometers with high spectral resolution, with related procedures;
• method for the validation of spectral and radiometric calibration of high spectral resolution dual optics spectrometers under real working conditions, with related procedures;
• radiometric and spectral calibration characterisation, calibration and validation services for spectroradiometric systems usable in the spectral range 200 - 1000 nm with spectral resolution down to 0.2 nm.
Dissemination:
• Participation in 3 international scientific events with poster or oral presentation:
[1] Oral presentation at the international workshop "MC-4 meeting and joint working group (WG1, WG2, WG3, WG4)", 11-13 October 2021 with the paper "Presenting the ValGEOS project", presented by Laura Mihai. www.senseco.eu/networking/projects-proposals
[2] Participation in the international symposium Leaving Planet 2022, organized by ESA (European Space Agency), Bonn, Germany - Mihai Laura, Mihalcea Răzvan, Șerbănescu Mihai, Stăncălie Andrei, MacArthur Alasdair, Development of a portable system for in-field calibration validation to improve the ground-based measurements for the future Earth Explorer Mission FLEX.
[3] Oral presentation at MC-5 meeting and Final Conference SENSECO, September 2022, Turkey Mihai Laura, Petrișor Bleotu, Hueni Andreas, Find the best practice for optimal parametrization of ISRF to be applied on spectral calibration of field instrumentation used for vegetation SIF investigation.
• Organisation of an international event of team members together with members of COST SENSECO Action: "MC-4 meeting and joint working group (WG1, WG2, WG3, WG4)" on 11-13 October 2021, at Hotel Cișmigiu, Bucharest. The event was attended by project experts from more than 15 countries (44 participants). www.senseco.eu/fileadmin/files/Presentations/MC4_Bucharest/MC4_WG_Meeting.pdf.
• Organise together with project specialists, members of the COST SENSECO network, a special issue in the journal REMOTE SENSING - MDPI (IF 5.3), whose deadline for publication is September 2023. "Recent Progress on Best Practice Protocols for Vegetation-Oriented Sensors Characterization, Calibration and Validation".
• Dissemination on international websites: www.senseco.eu/networking/projects-proposals
Publications:
- Mogildea, M.;Mogildea, G.; Zgura, S.I.;Craciun, D.;Mihăilescu, N.; Prepelita, P.;Mihai, L.;Bazavan, M.C.;Bercu, V.; Gebac, L.C.;Maier, R.;Vasile,B;Craciun,V, A New Method for Tungsten Oxide Nanopowder Deposition on Carbon-Fiber-Reinforced Polymer Composites for X-ray Attenuation., Nanomaterials 13 (23) 3071– (2023)
Română (Romanian)
Titlul proiectului: Sistem de validare in-situ a rezultatelor etalonarilor pentru îmbunătăţirea măsurărilor spectrale de la sol, suport pentru actualele şi viitoarele sisteme de Observare a Pământulului / ValGEOS
Perioada: 1 iunie 2021 – 1 iunie 2023
Persoana de contact:
Director Proiect: Dr. Laura MIHAI (INFLPR)
Coordonator:
Institutul Național pentru Fizica Laserilor, Plasmei și Radiației - I.N.F.L.P.R.
Atomiștilor 409, Măgurele, ROMÂNIA
Echipa de cercetare:
• Dr. Andrei Stancalie, CS III - INFLPR
• PhD. student. Mihalcea Razvan - INFLPR
• Dr. Mihai Serbanescu, IDT III - INFLPR
• PhD. student Petrisor Gabriel Bleotu - INFLPR
Rezumat:
Aşadar, pentru ca etalonarea spectroradiometrelor să fie realizată cât mai corect, în acest proiect a fost dezvoltat un sistem mobil de validare (ValGEOS) a etalonării radiometrice (cValRad) şi spectrale (cValSpec) (etapa 1, Figura 1), care să poată fi utilizat ca standard secundar de radianţă şi iradianţă spectrală, atât în laborator cât şi în mediul de lucru real al sistemelor spectroradiometrice testate. De asemenea, au fost dezvoltate o serie de protocoale pentru caracterizarea şi etalonarea spectrală şi radiometrică a spectroradiometrelor cu optică dublă şi rezoluţie spectrală ridicată şi o metodă de validare a etalonărilor menţionate.
Etape și activități prevăzute:
În etapa 1 a proiectului, sistemele spectroradiometrice au fost caracterizate şi etalonate radiometric, iar etalonarea acestora validată cu ValGEOS, în condiţii stabile, de laborator.
În etapa 2 a acestui proiect, sistemul de validare a fost distribuit şi testat în trei locaţii din Europa (figura 2), înainte de utilizarea spectroradiometrelor în campanii de măsurare de durată medie sau lungă, permitând obţinerea unei corecţii a rezultatelor etalonării efectuate în laborator, în raport cu condiţiile de lucru reale pentru sistemele testate.
Astfel, în etapa 3 a proiectului au fost obţinute trei sisteme spectroradiometrice având rezoluţie spectrală ridicată, a căror etalonare din laborator a fost corectată în raport cu condiţiile de lucru efective ale acestora (temperatură, geometrie montaj). Aceste sisteme testate, prin etapele realizate, au trasabilitate faţă de aceleaşi sisteme de referinţă (standarde de radianţă / iradianţă spectrală), folosindu-se aceleaşi metode de etalonare, acestea îndeplinind condiţiile necesare utilizării ca sisteme de validare de la sol, pentru activităţi de monitorizare globală a vegetaţiei (eg. FLEX ESA Mission).
Indicatori de rezultat obţinuţi până la finalizarea proiectului:
• digramele tehnice ale sistemelor cValRad, cValSpec, ValGEOS;
• fişa tehnică a sistemului ValGEOS ce cuprinde specificaţiile ambelor subsisteme (cValRad, cValSpec);
• ghid de utilizare pentru ValGEOS;
• procedura de instalare şi operare a ValGEOS;
• exemple de rapoarte de caracterizare, etalonare şi validare a etalonării sistemelor spectroradiometrice cu optică dublă având rezoluţie spectrală ridicată;
• metodă de caracterizare spectrală şi radiometrică a spectroradiometrelor cu optică dublă având rezoluţie spectrală ridicată, cu procedurile aferente;
• metodă de etalonare spectrală şi radiometrică a spectroradiometrelor cu optică dublă având rezoluţie spectrală ridicată, cu procedurile aferente;
• metodă de validare a etalonării spectrale şi radiometrice a spectrometrelor cu optică dublă având rezoluţie spectrală ridicată în condiţii reale de lucru, cu procedurile aferente;
• servicii de caracterizare, etalonare şi validare a etalonării radiometrice şi spectrale pentru sisteme spectroradiometrice utilizabile în domeniul spectral 200 – 1000 nm, având rezoluţie spectrală de până la 0.2 nm.
Diseminare:
• Participarea la 3 manifestări ştiinţifice internaţionale cu prezentare poster sau orală:
[1] Prezentare orală la workshopul internaţional “MC-4 meeting and joint working group (WG1, WG2, WG3, WG4)”, din perioada 11-13 octombrie 2021 cu lucrarea “Presenting the ValGEOS project”, a prezentat Laura Mihai. www.senseco.eu/networking/projects-proposals
[2] Participare la simpozionul international Leaving Planet 2022, organizat de către ESA (European Space Agency), Bonn, Germania - Mihai Laura, Mihalcea Răzvan, Şerbănescu Mihai, Stăncălie Andrei, MacArthur Alasdair, Development of a portable system for in-field calibration validation to improve the ground-based measurements for the future Earth Explorer Mission FLEX.
[3] Prezentare orală la MC-5 meeting and Final Conference SENSECO, September 2022, Turcia Mihai Laura, Petrişor Bleotu, Hueni Andreas, Find the best practice for optimal parametrization of ISRF to be applied on spectral calibration of field instrumentation used for vegetation SIF investigation.
• Organizarea unui eveniment internaţional a membrilor echipei împreună cu membrii ai Acţiunii COST SENSECO: “MC-4 meeting and joint working group (WG1, WG2, WG3, WG4)” în perioada 11-13 octombrie 2021, la Hotel Cişmigiu, Bucureşti. La acest eveniment au participat experţi în domeniul proiectului din mai mult de 15 ţări. www.senseco.eu/fileadmin/files/Presentations/MC4_Bucharest/MC4_WG_Meeting.pdf.
• Organizarea împreună cu specialişti în domeniul proiectului, membrii ai reţelei COST SENSECO a unei ediţii speciale în revista REMOTE SENSING – MDPI (IF 5.3), al cărui termen de publicare al lucrărilor este Septembrie 2023. "Recent Progress on Best Practice Protocols for Vegetation-Oriented Sensors Characterization, Calibration and Validation".
• Diseminare pe site-uri internaţionale: www.senseco.eu/networking/projects-proposals
Publicații:
- Mogildea, M.;Mogildea, G.; Zgura, S.I.;Craciun, D.;Mihăilescu, N.; Prepelita, P.;Mihai, L.;Bazavan, M.C.;Bercu, V.; Gebac, L.C.;Maier, R.;Vasile,B;Craciun,V, A New Method for Tungsten Oxide Nanopowder Deposition on Carbon-Fiber-Reinforced Polymer Composites for X-ray Attenuation., Nanomaterials 13 (23) 3071– (2023)