CETAL | PED Projects (PN-III-P2-2.1-PED) | PED470

        

        

      

    

    

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
 
Abstract:
The health and vigour of terrestrial vegetation is extremely important for the wellbeing of life on Earth, managing the exchange of gases and solar energy between soil, atmosphere and biosphere and determines primary productivity. The acquisition of information about the status, health and photosynthetic functioning of the vegetation is therefore fundamental to assess its dynamic response to climate change. Some of the most recent studies show that a directly measurable quantity of photosynthetic activity is sun-induced fluorescence (SIF). The Earth Observation scientific communities have shown a real interest in the estimation of SIF from space, with ESA approving the FLEX mission to be launched into space in 2022. FLEX is the first mission dedicated in particular to monitoring the "breathing" of terrestrial vegetation. These space-based observations need to be validated and vegetation fluorescence better understood to be for the benefit of society. For this, it is necessary that these technically challenging SIF measurements be made more reliably, with greater accuracy than previously and to internationally recognised standards. In the context of the existing technique and the preliminary work performed by the experts in this proposal in collaboration with international groups, this project will develop an innovative mobile system for validation of calibration and the related methods of characterization, calibration and validation at the laboratory level. This will ensure that field data from multiple equipment, fixed across multiple types of platforms and at different geographically locations, can be directly and reliably compared, and their measurement uncertainties understood and quantified to international standard units. The work proposed will describe for the first time a laboratory development of a tool capable to validate the calibration of high spectral resolution optical sensors in the natural field environment in which they are required to operate.

Phases and activities:
I. Phase I – implementation and results (2021)
The following results were obtained in the first stage:
• all equipment and components necessary for the development of the two validation systems cValRad and cValSpec were purchased;
• the technical design of the enhanced mobile radiometric validation system (cValRad) was completed;
• the wiring diagram of the corresponding cValRad cooling assembly has been drawn;
• the enhanced cValRad (Figure 2) and cValSpec test validation systems were assembled;
• the technical design of a power supply, tuneable in power for the cValRad, was carried out;
• laboratory setups for characterisation and calibration of the cValRad radiometric validation system were developed;
• methods for characterisation and calibration of the cValRad validation system were developed and documented in a specific working procedure;
• laboratory setups for cValSpec characterisation have been developed;
• methods for characterisation of the cValSpec system have been developed;
• characterisation of all components of the cValRad system and preliminary characterisation of cValSpec was performed;
• following the cValRad characterisation, a cValRad technical specification report was produced and a technical guide for the installation and operation of cValRad (preliminary) was developed.
Results dissemination:
1. Oral presentation at the international workshop "MC-4 meeting and joint working group (WG1, WG2, WG3, WG4)" on 11-13 October 2021 with the paper "Presenting the ValGEOS project", presented by Laura Mihai.
2. An abstract was submitted for participation in the international symposium Leaving Planet 2022, organised by ESA (European Space Agency).
Other activities:
1. Members of this project were the local organizers of the "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 experts from more than 15 countries (44 participants).  
2. Laura Mihai attended the course "Specialist for testing and calibration laboratories according to the international standard SR EN ISO/IEC 17025:2018", obtaining the corresponding certificate of completion.
II. Project Phase II implementation (2022)
III. Project Phase III implementation (2023)

Research Team:     
        • Dr. Laura MIHAI
        • Dr. Andrei STĂNCĂLIE
        • Ing. Răzvan MIHALCEA
        • Ing. Mihai SERBANESCU
        • Tech. Tudor NICULAE
    
 
   

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
 
Rezumat:
Sănătatea și vigoarea vegetației terestre sunt extrem de importante pentru bunăstarea vieții pe Pământ, gestionând schimbul de gaze și energie solară între sol, atmosferă și biosferă și determină productivitatea primară. Obținerea de informații despre starea, sănătatea și funcționarea fotosintetică a vegetației este, prin urmare, fundamentală pentru a evalua răspunsul său dinamic la schimbările climatice. Unele dintre cele mai recente studii arată că o cantitate direct măsurabilă a activităţii fotosintetice este fluorescența indusă de soare (SIF). Comunitățile științifice de observare a pământului au arătat un interes real pentru estimarea SIF din spațiu, ESA aprobând misiunea FLEX care va fi lansată în spațiu în 2022. FLEX este prima misiune dedicată în special monitorizării „respirației” vegetației terestre. Aceste observații bazate pe spațiu trebuie însă validate și fluorescența vegetației mai bine înțeleasă pentru a fi în beneficiul societății. Pentru aceasta, este necesar ca aceste măsurători SIF dificile din punct de vedere tehnic să fie făcute mai fiabil, cu o precizie mai mare decât anterior și la standarde recunoscute internațional. În contextul tehnicii existente și al lucrărilor preliminare efectuate de experții din această propunere în colaborare cu grupuri internaționale, acest proiect va dezvolta un sistem mobil inovator pentru validarea etalonării și metodele aferente de caracterizare, etalonare și validare la nivel de laborator. Acest lucru va asigura că datele de teren de la echipamente multiple, fixate pe mai multe tipuri de platforme și în diferite locații geografice, pot fi comparate direct și în mod fiabil, iar incertitudinile lor de măsurare sunt înțelese și cuantificate faţă de unități standard internaționale. Lucrarea propusă va descrie pentru prima dată dezvoltarea în laborator a unui instrument capabil să valideze etalonarea senzorilor optici cu rezoluție spectrală înaltă în mediul de operare natural în care aceștia trebuie să funcționeze.

Etape și activități prevăzute:
I. Etapa I de implementare si rezultate (2021)

În prima etapa au fost obţinute următoarele rezultate:
• au fost achiziţionate toate echipamentele şi componentele necesare dezvoltării celor două sisteme de validare cValRad şi cValSpec;
• a fost realizat proiectul tehnic al sistemului mobil de validare radiometrică îmbunătăţit (cValRad);
• a fost trasată schema de conexiuni a ansamblului de răcire corespunzătoare cValRad;
• au fost asamblate sistemele de validare cValRad îmbunătăţit (Figura 2) şi cValSpec test;
• a fost realizat proiectul tehnic al unei surse de alimentare, acordabilă în putere pentru cValRad;
• au fost elaborate montajele de laborator pentru caracterizarea şi etalonarea sistemului cValRad de validare radiometrică; • au fost dezvoltate metodele de caracterizare şi etalonare a sistemului de validare cValRad şi documentate într-o procedură de lucru specifică;
• au fost elaborate montajele de laborator pentru caracterizarea cValSpec;
• au fost dezvoltate metodele de caracterizare a sistemului cValSpec;
• s-a efectuat caracterizarea tuturor componentelor sistemului cValRad şi caracterizarea preliminară a cValSpec;
• în urma realizării caracterizării cValRad a fost întocmit un raport cu specificaţiile tehnice ale acestuia şi a fost elaborat un ghid tehnic pentru instalarea şi operarea cValRad (preliminar).
Diseminarea rezultatelor din această etapă a fost realizată prin:
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.
2. a fost trimis un abstract pentru participarea la simpozionul international Leaving Planet 2022, organizat de către ESA (European Space Agency).
Alte activităţi:
1. Membrii acestui proiect au fost organizatorii locali ai “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 maim ult de 15 ţări (44 de participanţi).
2. Laura Mihai a participat la un curs de perfecţionare de “Specialist pentru laboratoare de încercări şi etalonări conform standardului international SR EN ISO/IEC 17025:2018”, obţinând certificatul de absolvire corespunzător acestuia.
II. Etapa II de implementare si rezultate (2022)
III. Etapa III de implementare si rezultate (2023)


Echipa de cercetare:     
    • Dr. Laura MIHAI
    • Dr. Andrei STĂNCĂLIE
    • Ing. Răzvan MIHALCEA
    • Ing. Mihai SERBANESCU
    • Tech. Tudor NICULAE     
    
RESULTS:
I. Phase I – 2021
PL_PED470
 
PED470_2
 
DISEMINATION:
[1] https://www.senseco.eu/networking/projects-proposals
[2] https://www.senseco.eu/fileadmin/files/Presentations/MC4_Bucharest/MC4_WG_Meeting.pdf