3MI
3MI (Multi-acquisition Multi-bandes spectrales et Multi-polarisation) est un instrument imageur de Metop-SG A
Mission
On Ground Calibration (OGC), définition des algorithmes de traitements des données instrument 3MI (ATBD),
Conception et développement de l’IDS (Instrument Data Simulator) permettant la production des données simulées de niveau 0,
Conception et développement des prototypes GPPs de traitements des données 3MI permettant la génération des produits de niveau 1 et intermédiaire,
Conception et développement du PAT (Performance Assessment Tool).
Satellites / Instruments
Satellite Metop-SG A embarquant 6 instruments dont 3MI
Compétences
Prototypage, simulation, langage C++, traitements L0/L1B1/L1B, étalonnage, calibration
Date
De 2016 à aujourd’hui
Les satellites Metop-SG A et Metop-SG B
Le programme EPS-SG (EUMETSAT Polar System – Second Generation) est composé de deux satellites : Metop-SG A et Metop-SG B. Ce programme a pour objectif de fournir une continuité des observations satellitaires en orbite basse pour la météorologie opérationnelle, l’océanographie, la chimie de l’atmosphère et le suivi du climat. Ainsi, il répondra aux besoin des utilisateurs durant la période allant de 2020 à 2040.
Metop-SG A et Metop-SG B évoluent sur la même orbite et ont des configurations différentes. Les bénéfices ou applications de cette mission sont centrés sur les prévisions météorologiques, le changement climatique, la qualité de l’air (composition atmosphérique), l’hydrologie, l’océanographie, etc…
Retrouvez plus d’informations générales sur la mission 3MI sur le site de l’EUMETSAT.
Illustration du satellite METOP-SG A
© EUMETSAT
Le logiciel OGC
L’instrument 3MI est sous la responsabilité de la société Leonardo basée à Florence (Italie) en charge de la conception et de la mise en œuvre H/W et SW de l’instrument. CSL est le sous-traitant Leonardo pour l’étalonnage de l’instrument 3MI. Il sera lancé sur la plate-forme du satellite A du programme mondial METOP-SG qui sera opéré par EUMETSAT.
L’unité Observation de la Terre de Magellium est le sous-traitant de CSL. Elle est en charge de la mise en œuvre du logiciel 3MI On Ground Calibration (OGC) ainsi que de la génération et de la maintenance de l’ATBD 3MI (algorithmes des traitements des données instrument).
Le logiciel 3MI OGC est constitué par 3 principaux composants :
• IMOD/CMOD implémente le MODèle d’Instrument et le MODèle inversé de Calibration :
⇒ IMOD simule le comportement de l’instrument en prenant en compte le filtrage Spatial et Spectral, et les différents artefacts radiométriques tels que Dark Current, Non-Linearity, Flat-Field, Straylight, etc…IMOD couvre le même périmètre fonctionnel que le traitement L0 dans IDS
⇒ CMOD implémente les corrections nécessaires pour compenser les artefacts de l’instrument. CMOD couvre le même périmètre fonctionnel que le traitement L1B1 et le traitement RIM au sein de GPP.
• ICCDB, implémenté au format NetCDF, et contenant tous les Key Data Parameters (KDP) utilisés à la fois par 3MI IDS&GPP et 3MI OGC SW.
Lié à l’ICCDB, le logiciel dédié permet de simuler une version synthétique de l’ICCDB à des fins de test.
• KDPM met en œuvre le calcul de tous les KDP à partir des mesures acquises lors des campagnes d’étalonnage. Il comprend également un logiciel dédié pour permettre la simulation de mesures.
Le projet 3MI IDS et GPP L1B1
Le contexte
L’unité Observation de la Terre de Magellium est le sous-traitant de Leonardo pour 3MI IDS (simulation des données instrument) & GPP SW (prototype de la chaine traitements permettant la génération des produits jusqu’au niveau L1B1).
Le 3MI IDS doit être utilisé pour remplacer les modèles de vol aux instruments 3MI actuels jusqu’à sa livraison et son intégration. Cela doit permettre entre-temps la validation du GPP L1B1 avec des données simulées.
Le 3MI GPP L1B1 a pour objectif de fournir un prototype de chaîne de traitement L1B1. Cette chaîne de traitement doit pouvoir ensuite être utilisée par EUMETSAT comme chaîne de référence pour la chaîne de production opérationnelle (PDAP) au sein du segment sol METOP-SG.
Enfin, le projet 3MI IDS & GPP L1B1 est actuellement en phase finale (livraison SRR en 2016, PDR, TRR et V1 en 2017, livraison V2 en 2018, versions intermédiaires en 2019/2020/2021), prenant en compte les résultats de la campagne de calibration EM.
La mission
Le logiciel 3MI GPP L1B1 comprend trois composants principaux :
• IDS, le simulateur d’instruments 3MI, générant :
⇒ des données L0 (Image, Ancillary, NAVATT) au format NetCDF4 et au format CCSDS à des fins GPP, simulant les futures sorties EGSE (niveau 3MI et satellite),
⇒ des données intermédiaires L0 et luminance simulée à des fins de validation prise en compte par le PAT (Performance Analysis Tool),
• GPP, le traitement de correction 3MI L1B1, prenant en entrée :
⇒ Fichier de flux CCSDS provenant d’IDS ou d’EGSE,
⇒ Produit L0 (paquets CCSDS encapsulés au format NetCDF4) d’IOV, et générant :
→ Produit L0,
→ Produit L1B1 (à fournir comme entrée principale du 3MI GPP L1B1/L1B),
→ Radiance au sol et données intermédiaires L1B1 à des fins de validation prises en compte par PAT,
• PAT, utilisé pour valider conjointement les sorties IDS et GPP.
Le traitement GPP 3MI L1B1/L1B
L’unité Observation de la Terre de Magellium est sous-traitant du CNES dans le cadre du prototypage de la chaîne de traitement du niveau L1b1 vers le niveau L1B.
Le traitement L1b1/L1b calcule les vecteurs de Stokes à partir de produits L1b1 dans le référentiel capteur d’acquisition. Dans un premier temps, les 3 acquisitions, correspondant aux 3 polarisations sous lesquelles ont été acquises une même bande spectrale et une même scène, sont co-registrées. Puis, dans un second temps, leur modèle radiométrique est inversé afin de calculer le vecteur de Stokes. Pour les bandes non-polarisées, le traitement s’appuie sur les paramètres de Stokes des bandes spectrales polarisées voisines.
Consortium
EUMETSAT, ESA, Leonardo, CSL, CNES
Mots-clés
observation, satellite, terre, segment sol, 3MI, Metop, EUMETSAT, étalonnage, c++, prototype, traitement L1B1, segment sol
SCIENCE FOR EARTH CARE
L'unité Observation de la Terre de Magellium est experte en missions spatiales optiques et en applications géophysiques et biophysiques. L'unité offre un haut niveau d'expertise et une complète maîtrise sur l'ensemble de la chaîne de traitement, lui permettant de répondre à tous les projets des plus grandes commandes spatiales telles que l'ESA et le CNES.