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FY-3C MWRI在轨交叉辐射定标

遥感技术与应用 2021年第3期36卷 682-691页

作者：曾子倩蒋耿明复旦大学电磁波信息科学教育部重点实验室上海200433

精确辐射定标是定量遥感的基础。以搭载在全球降水测量(Global Precipitation Measurement,GPM)卫星上的微波成像仪(GPM Microwave Imager,GMI)为辐射基准,用双差异(Double Difference,DD)方法对搭载在我国风云三号C星(Fengyun 3C,FY-3C)上的微波成像仪(Microwave Radiation Imager,MWRI)进行在轨交叉辐射定标。首先,将FY-3C MWRI数据、GMI数据和第五版欧洲中尺度天气预报中心再分析(European Centre for Medium-Range Weather Forecast Re-Analysis V5,ERA5)数据重采样至1°×1°的全球规则格网空间;其次,根据匹配条件收集晴空海面上的匹配观测点,用海洋微波辐射传输模型分别模拟FY-3C MWRI和GMI各个通道大气顶亮温;然后,根据匹配的观测值和模拟值计算DD值和FY-3C MWRI的理论观测值;最后,确定交叉辐射定标系数,并完成对FY-3C MWRI数据的定标重处理。结果表明:相对于GMI,FY-3C MWRI观测值被低估,特别是低频通道,但随着频率的增大,定标误差逐渐变小。FY-3C MWRI升轨(MWRIA)的定标误差比降轨(MWRID)小1.0~2.0 K。在全球天基交叉辐射定标系统(Global Space-based Inter-Calibration System,GSICS)所定义的标准场景亮温下,对于10V/H、18V/H、23V、36V/H和89V/H共9个通道,MWRIA的辐射定标误差分别为-6.7±0.3 K、-8.7±0.7 K、-2.9±0.7 K、-2.0±0.8 K、-2.4±0.7 K、-4.0±0.8 K、-2.4±1.4 K、-1.3±1.0 K和-0.4±1.8 K;而MWRID的辐射定标误差分别为-7.9±0.7 K、-9.7±0.9 K、-4.3±0.9 K、-3.0±0.8 K、-3.5±0.9 K、-5.1±0.8 K、-3.0±1.1 K、-2.4±0.6 K和-1.0±2.1 K。

关键词：交叉辐射定标 FY-3C MWRI GMI 双差异法海洋微波辐射传输模型

利用AIRS数据交叉辐射定标SVISSR分裂窗通道

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遥感学报 2009年第5期13卷 792-800页

作者：蒋耿明延昊马灵玲复旦大学波散射与遥感信息教育部重点实验室上海200433 中国气象局国家气象中心北京100081 中国科学院光电研究院北京100190

利用高精度和稳定的AIRS/Aqua(Atmospheric InfraRed Sounder on board Aqua)数据对SVISSR/FY-2C(Stretched Visible and Infrared SpinScan Radiometer on board Feng Yun 2C)的两个分裂窗通道IR1(Infra Red 1,10.9μm)和IR2(InfraRed 2,11.9μm)进行交叉辐射定标的方法,并利用赤道附近2006年12月和2007年12月的AIRS和SVISSR数据完成了交叉辐射定标,结果表明,SVISSR数据与卷积得到的AIRS数据高度线性相关,SVISSR/FY-2C传感器的两个分裂窗通道不仅存在定标误差,而且定标误差随时间的变化呈现增大的趋势。相对于AIRS/Aqua测量值,当SVISSR的通道亮温从220K变化到340K时,2006年12月IR1通道的温度调整量从5.8K变化到-4.4K,而2007年12月IR1通道的温度调整量从6.9K变化到-5.1K;2006年12月IR2通道的温度调整量从2.2K变化到-1.5K,而2007年12月IR2通道的温度调整量从6.3K变化到-6.1K。

关键词：交叉辐射定标 SVISSR/FY-2C AIRS/Aqua 分裂窗通道

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珠海一号欧比特高光谱数据交叉辐射定标初探

遥感技术与应用 2021年第4期36卷 791-802页

作者：吴颉陈楚群刘叶取热带海洋环境国家重点实验室广东省海洋遥感重点实验室中国科学院南海海洋研究所广东广州510301 南方海洋科学与工程广东省实验室(广州) 广东广州511458 中国科学院大学北京100049

搭载于“珠海一号”卫星星座的欧比特高光谱OHS(Orbit Hyper Spectral)传感器,以较高的光谱分辨率和空间分辨率,在近岸及内陆湖泊水色遥感应用方面具有很大潜力。然而OHS缺乏星上定标系统,目前在轨定标采用陆地定标场的资料,其定标结果... 详细信息

搭载于“珠海一号”卫星星座的欧比特高光谱OHS(Orbit Hyper Spectral)传感器,以较高的光谱分辨率和空间分辨率,在近岸及内陆湖泊水色遥感应用方面具有很大潜力。然而OHS缺乏星上定标系统,目前在轨定标采用陆地定标场的资料,其定标结果在水体等低反射率地物误差较大。因此提出一种基于传感器入瞳总辐亮度的交叉辐射定标法,该方法结合QAA(Quasi-Analytical Algorithm)准分析算法和6SV2.1辐射传输模型,利用GOCI(Geostationary Ocean Color Imager)多光谱数据对OHS高光谱数据进行交叉辐射定标。研究结果表明:①GOCI和OHS传感器获取的地物辐射相关性好,在可见光波段范围内,R2均高于0.84;②重新定标后的数据能明显改善不同传感器之间的辐射差异,在可见光波段范围内,定标误差小于9%。实验为高光谱传感器的辐射定标提供了一种新的方法,对建立高光谱定量化、业务化水色遥感处理系统,特别对OHS数据在水域的各种应用具有重要意义。

关键词：欧比特高光谱(OHS) 珠海一号交叉辐射定标高光谱 QAA

HY-1B/COCTS热红外波段的交叉辐射定标方法研究

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地理与地理信息科学 2015年第6期31卷 19-24,F0002页

作者：阚煜龚绍琦刘朝顺华东师范大学地理信息科学教育部重点实验室上海200241 华东师范大学环境遥感与数据同化联合实验室上海200241 南京信息工程大学地理与遥感学院江苏南京210044

遥感传感器辐射定标是定量遥感应用与分析的基础。该文以具有高辐射精度的TERRA/MODIS传感器热红外第31、32通道为参考,采用了目标跟踪交叉定标法完成了对HY-1B/COCTS传感器热红外第9、10通道的辐射定标。选取2009年4月17、21、22、25... 详细信息

遥感传感器辐射定标是定量遥感应用与分析的基础。该文以具有高辐射精度的TERRA/MODIS传感器热红外第31、32通道为参考,采用了目标跟踪交叉定标法完成了对HY-1B/COCTS传感器热红外第9、10通道的辐射定标。选取2009年4月17、21、22、25、26日的5次双星同步观测太湖的白天数据,通过大气辐射传输模型MODTRAN对两传感器相应热红外通道进行大气透过率和大气热辐射的模拟,从MODIS的入瞳辐亮度等效模拟出COCTS的入瞳辐亮度,再结合COCTS影像上提取对应的DN值,进行多点线性回归,最终获得COCTS第9和第10通道的定标系数分别为:增益0.008 Wm^(-2)sr^(-1)μm^(-1)/DN,偏置2.873 Wm^(-2)sr^(-1)μm^(-1);增益0.006 Wm^(-2)sr^(-1)μm^(-1)/DN,偏置3.913 Wm^(-2)sr^(-1)μm^(-1)。将定标结果用于OCTS热红外通道的辐射校正,与MODIS等效计算的辐亮度相比,第9和第10通道的平均偏差分别为-0.070 Wm^(-2)sr^(-1)μm^(-1)和-0.008 Wm^(-2)sr^(-1)μm^(-1),均方根误差分别为0.532 Wm^(-2)sr^(-1)μm^(-1)和0.083 Wm^(-2)sr^(-1)μm^(-1);将经辐射校正后的COCTS图像用于太湖水温反演,所得的平均偏差为1.47K。

关键词：交叉辐射定标热红外通道 MODTRAN HY-1B/COCTS TERRA/MODIS

利用MODIS数据对FY4A AGRI传感器蓝光通道交叉辐射定标

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遥感信息 2020年第6期35卷 115-121页

作者：王诗圣向嘉敏祝善友陈博洋南京信息工程大学遥感与测绘工程学院南京210044 国家卫星气象中心北京100081

针对传感器辐射性能在使用过程中发生变化的问题,提出采用交叉辐射定标方法对我国新型静止气象卫星FY4A AGRI传感器进行辐射定标。文章选择敦煌区域作为交叉辐射定标实验研究区,采用MODIS数据对FY4A AGRI传感器蓝光波段进行交叉辐射定标... 详细信息

针对传感器辐射性能在使用过程中发生变化的问题,提出采用交叉辐射定标方法对我国新型静止气象卫星FY4A AGRI传感器进行辐射定标。文章选择敦煌区域作为交叉辐射定标实验研究区,采用MODIS数据对FY4A AGRI传感器蓝光波段进行交叉辐射定标,在不同传感器太阳高度角、卫星天顶角与相对方位角、通道光谱响应的差异校正基础上,计算得出AGRI传感器蓝光通道辐射定标系数;然后分别利用敦煌区域与澳大利亚弗罗姆干盐湖区域作为检验区域,与原始系数的辐射定标结果进行对比。结果表明,利用MODIS传感器进行交叉辐射定标,提高了辐射定标精度。在春季敦煌区域中,原始系数与交叉辐射定标系数的辐射定标精度的相对误差分别为6.51%、5.80%;在冬季澳大利亚弗罗姆干盐湖区域中,原始系数与交叉辐射定标系数定标的相对误差分别为5.28%、4.84%;通过比较分析2个区域不同因素的影响程度,可知光谱响应差异是影响误差精度的重要因素;2个区域不同季节的分析结果表明,随着时间增长,蓝光通道的衰减对误差精度有一定程度的影响。

关键词： FY4A AGRI MODIS 交叉辐射定标辐射定标精度

中国风云二号SVISSR传感器热红外波段与AIRS/Aqua的交叉辐射定标

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遥感技术与应用 2012年第4期27卷 504-510,495页

作者：蒋耿明金亚秋复旦大学波散射与遥感信息重点实验室上海200433

对高光谱卷积法进行了改进,实现了卫星影像之间的亚像素匹配和粗差的剔除,对搭载在中国"风云二号"(FY-2)C、D和E星上的伸展的可见光和红外自旋转扫描辐射计(SVISSR)的两个热红外波段IR1(～10.9μm)和IR2(～11.9μm)与搭载在Aqua卫星上... 详细信息

对高光谱卷积法进行了改进,实现了卫星影像之间的亚像素匹配和粗差的剔除,对搭载在中国"风云二号"(FY-2)C、D和E星上的伸展的可见光和红外自旋转扫描辐射计(SVISSR)的两个热红外波段IR1(～10.9μm)和IR2(～11.9μm)与搭载在Aqua卫星上的大气红外探空仪(AIRS)高光谱波段进行交叉辐射定标。基于SVISSR/FY-2和AIRS/Aqua对地观测的几何特性,选取研究区域覆盖41.5°～149.5°E、10°S～10°N的范围,利用该研究区域2006年12月、2007年9月和12月、2009年9月和2010年5月的SVISSR/FY-2标称数据和AIRS/Aqua红外1B数据,在同地点、同一天太阳天顶角之差的绝对值小于2°、观测天顶角之差的绝对值小于3°和相对方位角之差的绝对值小于6°的匹配条件下,提取匹配的观测点对,然后对匹配观测点对进行回归分析,得到交叉辐射定标系数。结果表明:SVISSR/FY-2波段观测值与卷积得到的AIRS/Aqua观测值之间高度线性相关,且SVISSR/FY-2的两个热红外波段相对于AIRS/Aqua波段存在定标偏差。并给出了交叉辐射定标系数。

关键词：交叉辐射定标 SVISSR/FY-2 AIRS/Aqua 热红外波段

基于AQUA/MODIS的FY-4A/AGRI传感器热红外通道交叉辐射定标方法

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无线电工程 2021年第12期51卷 1373-1381页

作者：刘佳欣高彩霞杨治纬邱实赵永光马灵玲钱永刚中国科学院空天信息创新研究院中国科学院定量遥感信息技术重点实验室北京100094 中国科学院大学资源与环境学院北京100049 中国科学院大学光电学院北京100049

风云四号卫星(FengYun-4A Satellite,FY-4A)是我国新一代静止气象卫星,搭载多通道扫描成像辐射计(Advanced Geostationary Radiation Imager,AGRI)等多种观测仪器。为检验AGRI传感器热红外通道的辐射观测精度,基于AQUA卫星搭载的中分辨... 详细信息

风云四号卫星(FengYun-4A Satellite,FY-4A)是我国新一代静止气象卫星,搭载多通道扫描成像辐射计(Advanced Geostationary Radiation Imager,AGRI)等多种观测仪器。为检验AGRI传感器热红外通道的辐射观测精度,基于AQUA卫星搭载的中分辨率成像光谱仪(Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer,MODIS)对FY-4A/AGRI传感器热红外通道开展交叉辐射定标。利用4A/OP辐射传输模型模拟数据计算MODIS和AGRI数据对的光谱匹配因子,提取参考载荷(MODIS)研究区目标观测辐亮度值,并经过空间、时间、光谱和角度匹配后,推算相应通道待定标载荷(AGRI)TOA辐亮度参考值,并与其研究区目标观测值进行对比分析,计算参考值和观测值的相对差异,以此来验证待定标载荷辐射观测值的准确性。结果表明,FY-4A/AGRI热红外通道定标后的辐亮度值相对差异在±10%以内,随着观测天顶角(Viewing Zenith Angle,VZA)差异减小,辐亮度值相对差异较小。当VZA差异小于10°时,辐亮度值相对差异基本保持在±5%以内。

关键词：交叉辐射定标 4A/OP辐射传输模型 FY-4A 中分辨率成像光谱仪光谱匹配因子

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HJ1-CCD交叉辐射定标

HJ1-CCD交叉辐射定标

作者：张玉环山东科技大学

学位级别：硕士

辐射定标是一个将传感器记录的计数值转换成绝对辐射亮度的过程。目前常用的精度较高的辐射定标方法是场地定标。此定标方法需要大量的实地测量数据,耗费的人力、物力、财力非常巨大,因此,这种定标方法提供的定标系数是极其有限的,难以... 详细信息

辐射定标是一个将传感器记录的计数值转换成绝对辐射亮度的过程。目前常用的精度较高的辐射定标方法是场地定标。此定标方法需要大量的实地测量数据,耗费的人力、物力、财力非常巨大,因此,这种定标方法提供的定标系数是极其有限的,难以满足定量化遥感的应用。与场地定标方法相对应的是交叉辐射定标,此方法是用已定标过的传感器图像来确定待定标传感器的定标系数的一种方法,也是目前发展较快的定标方法。但是由于地形的复杂性,以及同一地物的非朗伯体特性,不同的观测-太阳几何下同一地物的反射辐射特性是不同的,因此,要得到较高精度的交叉辐射定标系数,必须考虑到同一地物的二向反射特性。但是对于大多数中高分辨率遥感影像来说,由于幅宽比较小,传感器多为垂直观测,在交叉辐射定标过程中,根据中高分辨率垂直观测的遥感影像来获取地物的二向反射特性是比较困难的。针对以上问题,本研究提出了基于DEM数据和垂直观测的Landsat7-ETM+数据来提取取巴丹吉林沙漠地区地表BRDF特性的方法,并用获取的BRDF特性对大量的Landsat5-TM和Landsat7-ETM+图像进行了模拟,用于验证此方法,验证结果表明此方法可以精确的模拟地表的二向反射;最后,将此方法应用到Landsat7-ETM+与HJ1-CCD传感器的交叉辐射定标中,实现了对HJl-CCD数据较为精确的交叉辐射定标。首先,根据研究区域DEM数据确定出研究区域影像的每个像元的坡度坡向数据;选取取了13景Landsat7-ETM+数据,对其进行大气校正,得到地表反射率;计算出Landsat7-ETM+传感器影像每个像元对应的局部坐标系下的观测-太阳几何;在统计数据的基础上,精确提取了巴丹吉林沙漠地区的BRDF特性数据。其次,用验证后的BRDF特性数据,来模拟HJ1-CCD图像。计算出HJ1-CCD影像每个像元对应的局部坐标系下的太阳-观测几何,根据获取的BRDF特性数据,模拟出HJ1-CCD图像对应的地表反射率,根据大气参数计算出对应的天顶辐亮度,与HJ1-CCD图像的DN值数据进行比较,从而得到HJ1-CCD的绝对辐射定标系数。实现了ETM+和HJ1-CCD数据的交叉辐射定标。本文所提出的BRDF特性提取方法主要解决了如何利用垂直观测的高分辨率数据来精确拟合沙漠地区地表二向反射特性的问题,此方法可用来精确拟合地表二向反射特性,从而模拟不同地表条件下的遥感影像,为中高分辨率的传感器的交叉辐射定标提供了一种可行的方案。

关键词： BRDF DEM 垂直观测多角度特征提取暗目标法大气校正地表反射率模拟交叉辐射定标

时间序列的中低分辨率遥感数据反射波段交叉辐射定标方法研究

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时间序列的中低分辨率遥感数据反射波段交叉辐射定标方法研究

作者：黄海霞中国石油大学

学位级别：硕士

卫星传感器的在轨绝对辐射定标是遥感定量化的基本前提。为了及时监测传感器性能的变化,提高遥感数据的质量,促进定量遥感科学发展,必须对卫星传感器进行长期的在轨辐射定标。交叉辐射定标是一种高效、可靠的定标方法,它不但可以对历史... 详细信息

卫星传感器的在轨绝对辐射定标是遥感定量化的基本前提。为了及时监测传感器性能的变化,提高遥感数据的质量,促进定量遥感科学发展,必须对卫星传感器进行长期的在轨辐射定标。交叉辐射定标是一种高效、可靠的定标方法,它不但可以对历史数据进行定标,而且不需要太多的地面同步测量数据,大大降低了由于仪器误差、测量误差等引起的定标精度的误差,因而,交叉辐射定标有着场地定标无法比拟的优势。交叉辐射定标成功的关键在于两个传感器通道光谱响应、观测目标几何状态的一致性和观测目标的地表特性的均匀性、稳定性,即在地面观测目标特性稳定的情况下需考虑光谱响应差异及地表BRDF的影响。本文以巴丹吉林沙漠地区作为定标试验场,发展了时间序列的方法来对中低分辨率数据可见光近红外遥感数据进行交叉辐射定标的方法,并以NOAA17-AVHRR为例实现了该方法,并进行了验证。具体包括以下几方面内容: (1)研究区地表稳定性验证。利用2000年至2010年间的Landsat星TM、ETM+传感器图像的地表反射率,经比较发现十年间的地表反射率基本无变化;因此,我们认为研究区地表特性较稳定,可以用于交叉辐射定标。 (2)利用MODIS时间序列数据同时反演地表BRDF和大气气溶胶光学厚度(550nm处的气溶胶光学厚度)。基于定标实验场地表特性稳定的特点,在时间序列的遥感影像上总能找到受大气污染较小的“干净”像元,从而可以求得“干净”像元的地表反射率,根据已有的地表BRDF模型可以插值出其它“模糊”像元的地表反射率,从而实现地表BRDF和气溶胶光学厚度的同时反演,并将该方法推广到全球沙漠地表BRDF的反演。 (3)利用MOIDS基于(2)实现NOAA17/AVHRR数据的交叉辐射定标。利用该方法计算得到的表观反射率与AVHRR场地定标得到的表观反射率基本一致。因此,我们认为本文所采用的交叉辐射定标方法可以替代场地定标,可以将该方法用于中低分辨率传感器VNIR数据的交叉辐射定标。

关键词：交叉辐射定标 BRDF 大气参数光谱匹配因子表观反射率