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FY4A AGRI蓝光通道交叉辐射定标及其气溶胶监测应用研究

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FY4A AGRI蓝光通道交叉辐射定标及其气溶胶监测应用研究

作者：向嘉敏南京信息工程大学

学位级别：硕士

近年来,大气污染问题已成为影响人们身体健康、日常生活及城市可持续发展的重要因素,精确遥感反演气溶胶光学厚度,全面监测大气污染变化对环境治理和城市规划具有重要需求价值和科学意义。因此本文基于国产静止气象卫星FY4A AGRI数据,... 详细信息

近年来,大气污染问题已成为影响人们身体健康、日常生活及城市可持续发展的重要因素,精确遥感反演气溶胶光学厚度,全面监测大气污染变化对环境治理和城市规划具有重要需求价值和科学意义。因此本文基于国产静止气象卫星FY4A AGRI数据,开展蓝光波段交叉辐射定标研究,以京津冀地区为研究区,实现了2018年3月至10月期间FY4AAGRI蓝光波段气溶胶光学厚度的反演。论文研究工作及主要成果总结如下:（1）以高辐射精度MODIS传感器为参考传感器,基于敦煌辐射校正场,利用交叉辐射定标原理进行FY4AAGRI辐射定标系数校正,并利用敦煌和澳大利亚Frome Lake两个辐射定标场数据对研究结果进行了对比分析及精度验证。交叉辐射定标结果表明:在敦煌与Frome Lake定标场检验区内,交叉辐射定标系数的相对误差均小于原始定标误差,分别为5.80%和2.84%,成像时刻角度因素和不同传感器光谱响应差异因素都对交叉辐射定标结果精度产生影响。（2）基于MODIS地表反射率数据,考虑AGRI与MODIS两种传感器的光谱响应函数差异,得到深蓝算法反演所需的AGRI蓝光波段地表反射率数据,并经过角度校正,结合所建立的地表反射率数据和6S查找表反演出AGRI蓝光波段气溶胶光学厚度。（3）将FY4A AGRI反演结果与相近时刻的MODIS气溶胶产品进行了对比验证。研究表明,二者AOD反演结果空间分布整体趋势是一致的,具有较好的相关性,这表明利用FY4A AGRI蓝光波段反演的气溶胶空间分布是合理的,AGRI蓝光波段辐射定标精度、两种传感器的角度差异、空间配准等因素都会影响AGRI气溶胶反演精度。（4）以2018年4月27日和10月2日两天为例,给出了每日7个时刻的AOD反演结果。分析发现,一天内各时刻的气溶胶光学厚度变化存在差异,且AOD日内变化情况短时间内较为明显,这表明本文基于FY4AAGRI数据高时空分辨率特征展开的气溶胶光学厚度反演研究,在遥感监测短时间内气溶胶日内变化方面具有重要应用价值。

关键词： FY4A 气溶胶光学厚度深蓝算法交叉辐射定标日内变化

国产中—高分辨率遥感数据反射波段交叉辐射定标方法与体系研究

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国产中—高分辨率遥感数据反射波段交叉辐射定标方法与体系研究

作者：吕文博西南交通大学

学位级别：硕士

随着我国遥感事业的飞速发展,遥感技术在我国国防建设和国民经济建设中起到了不可替代的作用,成为我国战略性高技术产业的重要组成部分。遥感应用逐渐由定性走向定量,人们对辐射定标的要求也越来越迫切。遥感卫星传感器的辐射定标是正... 详细信息

随着我国遥感事业的飞速发展,遥感技术在我国国防建设和国民经济建设中起到了不可替代的作用,成为我国战略性高技术产业的重要组成部分。遥感应用逐渐由定性走向定量,人们对辐射定标的要求也越来越迫切。遥感卫星传感器的辐射定标是正确判读并有效利用遥感卫星影像的前提。目前我国国产卫星定标系数的获取仍然依赖于场地定标,影响了多源卫星遥感数据的综合应用。交叉辐射定标技术是一种稳定、高效的定标方法,比场地定标更具有优势,不仅定标需要的成本低,还可对历史数据进行定标。根据国产中-高分辨率卫星反射波段数据的特点,本文发展了一套分别针对中-高分辨率宽覆盖卫星数据和高分辨率窄幅垂直观测卫星数据的交叉辐射定标方法体系。本文的主要研究工作如下： 1.在现有的提取巴丹吉林沙漠地表BRDF的方法上,本文使用最新的Landsat8-OLI数据与国产ZY-3前后视数据提取的DEM数据,提取得到精度更高,细节更多的实验区地表BRDF特征信息,提高了交叉辐射定标结果的精度。 2.使用1中提取得到的BRDF特征信息,结合宽幅传卫星数据（HJ-CCD、GF1-WFW）转换到巴丹吉林沙漠局部坐标下的太阳-观测几何,对地表反射率进行,使用MODIS时间序列数据对实验区气溶胶光学厚度进行反演。通过6S模型反演得到传感器的入瞳辐亮度,最终拟合出定标系数。 3.使用光谱匹配交叉辐射定标法,以Landsat8-OLI传感器为参考对高分辨率窄幅垂直观测卫星数据ZY3-MSS)进行定标。通过选取观测条件相似的数据来消除由于太阳-观测几何、大气状况、空间分辨率等引起的差异;通过应用光谱匹配因子来消除因光谱响应函数不同而产生的影响。通过对定标结果的分析,发现本文的交叉辐射定标方法可行,对国产卫星的定标研究具有重要的意义。

关键词：交叉辐射定标 DEM 资源三号卫星环境减灾卫星 Landsat8-OLI 高分一号卫星

基于光谱与几何匹配的GOCI与MODIS交叉辐射定标

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大气与环境光学学报 2016年第6期11卷 412-422页

作者：张玉环毛慧琴王中挺郭伟厉青李正强陈兴峰陈辉环境保护部卫星环境应用中心北京100094 中国科学院遥感与数字地球研究所北京100101

海洋卫星COMs-1((Communication,Ocean&Meteorological Satellite-1)上携带的GOCI(Geostationary Ocean Color Imager)传感器以海洋监测为主,也具备较好的陆地监测潜力,但传感器陆地辐射特性存在偏差。为改善GOCI陆地辐射特性,基于MODIS数据,对GOCI可见光和近红外波段开展交叉辐射定标,弥补场地定标成本较高、定标参数更新周期长的不足,拓展其陆地定量遥感监测能力.交叉辐射定标中,考虑了GOCI和MODIS传感器相应波段光谱响应函数之间的匹配;通过辐射传输模拟,订正两传感器观测角度对辐射定标的影响;通过选取两传感器同一过境时刻的数据,降低太阳角度对辐射定标的影响,提高交叉定标精度.通过MODIS数据模拟的GOCI相应波段的表观辐亮度与GOCI实测结果比对,R^2大于0.88。对定标结果进行初步验证,表明交叉辐射定标后,GOCI陆地上的辐射特性满足基本的定量遥感需求。

关键词：交叉辐射定标 GOCI MODIS 光谱几何

基于MODIS的HJ-1B热红外交叉辐射定标与时间序列建立

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科技创新与应用 2021年第21期11卷 16-19页

作者：周方婷冯多刘鑫谢勇南京信息工程大学地理科学学院江苏南京210044

定量遥感应用迫切需要用到长时间序列数据,但历史数据的辐射精度不高,会给定量化遥感应用带来较大的不确定性。因此开展退役卫星历史数据的再定标,对于定量化应用具有极其重要的意义。为了获得定量遥感应用中较为精确的时间序列数据,文... 详细信息

定量遥感应用迫切需要用到长时间序列数据,但历史数据的辐射精度不高,会给定量化遥感应用带来较大的不确定性。因此开展退役卫星历史数据的再定标,对于定量化应用具有极其重要的意义。为了获得定量遥感应用中较为精确的时间序列数据,文章选择已退役的HJ-1B卫星,基于MODIS数据,探索了HJ-1B红外发射谱段准SNO交叉定标方法,通过多年连续数据计算出利用典型场景红外发射谱段再定标系数的时间序列,并通过实验数据的反演对再定标结果进行检验。

关键词： HJ-1B MODIS 热红外交叉辐射定标时间序列

中国风云二号SVISSR传感器热红外波段相对于AIRS波段的交叉辐射定标

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中国风云二号SVISSR传感器热红外波段相对于AIRS波段的交叉辐射定...

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

第十七届中国遥感大会

作者：蒋耿明金亚秋复旦大学波散射与遥感信息教育部重点实验室

本文讨论利用辐射定标精度高且稳定的AIRS/Aqua数据对风云二号系列卫星SVISSR传感器的两个热红外通道进行交叉辐射定标。该研究采用Gunshor等(2004)和Jiang等(2009)发展的高光谱卷积方法,并进行了进一步改进,实现了卫星影像之间的亚像... 详细信息

本文讨论利用辐射定标精度高且稳定的AIRS/Aqua数据对风云二号系列卫星SVISSR传感器的两个热红外通道进行交叉辐射定标。该研究采用Gunshor等(2004)和Jiang等(2009)发展的高光谱卷积方法,并进行了进一步改进,实现了卫星影像之间的亚像素匹配和粗差的剔除。基于风云二号系列卫星SVISSR传感器和AIRS/Aqua传感器对地观测的几何特性,本文选取的研究区域覆盖经度41.5oE至149.5oE、纬度10oS至10oN的范围,并利用研究区域2006年12月、2007年9月和12月、2009年9月和2010年5月的风云二号SVISSR标称数据和AIRS/Aqua红外L1B数据,在地点相同、太阳天顶角之差的绝对值小于2o、卫星天顶角之差的绝对值小于3o和相对方位角之差的绝对值小于6o的匹配条件下,提取匹配的观测点对,然后对提取出来的匹配观测点对进行回归分析,得到交叉辐射定标系数。实验结果表明,风云二号系列卫星SVISSR波段测量值与卷积得到的AIRS测量值之间高度线性相关;相对于AIRS传感器,风云二号系列卫星SVISSR传感器的两个热红外通道存在辐射定标误差,本文给出了交叉辐射定标的系数。

关键词：风云二号 SVISSR AIRS/Aqua 热红外波段交叉辐射定标

来源： cnki会议评论

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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

基于遥感大数据的在轨光学卫星传感器辐射性能评估与交叉定标方法研究

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基于遥感大数据的在轨光学卫星传感器辐射性能评估与交叉定标方法...

作者：马英博重庆邮电大学

学位级别：硕士

随着遥感技术的快速发展,遥感数据在众多领域发挥着重要的作用,对遥感数据精度的要求也越来越高,由于单一卫星传感器的观测视角有限以及时空连续性较差等因素,导致由单一卫星传感器生产的卫星产品精度不高。多源遥感数据的综合应用成为... 详细信息

随着遥感技术的快速发展,遥感数据在众多领域发挥着重要的作用,对遥感数据精度的要求也越来越高,由于单一卫星传感器的观测视角有限以及时空连续性较差等因素,导致由单一卫星传感器生产的卫星产品精度不高。多源遥感数据的综合应用成为了解决这一问题的主要手段。进行多源遥感数据综合应用的首要任务就是通过对传感器的辐射定标,实现多源遥感数据的归一化。然而,遥感数据存在种类繁多、数据格式复杂等特点,传统的单机集中式管理方式杂乱且低效,无法满足数据的实时提取与计算的要求。因此需要一个管理并运用海量遥感数据的方式,以解决数据不断扩张之后所带来的一系列问题。同时,由于数据结构的复杂性,不同传感器交叉定标时对于数据的处理方式各不相同,对多源卫星数据的联合使用产生了较大的阻碍。本研究以Hadoop集群为基础,提出以线性四叉树模型构建多源遥感数据,将数据的波段信息、经纬度信息、定标参数等等众多非结构化数据进行了组织和重构,大大减少了数据操作的复杂性。在大数据量、长时间序列的前提下,为了避免天气、云层、定标场地观测角度过大等一系列问题,提出以深对流云（DCC）作为定标场景,对FY-4A/AGRI、FY-2D、Meteosat-10、MTSAT-2等在轨光学卫星传感器进行了基于DCC目标的卫星辐射性能评估;基于评估结果以及计算得到的数据,进一步选用厚冰云模型完成了对目标DCC像元数据的BRDF矫正、多源卫星的光谱矫正、日地距离矫正等一系列矫正操作,统一了处理海量遥感数据的交叉定标流程。通过对矫正后数据的对比分析可以看出有效的避免了由于观测角度、大气散射等原因造成的误差,同时使用SpringCloud微服务架构,完成对遥感大数据平台的初步实现,并通过Vue实现了的数据可视化,最终完成了多源在轨遥感卫星的辐射性能评估及交叉辐射定标工作。

关键词：交叉辐射定标分布式存储 Hadoop 微服务深对流云

田间作物NDVI测量仪可靠性分析及标定环境研究

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农业工程学报 2019年第8期35卷 230-236页

作者：杨钧森杨贵军徐波张凯选杨小冬李振海李贺丽杨浩韩亮辽宁工程技术大学测绘与地理科学学院阜新123000 农业部农业遥感机理与定量遥感重点试验室北京农业信息技术研究中心北京100097 山西大同大学建筑与测绘工程学院大同037003

传统对田间作物NDVI测量仪定标大多采用单通道定标方法,该方法存在定标后在室外测量过程中数据偏差较大的问题。针对此类问题,该文以Crop Sense作物长势参量测量仪和SRS-NDVI归一化植被指数测量仪为待定标传感器,以ASD FieldSpec 4地物... 详细信息

传统对田间作物NDVI测量仪定标大多采用单通道定标方法,该方法存在定标后在室外测量过程中数据偏差较大的问题。针对此类问题,该文以Crop Sense作物长势参量测量仪和SRS-NDVI归一化植被指数测量仪为待定标传感器,以ASD FieldSpec 4地物光谱仪为参考传感器,在室外复杂光照环境下对比多种定标物待定标传感器和参考传感器的测量结果并分析误差,得到田间作物NDVI测量仪的最适宜使用条件及可靠性分析结果。试验结果表明,田间作物NDVI测量仪的适宜测量条件为光照强度大于5.2 klx的情况,在该情况下光照强度和太阳高度角对田间作物NDVI测量仪的影响不显著,在其他条件下可靠性下降。在适宜测量条件下,晴天Crop Sense作物长势参量测量仪和SRS-NDVI归一化植被指数测量仪获取的NDVI与ASD FieldSpec 4地物光谱仪获取的NDVI间的RMSE分别为0.074 5～0.104 9和0.026 8～0.054 3,阴天RMSE分别为0.094 2～0.117 9和0.029 9～0.070 3。经室外定标模型校正后,晴天Crop Sense作物长势参量测量仪和SRS-NDVI归一化植被指数测量仪获取的NDVI与ASDField Spec4地物光谱仪获取的NDVI间的RMSE分别降低了37.1%～41.4%和10.7%～31.5%,阴天CropSense作物长势参量测量仪和SRS-NDVI归一化植被指数测量仪的RMSE减少33.8%～48.3%和48.7%～62.6%。此研究成果为被动式NDVI测量类传感器的标定及应用提供了科学的参考依据。

关键词：作物光照测量可靠性 NDVI 测量仪交叉辐射定标光照强度太阳高度角

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高分一号宽幅多光谱时间序列定标

高分一号宽幅多光谱时间序列定标

作者：丁闯南京信息工程大学

学位级别：硕士

传感器的辐射定标是实现遥感卫星数据量化的先决条件,其定标精度直接决定了定量遥感产品的质量。作为中国第一颗高分辨率对地观测系统的卫星,“高分一号”(GF1)卫星数据一直在众多领域发挥了重要作用如资源调查、对自然灾害的评估、环... 详细信息

传感器的辐射定标是实现遥感卫星数据量化的先决条件,其定标精度直接决定了定量遥感产品的质量。作为中国第一颗高分辨率对地观测系统的卫星,“高分一号”(GF1)卫星数据一直在众多领域发挥了重要作用如资源调查、对自然灾害的评估、环境监测等。为了提高我国GF1卫星多光谱相机的数据质量和定量化应用水平,必须对GF1卫星多光谱相机进行长时间序列定标。本文研究对象为GF1宽幅多光谱相机,以敦煌辐射校正场为研究区域,开展辐射定标研究。具体研究内容如下:(1)场地定标存在一定局限性:需要大量的实地测量数据,费时费力,且定标次数有限,难以及时监测传感器的性能变化。本文使用高频次的交叉辐射定标方法,用于遥感器的时间序列定标。交叉定标有点有频率高,所需费用少,可对历史影像的进行定标,实现对卫星的时间序列定标。通过简单介绍定标区域条件和敦煌辐射校正场的概况,针对匹配影像对预处理中对光谱匹配,几何校正及图像配准进行了详细介绍与分析。(2)针对高分一号多光谱可见光及近红外四个波段,本文以MODIS和LandSat8数据为基准影像,以敦煌辐射校正场作为试验区进行交叉辐射定标。通过计算得到交叉定标系数,并分析定标结果的误差和不确定度。在此基础上,使用高分一号对“高分四号”(GF4)相机进行交叉定标,并对其结果进行精度验证,得出结论GF1卫星可以作为开展我国自主同类卫星遥感器间交叉定标研究的参考卫星。(3)针对GF1卫星发射时间比较长问题,且每年只有一次场地定标。本文对GF1卫星宽幅多光谱(WFV)相机开展时间序列定标,获得2013-2017年的定标系数。结果表明:GF1/WFV4的定标结果呈现明显变化趋势,波段2,3,4是下降,下降范围在5%,波段1是上升的,上升了4.18%;WFV3表现出下降趋势,WFV1、WFV2有相对明显的上升趋势,并且WFV4的辐射性能最稳定,所有的波段辐射变化量少于5%。

关键词：交叉辐射定标敦煌辐射定标场表观辐亮度长时间序列定标频次 GF1卫星多光谱相机