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FY-3B卫星MERSI可见光近红外波段定标精度评估

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光学学报 2020年第18期40卷 172-181页

作者：何兴伟韩琦冯小虎康宁中国气象局国家卫星气象中心北京100081

FY-3B中分辨率光谱成像仪(MERSI)不能实现可见光近红外波段的星上绝对定标。为了提高MERSI高信噪比窄波段通道的辐射定标精度,针对国际通用的6个北非沙漠目标,利用高质量的SeaWiFS数据构建天顶双向反射分布函数(BRDF)模型,借助MODTRAN... 详细信息

FY-3B中分辨率光谱成像仪(MERSI)不能实现可见光近红外波段的星上绝对定标。为了提高MERSI高信噪比窄波段通道的辐射定标精度,针对国际通用的6个北非沙漠目标,利用高质量的SeaWiFS数据构建天顶双向反射分布函数(BRDF)模型,借助MODTRAN辐射传输模型和ERA-Interim再分析资料吸收气体数据构建光谱匹配因子,对FY-3B MERSI 5年的在轨运行数据进行交叉定标研究。所构建的天顶反射模型可以准确表达伪不变目标的天顶反射率,波段预测误差基本都在3%之内;考虑观测几何条件和吸收气体含量的参数化光谱匹配因子可以有效预测MERSI的天顶反射率;交叉定标结果的时间序列十分稳定且无明显趋势,与伪不变目标的天顶辐射信号长期稳定且规律性变化的特点一致。与MERSI L1业务化定标结果相比,第8~12波段的定标结果偏低,相对偏差小于0,而第13~16波段的定标结果偏高,相对偏差大于0。除了波段8以外的其他8个波段的偏差基本都在-5%~5%以内。波长小于600 nm的波段的月平均偏差较大,特别是三个蓝光波段(第8~10波段);第13~16波段的月平均偏差相对稳定,基本都在-5%~5%以内。

关键词：遥感中分辨率光谱成像仪交叉定标光谱匹配因子双向反射分布函数

FY-3C MERSI太阳反射波段的交叉定标

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光学精密工程 2020年第7期28卷 1462-1470页

作者：何兴伟冯小虎韩琦郭强国家卫星气象中心北京100081

为了实现中分辨率光谱成像仪(Medium Resolution Spectral Imager,MERSI)太阳反射波段的星上绝对辐射定标,本文采用国际通用的6个北非沙漠目标即伪不变目标,以高质量的SeaWiFS数据为参考,对FY-3C MERSI数据进行交叉定标。首先利用高质量... 详细信息

为了实现中分辨率光谱成像仪(Medium Resolution Spectral Imager,MERSI)太阳反射波段的星上绝对辐射定标,本文采用国际通用的6个北非沙漠目标即伪不变目标,以高质量的SeaWiFS数据为参考,对FY-3C MERSI数据进行交叉定标。首先利用高质量的SeaWiFS数据构建天顶双向反射分布函数模型;其次,构建两个传感器的参数化光谱匹配因子;最后,基于前两部分工作进行交叉定标。本文构建的天顶反射模型可以准确地表达伪不变目标的天顶反射率,波段预测误差基本都在3%之内;考虑观测几何条件和吸收气体含量的参数化光谱匹配因子可以有效地预测MERSI的天顶反射率;交叉定标结果的时间序列十分稳定且无明显趋势,与伪不变目标的天顶辐射信号长期稳定且规律性变化的特点相一致,与L1定标结果存在一个系统偏差。该方法充分考虑和解决了交叉定标研究中轨道漂移、观测几何条件和光谱响应差异带来的不确定性问题,能够对卫星辐射性能进行有效的在轨监测和订正。

关键词：光谱成像仪交叉定标光谱匹配因子双向反射分布函数

HJ-1星CCD相机交叉定标与真实性检验研究

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HJ-1星CCD相机交叉定标与真实性检验研究

作者：马晓红河南理工大学

学位级别：硕士

卫星传感器的绝对辐射定标是遥感数据定量化应用的前提。为了提高我国的HJ-1星CCD相机的数据质量和定量化应用水平，必须对HJ-1星CCD相机进行准确可靠的绝对辐射定标。目前HJ-1星CCD相机的辐射定标主要依赖于中国卫星应用中心每年一次... 详细信息

卫星传感器的绝对辐射定标是遥感数据定量化应用的前提。为了提高我国的HJ-1星CCD相机的数据质量和定量化应用水平，必须对HJ-1星CCD相机进行准确可靠的绝对辐射定标。目前HJ-1星CCD相机的辐射定标主要依赖于中国卫星应用中心每年一次的场地定标结果，与CCD相机数据的运行周期相比，定标次数明显不足。针对这一现状，本文利用大面积均匀的阿拉伯沙漠作为试验场，开展对HJ-1星CCD相机交叉定标与真实性检验研究，具体的研究内容包括以下几个方面：（1）根据交叉定标试验场的选取原则和标准，选择大面积均匀的阿拉伯沙漠作为HJ-1星CCD相机交叉定标的试验场，利用HJ-1星CCD相机与MODIS交叉定标的原理，计算出HJ-1星CCD相机的交叉定标系数。（2）确定影响HJ-1星CCD相机交叉定标结果精度的影响因子，并详细分析了空间象元匹配、大气条件（包括臭氧、水汽、气溶胶）、地表光谱等因子对HJ-1星CCD相机交叉定标结果所带来的不确定度。根据每个影响因子的不确定度，计算出HJ-1星CCD相机交叉定标结果总的不确定度。（3）采用基于敦煌辐射校正场交叉定标的真实性检验方法、基于2010年同步测量数据的真实性检验方法、基于茶卡盐湖表观产品的真实性检验方法实现对HJ-1星CCD相机交叉定标系数的真实性检验研究，并对真实性检验结果进行了分析与总结。结果表明，本文所计算的交叉定标系数具有较高的精度。

关键词：交叉定标光谱匹配因子归一化表观反射率表观辐亮度真实性检验

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资源三号卫星多光谱相机交叉定标研究

资源三号卫星多光谱相机交叉定标研究

作者：张艳秋长安大学

学位级别：硕士

辐射定标是通过把卫星遥感传感器记录到的数字量化输出值（DN值）转化成绝对辅亮度，从而达到定标的目的。当前，比较常用的辐射定标方法是场地法，场地法也是定标精度比较高的方法。用场地定标方法进行定标时，需要大量的地面实际测量... 详细信息

辐射定标是通过把卫星遥感传感器记录到的数字量化输出值（DN值）转化成绝对辅亮度，从而达到定标的目的。当前，比较常用的辐射定标方法是场地法，场地法也是定标精度比较高的方法。用场地定标方法进行定标时，需要大量的地面实际测量数据，还要耗费巨大的材力、物力和人力，然而，这种定标方法还不能满足定量遥感的应用，因为它提供的定标系数准确度极其有限。交叉辐射定标是与场地定标法相对应的，该方法是通过选择定标精度高的标准传感器，来对待定标的目标传感器进行定标，再利用辐射传输模型计算出交叉定标光谱匹配因子，从而得到传感器辐射定标系数的方法。交叉定标法是目前发展最快的方法，也是定标精度最高的方法。交叉定标是一种无场地定标方法，是最近几年才在国际上逐步发展起来的。交叉定标法弥补了场地定标参数更新周期长、成本高的不足，是测绘卫星应用的一个重要环节。计算交叉定标的光谱匹配因子是交叉定标的重要环节，通过模拟分析，得出影响光谱匹配因子不确定性的因素有：大气条件、海拔高度、地物类型和卫星传感器的观测几何形态等。但是，不同测区、不同时间获取的同类型地物的光谱匹配因子，在相同的环境下，具有稳定性，可以用来替代同步测量数据。基于该方法，本文选用辐射定标精度比较高的MODIS传感器为标准传感器，对“资源三号”（ZY-3）卫星多光谱传感器进行辐射交叉定标。通过建立感兴趣区的方法，分别在ZY-3多光谱影像和MODIS影像上选取定标影像点，并经过一定的预处理，计算得到交叉定标系数。最后通过分析定标结果的不确定性，说明利用该方法对ZY-3多光谱相机进行辐射交叉定标具有可行性和可靠性。

关键词：辐射定标交叉定标资源三号卫星多光谱相机光谱匹配因子不确定性分析

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

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