论文部分内容阅读
遥感器辐射定标是建立遥感器输出与输入之间定量转换关系的过程,是遥感数据定量化应用的重要环节。遥感器在发射过程中容易受到震动和空间各种辐射环境等因素的影响,实验室定标的辐射响应模型无法继续表征遥感器在轨辐射响应状态,开展周期性星上辐射定标对于遥感数据定量化应用具有重要的意义。在对当前遥感器发射后辐射定标研究现状充分调研的基础上,本文建立了“太阳+漫反射板”空间辐射定标标准,构建了基于高光谱遥感器的空间辐射定标标准传递技术流程,完成了高光谱遥感器在轨绝对辐射定标精度和辐射标准传递技术流程可靠性的星上验证。“太阳+漫反射板”空间辐射定标标准的精度主要与定标时刻漫反射板BRDF实时量值确定、高光谱遥感器光谱定标精度和等效太阳常数等因素相关。文中推导并建立了高光谱遥感器基于稀土板的星上光谱定标模型,通过比值拟合的方式,减小了测量光谱与参考光谱之间幅值差异,可以实现高精度星上光谱定标;建立了基于波段比的漫反射板BRDF星上衰减监测模型,消除了太阳天顶角余弦和透过率带来的误差,提高了衰减监测精度。“太阳+漫反射板”辐射标准传递是以高光谱遥感器作为传递辐射计,通过交叉定标的方式将辐射定标标准传递至其他遥感器。地物目标光谱类型、地表BRDF特性和太阳天顶角等因素是影响标准传递精度的关键因素。首先,文中利用SGP4模型对卫星轨道进行预测,选择在轨道近似平行的时候对中低纬度地区进行交叉成像,获取不同光谱类型的丰富地物场景影像;然后,通过设置成像时间间隔阈值、观测天顶角阈值,对交叉定标影像进行筛选,以降低地表特性差异和太阳照明差异带来的误差;最后,通过对影像进行相对辐射校正、空间重采样、均匀定标区域搜索、逐像素点匹配和高光谱遥感数据处理,完成交叉定标,和传统交叉定标方法相比,提高了交叉定标频次和精度。完成了基于“太阳+漫反射板”空间辐射定标标准辐射定标精度和标准传递技术流程的星上验证。首先,利用2019年6月7日氧气吸收峰对2019年6月27日星上光谱定标结果进行验证,结果表明两种方法得到的中心波长漂移量相差为0.11 nm,带宽相差0.07 nm,具有非常好的一致性,说明了光谱定标结果的可靠性;然后,分别以TERRA搭载的高精度遥感器中分辨成像光谱仪(Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer,MODIS)和哨兵 2B 搭载的高精度遥感器多光谱成像仪(Multispectral Instrument,MSI)作为参考传感器,对星上定标光谱仪(SCS)星上绝对辐射定标精度进行多次交叉验证;最后,文中以SCS作为标准传递辐射计,结合2019年4月4日交叉定标区域影像对水温水色扫描仪(Chinese Ocean Color and Temperature Scanner,COCTS)进行交叉定标,并以 2019 年 3 月13日和2019年4月17日SCS影像对交叉定标结果进行验证。初步验证结果表明:(1)“太阳+漫反射板”空间辐射定标标准可以对SCS实现不确定度优于3%的绝对辐射定标,文中建立的BRDF衰减监测模型、辐射定标模型具有较高精度;(2)构建的空间辐射定标标准传递流程设计合理可行,SCS可以作为标准传递辐射计,对待定标遥感器实现不确定度优于4.1%的交叉辐射定标。本文以高光谱遥感器作为传递辐射计,通过交叉定标的形式将“太阳+漫反射板”辐射定标标准传递至其他遥感器,可以满足大多数可见近红外波段遥感器发射后定标需求。对于提高在轨辐射定标频次和精度,统一不同遥感器辐射量化标准具有非常重要的意义,更有助于提高遥感数据定量化应用水平和我国空间对地观测能力。