一种用于反射太阳波段的多场地定标跟踪方法技术

本发明专利技术公开了一种用于反射太阳波段的多场地定标跟踪方法，包括如下步骤：S1：数据预处理；S2：辐射传输模拟；S3：定标校验计算；S4：响应衰减计算，此用于反射太阳波段的多场地定标跟踪方法，区别于现有技术，提高了定标校验频次，可以满足有效监测仪器响应衰减和在轨定标系数更新的需求，且该方法以稳定目标物的辐射传输模拟值作为基准，通过比对模拟值与观测值计算定标校验系数，并基于定标校验系数的长期趋势分析建立了定标系数更新模型。趋势分析建立了定标系数更新模型。趋势分析建立了定标系数更新模型。

【技术实现步骤摘要】
一种用于反射太阳波段的多场地定标跟踪方法


[0001]本专利技术涉及卫星气象
，具体为一种用于反射太阳波段的多场地定标跟踪方法。

技术介绍

[0002]定量遥感对遥感器的辐射性能敏感，因此，遥感器定标是进行卫星定量遥感应用的前提之一，反射太阳波段(RSBs)的在轨响应变化显著，特别是波长小于500nm的短波波段，必须予以有效的监测和订正。
[0003]定期和可靠的星上绝对定标可以保证遥感器的辐射测量质量(良好的精度和稳定度)，但目前大多数反射波段的遥感仪器尚不具备在轨可定期工作且溯源到发射前或是国际标准(SI)的星上定标设备。
[0004]反射太阳波段的在轨定标与监测方法有很多，包括基于均匀定标场采用辐射传输模型和同步现场测量参数或者其他来源参数的替代定标、利用高亮的均匀稳定目标(如沙漠、冰川和深对流云)进行辐射跟踪、利用月亮目标的辐射跟踪以及基于参考遥感器或者波段的交叉定标，其中，尽管基于中国遥感卫星辐射校正场(CRCS)的替代定标平均精度可达3％，但是一年一次的有限定标次数远不能满足在轨定标系数更新的需求，为此，我们提出一种不依赖于同步现场测量的用于反射太阳波段的多场地定标跟踪方法。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种用于反射太阳波段的多场地定标跟踪方法，为了提高定标频次并监测FY
‑
4A多通道扫描成像辐射计(AGRI)的辐射响应变化，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。
[0006]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种用于反射太阳波段的多场地定标跟踪方法，包括如下步骤：
[0007]S1：数据预处理；
[0008]S2：辐射传输模拟；
[0009]S3：定标校验计算；
[0010]S4：响应衰减计算。
[0011]作为优选，在S1数据预处理时，读取所选场地周边n
×
n个像素点范围的DN值进行计算，并以选定通道DN值标准差/平均值为基准，剔除值大于0.02的数据。
[0012]作为优选，在S1数据预处理时，计算耀斑角并剔除耀斑角＜40
°
的观测数据。
[0013]作为优选，在S1数据预处理时，将太阳天顶角＞70
°
和观测天顶角＞60
°
的观测数据进行剔除处理。
[0014]作为优选，在S2辐射传输模拟时，使用矢量辐射传输模型6SV计算晴空目标区的光谱辐射。
[0015]作为优选，在6SV计算时，采用MODTRAN计算的大气透过率对6SV的结果进行大气层
顶反射率的吸收订正。
[0016]作为优选，对6SV计算模拟结果进行日地距离校正和太阳天顶角余弦校正。
[0017]作为优选，在S3定标校验计算时，利用6SV模型计算得到的大气层顶表观反射率与卫星观测经定标处理得到的反射率计算定标校验系数：
[0018][0019]其中为模拟的大气层顶表观反射率，为观测的经定标处理得到的等效到日地平均距离和太阳位于天顶时的表观反射率，i表示第i通道，SolZ为太阳天顶角，d为日地天文单位距离，Slope
i
为第i通道的定标校验系数；
[0020]并利用所有场地数据拟合得到给定定标周期内的定标校验系数，并累积其时间序列。
[0021]作为优选，定标周期可选5天。
[0022]作为优选，基于定标校验系数时间序列，采用多项式模型，如二次多项式建立定标校正时变模型，描述定标校验系数的长期变化趋势：
[0023]Slope
i
＝Fun1(DSL)＝a1
i
DSL+a2
i
DSL2+a3
i
[0024]其中，DSL为自发星日起的日计数，a为定标校正时变模型系数。
[0025]作为优选，在S4响应衰减计算时，若为观测的经发射前定标处理得到的反射率，则定义第i个通道的归一化辐射响应为NResponse
i
＝a3
i
/Slope
i
,描述遥感器辐射响应的衰变表示为：
[0026]NResponse
i
＝Fun2(DSL)＝c1
i
DSL+c2
i
DSL2+c3
i
[0027]其中，c为辐射响应时变模型系数。计算得出遥感器辐射响应的平均年衰变率可为：
[0028]AnnualRate
i
＝(Fun2(0)
‑
Fun2(DSL))*365/(DSL)。
[0029]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
[0030]本专利技术区别于现有技术，提高了在轨定标校验频次，可以满足有效监测仪器在轨长期响应衰减和在轨定标系数更新的需求，且该方法以稳定目标物的辐射传输模拟值作为基准，通过比对模拟值与观测值计算定标校正系数，并基于定标校正系数的长期趋势分析建立定标校正系数更新模型。
附图说明
[0031]图1为本专利技术FY
‑
4A/AGRI辐射传输模拟大气层顶表观反射率流程图；
[0032]图2为本专利技术FY
‑
4A/AGRI多场地定标校验方法流程图；
[0033]图3为本专利技术单日累计数据和单月累计数据比对示意图；
[0034]图4为本专利技术FY
‑
4A/AGRI归一化辐射响应长时间序列图；
[0035]图5为本专利技术FY
‑
4A/AGRI通道1的反射率偏差长时间序列图。
具体实施方式
[0036]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于
本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0037]请参阅图1
‑
5，本专利技术提供一种技术方案：一种用于反射太阳波段的多场地定标跟踪方法，包括如下步骤：
[0038]S1：数据预处理；
[0039]S2：辐射传输模拟；
[0040]S3：定标校验计算；
[0041]S4：响应衰减计算。
[0042]进一步的，在S1数据预处理时，为了过滤有云情况对数据分析的影响，对观测数据要进行均匀性判断，读取所选场地周边n
×
n个像素点范围的DN值进行计算，并以选定通道DN值标准差/平均值为基准，剔除值大于0.02的数据；
[0043]且对于反射波段，由于水体镜面反射会对观测数据造成一定影响，因此还需进行水体场地的耀斑角判断，在此计算耀斑角并剔除耀斑角＜40
°
的观测数据；
[0044]还由于太阳天顶角＞70
°
和观测天顶角＞60
°
的辐射传输模拟和观测本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于反射太阳波段的多场地定标跟踪方法，其特征在于，包括如下步骤：S1：数据预处理；S2：辐射传输模拟；S3：定标校验计算；S4：响应衰减计算。2.根据权利要求1所述的一种用于反射太阳波段的多场地定标跟踪方法，其特征在于：在S1数据预处理时，读取所选场地周边n
×
n个像素点范围的DN值进行计算，并以选定通道DN值标准差/平均值为基准，剔除值大于0.02的数据。3.根据权利要求1所述的一种用于反射太阳波段的多场地定标跟踪方法，其特征在于：在S1数据预处理时，对于反射波段，计算耀斑角并剔除耀斑角＜40
°
的观测数据。4.根据权利要求1所述的一种用于反射太阳波段的多场地定标跟踪方法，其特征在于：在S1数据预处理时，将太阳天顶角＞70
°
和观测天顶角＞60
°
的观测数据进行剔除处理。5.根据权利要求1所述的一种用于反射太阳波段的多场地定标跟踪方法，其特征在于：在S2辐射传输模拟时，使用矢量辐射传输模型6SV计算晴空目标区的光谱辐射。6.根据权利要求5所述的一种用于反射太阳波段的多场地定标跟踪方法，其特征在于：在6SV计算时，采用MODTRAN计算的大气透过率对6SV的结果进行大气层顶反射率的吸收订正。7.根据权利要求6所述的一种用于反射太阳波段的多场地定标跟踪方法，其特征在于：对6SV计算模拟结果进行日地距离校正和太阳天顶角余弦校正。8.根据权利要求7所述的一种用于反射太阳波段的多场地定标跟踪方法，其特征在于：在S3定标校验计算时，利用6SV联合MODTRAN模型计算得到的大气层顶表观反射率与卫星观测经定标处理得到的反...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙凌，张阆，王春晓，胡秀清，张鹏，
申请(专利权)人：国家卫星气象中心国家空间天气监测预警中心，
类型：发明
国别省市：