空间辐射基准传递定标方法技术

本发明专利技术提供一种空间辐射基准传递定标方法，包括：利用辐射基准卫星的观测数据对待定标卫星过境时自动辐射定标场对应的第一大气顶层反射率进行校正，得到第二大气顶层反射率；对所述第二大气顶层反射率进行角度转换，得到待定标卫星特定观测几何下的第三大气顶层反射率；将待定标卫星的通道光谱响应函数与所述第三大气顶层反射率进行卷积运算，得到所述待定标卫星各通道的参考大气顶层反射率；获取自动辐射定标场的区域影像的像元计数值的均值；根据所述参考大气顶层反射率和所述像元计数值的均值计算所述待定标卫星的载荷对应的定标系数。的定标系数。的定标系数。

【技术实现步骤摘要】
空间辐射基准传递定标方法


[0001]本专利技术涉及航空航天遥感
，特别涉及一种临近空间浮空器的辐亮度计几何校正方法。

技术介绍

[0002]随着城市、农业、林业、海洋、环境、气象、灾害等多个行业领域应用需求的不断扩展和深入，极大刺激和促进了遥感探测技术的发展，高精度、定量化遥感已成为当今遥感技术的主流发展趋势。针对星上定标难以溯源及交叉定标受制于参考载荷定标精度问题，本世纪初提出了“空间辐射测量基准卫星”的核心理念，旨在将可溯源至SI(国际单位制)的辐射基准源引入少量高定标精度基准卫星，形成建立于外空间的国际基准平台，并利用基准卫星载荷与待定标卫星载荷对同一时间、同一均匀区域的观测数据进行交叉定标，实现空间辐射基准传递至其他卫星载荷，从而大幅度提升遥感卫星定标整体水平、保证数据质量一致性。
[0003]目前，应用最为广泛的交叉定标方法是SNO(Simultaneous Nadir Overpasses)交叉定标方法，该方法对参考载荷与待定标载荷观测同一参考目标的时间、角度等要素差异进行了严格的约束(如时间差异小于30s，角度差异小于1
°
)，从而实现参考载荷的辐射基准传递到待定标载荷。该方法主要应用于气象、海洋等分辨率较低且重访周期短(公里级空间分辨率、每天观测覆盖全球)的卫星载荷，对于高分辨率卫星载荷(如陆地、资源以及测绘系列卫星载荷)，其具有空间分辨率高、幅宽窄等特点，为获得足够的交叉匹配样本，需要放宽参考载荷与待定标载荷之间的时间差异、角度差异等要素匹配约束(例如：时间差异小于1h，角度差异小于15
°
)。对于放宽匹配约束后直接进行交叉定标这一思路，存在放宽匹配约束后定标精度不高且定标不确定性难以评估问题。对于借助大气辐射传输模型和参考目标BRDF模型校正基准载荷与待定标载荷之间的时间
‑
角度差异的方法，受限于大气辐射传输模拟、地表BRDF模型的误差，高辐射定标精度难以保证。因此，针对高分辨率卫星载荷交叉定标中观测时间、观测角度等要素差异较大的问题，亟需发展新的空间辐射基准传递定标方法。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，本专利技术提供一种空间辐射基准传递定标方法，包括：利用辐射基准卫星的观测数据对待定标卫星过境时自动辐射定标场对应的第一大气顶层反射率进行校正，得到第二大气顶层反射率；对所述第二大气顶层反射率进行角度转换，得到待定标卫星特定观测几何下的第三大气顶层反射率；将待定标卫星的通道光谱响应函数与所述第三大气顶层反射率进行卷积运算，得到所述待定标卫星各通道的参考大气顶层反射率；获取自动辐射定标场的区域影像的像元计数值的均值；根据所述参考大气顶层反射率和所述像元亮计数的均值计算所述待定标卫星的载荷对应的定标系数。
[0005]根据本专利技术的实施例，其中，所述利用辐射基准卫星的观测数据对待定标卫星过
境时自动辐射定标场对应的第一大气顶层反射率进行校正，得到第二大气顶层反射率包括：根据所述观测数据计算所述辐射基准卫星各通道对应的观测大气顶层反射率；根据所述观测数据模拟所述辐射基准卫星过境时各通道对应的第一模拟大气顶层反射率；建立所述观测大气顶层反射率与所述第一模拟大气顶层反射率之间的校正关系；利用所述校正关系对所述第一大气顶层反射率进行校正，得到第二大气顶层反射率。
[0006]根据本专利技术的实施例，其中，所述根据所述观测数据计算所述辐射基准卫星各通道对应的观测大气顶层反射率包括：获取所述观测数据中辐射基准卫星对所述自动辐射定标场的观测影像；根据所述自动辐射定标场的区域坐标从所述观测影像中提取所述自动辐射定标场的区域影像；计算所述自动辐射定标场的区域影像的像元计数值的均值；根据所述像元计数值的均值计算所述辐射基准卫星各通道对应的观测大气顶层反射率。
[0007]根据本专利技术的实施例，其中，所述根据所述观测数据模拟所述辐射基准卫星过境时各通道对应的第一模拟大气顶层反射率包括：获取所述观测数据中所述辐射基准卫星过境时所述自动辐射定标场对应的第一地表反射率、第一大气参数以及所述辐射基准卫星对应的第一观测天顶角、第一观测方位角、第一太阳天顶角、第一太阳方位角；基于所述第一地表反射率、所述第一大气参数、所述第一观测天顶角、所述第一观测方位角、所述第一太阳天顶角、所述第一太阳方位角模拟所述观测数据对应的初始模拟大气顶层反射率；将所述辐射基准卫星的通道光谱响应函数与所述初始模拟大气顶层反射率进行卷积运算，得到所述第一模拟大气顶层反射率。
[0008]根据本专利技术的实施例，其中，所述对所述第二大气顶层反射率进行角度转换，得到待定标卫星特定观测几何下自动辐射定标场的第三大气顶层反射率包括：获取所述待定标卫星成像时刻对应的第二太阳天顶角、第二观测天顶角、相对方位角和所述待定标卫星过境时自动辐射定标场对应的第二大气参数；根据所述第二太阳天顶角、第二观测天顶角以及相对方位角模拟计算所述自动辐射定标场的第二地表反射率；将所述第二观测天顶角以及相对方位角设置为零，所述第二太阳天顶角保持不变，模拟计算所述自动辐射定标场的第三地表反射率；保持所述第二太阳天顶角、所述第二观测天顶角和所述相对方位角不变，根据所述第二地表反射率和所述第二大气参数模拟所述待定标卫星对应的第二模拟大气顶层反射率；保持所述第二太阳天顶角和所述相对方位角不变，将所述第二观测天顶角设置为零，根据所述第三地表反射率和所述第二大气参数模拟所述待定标卫星对应的第三模拟大气顶层反射率；根据所述第二模拟大气顶层反射率与所述第三模拟大气顶层反射率计算角度转换因子；利用所述角度转换因子对所述第二大气顶层反射率进行角度转换，得到所述第三大气顶层反射率。
[0009]根据本专利技术的实施例，其中，所述根据所述第二模拟大气顶层反射率与所述第三模拟大气顶层反射率计算角度转换因子包括：根据：
[0010][0011]计算所述角度转换因子，其中，K为所述角度转换因子，为所述第二模拟大气顶层反射率，ρ
TOA
(θ
s
，0，0)为第三模拟大气顶层反射率，θ
s
为所述第二太阳天顶角、θ
v
为所述第二观测天顶角，为所述相对方位角。
[0012]根据本专利技术的实施例，其中，所述利用所述角度转换因子对所述第二大气顶层反射率进行角度转换，得到所述第三大气顶层反射率包括：根据：
[0013][0014]对所述第二大气顶层反射率进行角度转换，其中，为所述第三大气顶层反射率，为所述第二大气顶层反射率。
[0015]根据本专利技术的实施例，其中，所述将待定标卫星的通道光谱响应函数与所述第三大气顶层反射率进行卷积运算，得到所述待定标卫星各通道的参考大气顶层反射率包括：根据：
[0016][0017]进行卷积运算，其中，为通道号为b的参考大气顶层反射率，ξ(λ)为所述待定标卫星通道号为b的通道光谱响应函数，λ为波长，为所述第三大气顶层反射率。
[0018]根据本专利技术的实施例，其中，所述根据所述参考大气顶层反射率和所述像元计数值的均本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种空间辐射基准传递定标方法，包括：利用辐射基准卫星的观测数据对待定标卫星过境时自动辐射定标场对应的第一大气顶层反射率进行校正，得到第二大气顶层反射率；对所述第二大气顶层反射率进行角度转换，得到待定标卫星特定观测几何下的第三大气顶层反射率；将待定标卫星的通道光谱响应函数与所述第三大气顶层反射率进行卷积运算，得到所述待定标卫星各通道的参考大气顶层反射率；获取自动辐射定标场的区域影像的像元计数值的均值；根据所述参考大气顶层反射率和所述像元计数值的均值计算所述待定标卫星的载荷对应的定标系数。2.根据权利要求1所述的空间辐射基准传递定标方法，其中，所述利用辐射基准卫星的观测数据对待定标卫星过境时自动辐射定标场对应的第一大气顶层反射率进行校正，得到第二大气顶层反射率包括：根据所述观测数据计算所述辐射基准卫星各通道对应的观测大气顶层反射率；根据所述观测数据模拟所述辐射基准卫星过境时各通道对应的第一模拟大气顶层反射率；建立所述观测大气顶层反射率与所述第一模拟大气顶层反射率之间的校正关系；利用所述校正关系对所述第一大气顶层反射率进行校正，得到第二大气顶层反射率。3.根据权利要求2所述的空间辐射基准传递定标方法，其中，所述根据所述观测数据计算所述辐射基准卫星各通道对应的观测大气顶层反射率包括：获取所述观测数据中辐射基准卫星对所述自动辐射定标场的观测影像；根据所述自动辐射定标场的区域坐标从所述观测影像中提取所述自动辐射定标场的区域影像；计算所述自动辐射定标场的区域影像的像元计数值的均值；根据所述像元计数值的均值计算所述辐射基准卫星各通道对应的观测大气顶层反射率。4.根据权利要求2所述的空间辐射基准传递定标方法，其中，所述根据所述观测数据模拟所述辐射基准卫星过境时各通道对应的第一模拟大气顶层反射率包括：获取所述观测数据中所述辐射基准卫星过境时所述自动辐射定标场对应的第一地表反射率、第一大气参数以及所述辐射基准卫星对应的第一观测天顶角、第一观测方位角、第一太阳天顶角、第一太阳方位角；基于所述第一地表反射率、所述第一大气参数、所述第一观测天顶角、所述第一观测方位角、所述第一太阳天顶角、所述第一太阳方位角模拟所述观测数据对应的初始模拟大气顶层反射率将所述辐射基准卫星的通道光谱响应函数与所述初始模拟大气顶层反射率进行卷积运算，得到所述第一模拟大气顶层反射率。5.根据权利要求1所述的空间辐射基准传递定标方法，其中，所述对所述第二大气顶层反射率进行角度转换，得到待定标卫星特定观测几何下自动辐射定标场的第三大气顶层反射率包括：
获取所述待定标卫星成像时刻对应的第二太阳天顶角、第二观测天顶角、相对方位角和所述待定标卫星过境时自动辐射定标场对应的第二大气参数；根据所述第二太阳天顶角、第二观测天顶角以及相对方位角模拟计算所述自动辐射定标场的第二地表反射率；将所述第二观...

【专利技术属性】
技术研发人员：马灵玲，赵永光，王宁，王任飞，李婉，刘耀开，高彩霞，黎荆梅，刘照言，郑青川，侯晓鑫，李传荣，
申请(专利权)人：内蒙古北方重工业集团有限公司，
类型：发明
国别省市：