一种卫星遥感载荷设计信噪比对反演性能影响的评估方法技术

本发明专利技术提出一种卫星遥感载荷设计信噪比对反演性能影响的评估方法，以高光谱载荷和高辐射精度参考载荷作为基础数据源，在经过时空、数值、光谱匹配后，将高光谱载荷预测辐亮度与水环境要素定量化反演结果相关联；根据在研载荷设计指标对高光谱载荷预测辐亮度进行仿真处理，得到在研载荷的仿真辐亮度，并通过神经网络模型模拟在研载荷仿真辐亮度与水环境要素定量化反演结果的函数关系；从在研载荷仿真辐亮度

【技术实现步骤摘要】
一种卫星遥感载荷设计信噪比对反演性能影响的评估方法


[0001]本专利技术涉及一种卫星遥感载荷设计信噪比对反演性能影响的评估方法，属于遥感卫星设计


技术介绍

[0002]星载遥感相机广泛应用于对地观测，凭借其高精度的辐射性能实现对陆地、大气、海洋的定量化监测，服务于生态环保、资源勘察、应急管理等多个领域，应用价值巨大。卫星遥感载荷的信噪比对于在轨图像数据的定量化应用效能有着极为深远的影响，然而设计阶段难以根据不同信噪比直接获取其相应的在轨后图像，无法评估其对应用效能的影响，继而导致相机的设计指标和实际应用存在落差，限制了相机后续的应用潜能。
[0003]信噪比直接影响卫星遥感载荷的定量化探测能力，以海洋水色遥感为例，反映水体光学性质的本征信号在卫星观测总信号的比重较低，极易受噪声的影响，特别是对于近岸浅海、内陆河湖等二类浑浊水体，低信噪比将导致水环境要素(一般包括水体叶绿素浓度、悬浮物浓度、有色可溶有机物浓度)定量化探测结果无法准确反映区域水质。因此，基于用户提出的典型区域观测需求进行信噪比评估极为重要，合理的信噪比将提升卫星本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种卫星遥感载荷设计信噪比对反演性能影响的评估方法，其特征在于，包括：步骤(1)：构建基础数据集，基础数据集包括高光谱载荷的预测辐亮度和水环境要素定量反演值；步骤(2)：基于所述基础数据集，经仿真后得到在研载荷仿真辐亮度，构建在研载荷仿真辐亮度
‑
水环境要素定量反演值数据集；步骤(3)：将所述在研载荷仿真辐亮度
‑
水环境要素定量反演值数据集随机抽样得到训练集和测试集，基于所述训练集对神经网络模型进行训练，得到训练后的神经网络模型，输入所述在研载荷仿真辐亮度，计算经模型模拟的水环境要素定量反演值；步骤(4)：对所述测试集的每条经模型模拟的水环境要素定量反演值添加标准差为σ
N
的高斯噪声后，输入至所述训练后的神经网络模型，得到模拟定量反演值；步骤(5)：重复步骤(4)N次后，得到N个模拟定量反演值，计算所述N个模拟定量反演值的标准差；步骤(6)：改变所述高斯噪声的信噪比，重复步骤(4)～(5)，获取不同信噪比对应的模拟定量反演值和标准差；步骤(7)：基于步骤(6)中的信噪比、模拟定量反演值和标准差，计算信噪比应用效能影响因子，评估信噪比对不同取值的模拟定量反演值的影响。2.根据权利要求1所述的一种卫星遥感载荷设计信噪比对反演性能影响的评估方法，其特征在于：所述步骤(1)中构建基础数据集，具体方法为：S11、分别选择高光谱载荷和高辐射精度多光谱载荷作为参考载荷，基于时空、数值匹配原则，获取所述高光谱载荷和参考载荷在同一区域同步或准同步成像的数据；S12、对所述高光谱载荷的数据和参考载荷的数据进行数据处理和数据匹配，得到与参考载荷数据数值匹配的水环境要素定量反演值；S13、基于所述高光谱载荷与参考载荷，进行波段匹配，得到匹配结果；S14、基于所述匹配结果和大气辐射传输模型，计算高光谱载荷与参考载荷的光谱匹配因子；S15、基于所述光谱匹配因子，结合高光谱载荷观测得到的某一像元的大气层顶辐亮度，预测高光谱载荷与参考载荷观测条件相匹配的预测辐亮度；S16、基于所述预测辐亮度和水环境要素定量反演值，构建得到高光谱载荷预测辐亮度
‑
水环境要素定量反演值的基础数据集。3.根据权利要求2所述的一种卫星遥感载荷设计信噪比对反演性能影响的评估方法，其特征在于：所述步骤S12中对所述高光谱载荷的数据和参考载荷的数据进行数据处理和数据匹配，得到与参考载荷数据数值匹配的水环境要素定量反演值，具体为：S21：将所述高光谱载荷的数据空间分辨率采样至与所述参考载荷的数据空间分辨率相同，得到采样后的高光谱载荷数据；S22：采用参考载荷的水环境要素业务化算法，实现区域水环境要素定量化反演，得到水环境要素定量反演值；S23：基于水环境要素定量反演值的取值范围，将采样后的高光谱载荷数据与该点相对应的定量反演值相匹配。4.根据权利要求2所述的一种卫星遥感载荷设计信噪比对反演性能影响的评估方法，
其特征在于：所述时空、数值匹配原则，具体为：天顶角不超过60
°
，太阳高度角不超过75
°
；可见光波段遥感反射率均不为负值；无云或者阴影遮挡；水环境要素取值为μ
i
，其中μ
min
、μ
min
分别为区域水环境要素定量反演值的最小、最大值，N
Para
为被选取进行数值匹配的水环境要素数值的总个数，为在区域水环境要素定量反演值的范围内取样的步长，i取值范围为1～N
Para
。5.根据权利要求1所述的一种卫星遥感载荷设计信噪比对反演性能影响的评估方法，其特征在于：所述步骤(2)中基于所述基础数据...

【专利技术属性】
技术研发人员：马中祺，江澄，何红艳，卢婧，邢坤，陈轩，节永师，杨舒淇，张智，谭伟，陶睿，
申请(专利权)人：北京空间机电研究所，
类型：发明
国别省市：