光辐照度确定方法、装置、设备、修正方法及遥感系统制造方法及图纸

本发明专利技术涉及光学测量技术领域，公开了一种下行光辐照度的确定方法、装置、设备、光学遥感数据的修正方法及光学遥感系统，下行光辐照度的确定方法应用于设置有下行光传感器的飞行设备，下行光辐照度的确定方法包括：预先创建下行光传感器的辐射响应值和对应的水平面总辐照度之间对应关系的辐射响应方程；辐射响应方程中辐射响应值等于下行光传感器分别对直射光的响应值和散射光的响应值的叠加；根据下行光传感器采集的当前辐射响应值和辐射响应方程，确定当前辐射响应值对应的下行光的当前水平面总辐照度。本申请中的辐射响应方程能够更准确的确定出下行光的水平面总辐照度，有利于以此对光学遥感数据进行辐射校正的准确性。于以此对光学遥感数据进行辐射校正的准确性。于以此对光学遥感数据进行辐射校正的准确性。

【技术实现步骤摘要】
光辐照度确定方法、装置、设备、修正方法及遥感系统


[0001]本专利技术涉及光学测量
，特别是涉及一种下行光辐照度的确定方法、装置、设备、光学遥感数据的修正方法以及光学遥感系统。

技术介绍

[0002]光学遥感技术是在紫外至红外光学波段内，远距离获取目标和环境信息的技术。搭载于无人机等飞行器上应用的低空光学遥感技术，尤其是以光谱遥感为代表的定量遥感技术，在农林、资源、生态等领域具有广阔的应用前景，低空光学遥感数据定量化应用的前提之一是遥感观测数据的辐射测量准确性。
[0003]在采集遥感观测数据过程中，为了保证遥感观测数据能够更准确的反映观测对象的真实情况，需要结合太阳光向下辐射而产生的下行光的辐照度对遥感观测数据进行辐射校正。
[0004]但观测数据通常需在复杂多变的低层大气环境中，长时间的完成大面积测量，这也就使得在观测数据采集获取过程中，太阳下行光辐射不可避免的发生变化；因此，下行光辐照度是存在时空变化的。
[0005]近年来，国内外学者尝试采用安装于飞行器上的下行光传感器同步探测下行光辐照度，并将测量结果用于辐射校正，可以有效降低下行光辐射时空变化的影响。但这种方式确定的下行光辐射照度仍然存在较大的误差，进而影响了遥感观测数据的准确性，进而限制低空光学遥感技术的应用。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的是提供一种下行光辐照度的确定方法、装置、设备、光学遥感数据的修正方法以及光学遥感系统，能够在一定程度上提升测得的下行光辐射照度的准确性，进而有利于提升遥感观测数据校正的准确性。
[0007]为解决上述技术问题，本专利技术提供一种下行光辐照度的确定方法，应用于飞行设备，所述飞行设备上设置有下行光传感器，所述确定方法包括：
[0008]预先创建所述下行光传感器的辐射响应值和对应的水平面总辐照度之间对应关系的辐射响应方程；其中，所述辐射响应方程中的所述辐射响应值等于所述下行光传感器分别对直射光的响应值和散射光的响应值的叠加；
[0009]根据所述下行光传感器采集的当前辐射响应值和所述辐射响应方程，确定所述当前辐射响应值的采样时间点对应的下行光的当前水平面总辐照度。
[0010]可选地，所述辐射响应方程为D＝a
·
E
·
[(1
‑
χ)
·
F
s
(β)+χ
·
F
d
(γ)]；其中，D为辐射响应值，a为下行光垂直入射下行光传感器时的辐射响应系数；E为所述辐射响应值的采样时间点对应的水平面总辐照度；χ为所述辐射响应值的采样时间点对应的下行光散射比；F
s
(β)和F
d
(γ)分别为预先标定的直射光入射至所述下行光传感器的入射角为β时，所述下行光传感器的直射光辐射响应因子和散射光辐射响应因子；γ为所述下行光传感器的探测
面与水平面的夹角。
[0011]可选地，所述直射光辐射响应因子为F
s
(β)＝(cosβ)
α
；所述散射光辐射响应因子为其中，β
′
为所述下行光传感器的探测面上的半球空间内的任意入射角；α为预先标定的余弦辐射响应因子；
[0012]所述余弦辐射响应因子的标定过程包括：
[0013]创建所述下行光传感器的标定模型其中Res(θ)和Res0分别为同一直射光以入射角度θ和以垂直角度入射至所述下行光传感器的探测面时分别对应的第一辐射响应值和第二辐射响应值；
[0014]分别采集多组不同直射光入射角度下所述下行光传感器的第一辐射响应值以及各所述直射光对应的第二辐射响应值，并结合所述标定模型，对所述余弦辐射响应因子进行拟合标定。
[0015]可选地，根据所述下行光传感器采集的当前辐射响应值和所述辐射响应方程，确定所述当前辐射响应值的采样时间点对应的当前水平面总辐照度，包括：
[0016]判断所述当前辐射响应值是否为晴朗无云天气条件下采集的响应值；
[0017]若是，则获取所述当前辐射响应值的第一参考辐射响应值；其中，所述第一参考辐射响应值为晴朗无云天气条件下，采样时间点和所述当前辐射响应值的采样时间点之间的时间差不大于预设时长的辐射响应值；且所述当前辐射响应值和所述第一参考辐射响应值之间对应的下行光入射角的差值不小于预设角度差值；
[0018]根据所述当前辐射响应值和第一参考辐射响应值对应的水平面总辐照度和下行光散射比均相同，且所述当前辐射响应值和所述第一参考辐射响应值均满足所述辐射相应方程，确定所述当前辐射相应值所对应的当前下行光散射比；
[0019]根据所述当前下行光散射比和所述当前辐射响应值共同满足的辐射响应方程，确定所述当前辐射响应值所对应的当前水平面总辐照度。
[0020]可选地，根据所述下行光传感器采集的当前辐射响应值和所述辐射响应方程，确定所述当前辐射响应值的采样时间点对应的当前水平面总辐照度，包括：
[0021]若所述当前辐射响应值为有云层条件下的辐射响应值，则获取至少两个第二参考辐射响应值，并根据所述第二参考辐射响应值，确定所述第二参考辐射响应值对应的参考点水平面总辐照度和参考点下行光散射比；其中，所述第二参考辐射响应值为所述下行光传感器在晴朗无云条件下采集的辐射响应值；且各所述第二参考辐射响应值分别对应的下行光入射角之间的差值不小于预设角度差值，各所述第二参考辐射响应值分别对应的采样时间点之间的时间差不大于预设时长；
[0022]根据所述参考点水平面总辐照度和所述参考点下行光散射比，在预先创建的查找表反演查找所述参考点水平面总辐照度和所述参考点下行光散射比对应的气溶胶光学厚度；
[0023]根据所述第二参考辐射响应值和对应的所述参考点水平面总辐照度和所述参考点下行光散射，与所述当前辐射响应值均满足所述辐射响应方程，获得辐射响应比值方程
为其中，D
c
、E
ref
、χ
c
、和分别为任意一个所述参考点对应的所述第二参考辐射响应值、所述参考点水平面总辐照度、所述参考点下行光散射比、参考点直射光辐射响应因子和参考点散射光辐射响应因子；
[0024]在所述查找表中，查找在所述气溶胶光学厚度条件下，满足所述辐射响应比值方程的下行光散射比，并以满足所述辐射响应比值方程的下行光散射比作为所述当前辐射响应值对应的当前下行光散射比；
[0025]根据所述当前下行光散射比和所述当前辐射响应值，结合所述辐射响应方程，确定当前辐射响应值对应的当前水平面总辐照度；
[0026]其中，所述查找表为预先根据大气辐射传输模型，仿真确定的在不同大气参数和不同太阳天顶角的条件下，对应的水平面总辐照度和下行光散射比的数据表。
[0027]可选地，根据所述下行光传感器采集的当前辐射响应值和所述辐射响应方程，确定所述当前辐射响应值的采样时间点对应的当前水平面总辐照度之前，还包括：
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种下行光辐照度的确定方法，其特征在于，应用于设置有下行光传感器的飞行设备，所述确定方法包括：预先创建所述下行光传感器的辐射响应值和对应的水平面总辐照度之间对应关系的辐射响应方程；其中，所述辐射响应方程中的所述辐射响应值等于所述下行光传感器分别对直射光的响应值和散射光的响应值的叠加；根据所述下行光传感器采集的当前辐射响应值和所述辐射响应方程，确定所述当前辐射响应值的采样时间点对应的下行光的当前水平面总辐照度。2.如权利要求1所述的下行光辐照度的确定方法，其特征在于，所述辐射响应方程为D＝a
·
E
·
[(1
‑
χ)
·
F
s
(β)+χ
·
F
d
(γ)]；其中，D为辐射响应值，a为下行光垂直入射下行光传感器时的辐射响应系数；E为所述辐射响应值的采样时间点对应的水平面总辐照度；χ为所述辐射响应值的采样时间点对应的下行光散射比；F
s
(β)和F
d
(γ)分别为预先标定的直射光入射至所述下行光传感器的入射角为β时，所述下行光传感器的直射光辐射响应因子和散射光辐射响应因子；γ为所述下行光传感器的探测面与水平面的夹角。3.如权利要求2所述的下行光辐照度的确定方法，其特征在于，所述直射光辐射响应因子为F
s
(β)＝(cosβ)
α
；所述散射光辐射响应因子为其中，β
′
为所述下行光传感器的探测面上的半球空间内的任意入射角；α为预先标定的余弦辐射响应因子；所述余弦辐射响应因子的标定过程包括：创建所述下行光传感器的标定模型其中Res(θ)和Res0分别为同一直射光以入射角度θ和以垂直角度入射至所述下行光传感器的探测面时分别对应的第一辐射响应值和第二辐射响应值；分别采集多组不同直射光入射角度下所述下行光传感器的第一辐射响应值以及各所述直射光对应的第二辐射响应值，并结合所述标定模型，对所述余弦辐射响应因子进行拟合标定。4.如权利要求2所述的下行光辐照度的确定方法，其特征在于，根据所述下行光传感器采集的当前辐射响应值和所述辐射响应方程，确定所述当前辐射响应值的采样时间点对应的当前水平面总辐照度，包括：判断所述当前辐射响应值是否为晴朗无云天气条件下采集的响应值；若是，则获取所述当前辐射响应值的第一参考辐射响应值；其中，所述第一参考辐射响应值为晴朗无云天气条件下，采样时间点和所述当前辐射响应值的采样时间点之间的时间差不大于预设时长的辐射响应值；且所述当前辐射响应值和所述第一参考辐射响应值之间对应的下行光入射角的差值不小于预设角度差值；根据所述当前辐射响应值和第一参考辐射响应值对应的水平面总辐照度和下行光散射比均相同，且所述当前辐射响应值和所述第一参考辐射响应值均满足所述辐射相应方程，确定所述当前辐射相应值所对应的当前下行光散射比；根据所述当前下行光散射比和所述当前辐射响应值共同满足的辐射响应方程，确定所述当前辐射响应值所对应的当前水平面总辐照度。
5.如权利要求2至4任一项所述的下行光辐照度的确定方法，其特征在于，根据所述下行光传感器采集的当前辐射响应值和所述辐射响应方程，确定所述当前辐射响应值的采样时间点对应的当前水平面总辐照度，包括：若所述当前辐射响应值为有云层条件下的辐射响应值，则获取至少两个第二参考辐射响应值，并根据所述第二参考辐射响应值，确定所述第二参考辐射响应值对应的参考点水平面总辐照度和参考点下行光散射比；其中，所述第二参考辐射响应值为所述下行光传感器在晴朗无云条件下采集的辐射响应值；且各...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨斌，孙志刚，张军强，
申请(专利权)人：长光禹辰信息技术与装备青岛有限公司，
类型：发明
国别省市：