一种光学卫星多星辐射基准校正及一致性评估方法技术

本发明专利技术公开了一种光学卫星多星辐射基准校正及一致性评估方法，利用全球辐射场网的现场观测数据分别对选定的光学基准卫星、各光学对比卫星进行再校正，将所述光学基准卫星、各光学对比卫星的辐射基准校正到同一水平；将再校正后的光学基准卫星和每一个光学对比卫星进行两两组合，对每一对组合完成如下操作：进行时空匹配和光谱匹配因子匹配，得到星星匹配数据集；计算星星匹配数据集的一致性评估系数，对光学基准卫星和光学对比卫星的结果进行评估。本发明专利技术通过优化光学卫星再评估一致性时卫星本身的定标差异，能够准确评估多星辐射一致性。致性。致性。

【技术实现步骤摘要】
一种光学卫星多星辐射基准校正及一致性评估方法


[0001]本专利技术涉及一种光学卫星多星辐射基准校正及一致性评估方法，属于卫星应用


技术介绍

[0002]目前，为了充分比较各个卫星在轨期间的观测能力，形成长时间可延续地对地观测数据集，国内外的相关组织如美国的NASA、欧盟的EAS等机构，十分重视对卫星获取数据的一致性评估工作。为了对光学系列卫星的产品，包括基础辐射及衍生产品，长时间的变化及趋势研究，需要对产品的一致性进行评估。
[0003]光学卫星多星辐射一致性评估常用方法：通常直接对于光学序列卫星的辐射产品进行质量控制，然后对产品进行时空匹配，最后对匹配的数据集进行一致性分析。由于光学卫星在轨期间载荷会衰减以及数据处理方法不同等因素的影响，采用该方法，光学卫星的辐射产品经常会存在不同的系统差异。

技术实现思路

[0004]本专利技术解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提出了一种光学卫星多星辐射基准校正及一致性评估方法，通过全球辐射场网对光学卫星的产品精度进行标校，优化光学卫星再评估一致性时卫星本身的定标差异，准确评估多星辐射一致性。
[0005]本专利技术的技术解决方案是：
[0006]一种基于全球辐射场网的光学卫星多星辐射基准校正方法，包括：在待比对的多颗光学卫星中选定一颗光学卫星作为光学基准卫星，剩余光学卫星作为光学对比卫星；利用全球辐射场网的现场观测数据分别对光学基准卫星、各光学对比卫星进行再校正，将所述光学基准卫星、各光学对比卫星的辐射基准校正到同一水平。
[0007]优选的，利用全球辐射场网的现场观测数据分别对光学基准卫星、各光学对比卫星进行再校正，再校正方法相同，具体为：
[0008]对全球辐射场网的现场观测数据和待再校正卫星的观测数据进行时空匹配，得到星地匹配数据集；
[0009]对星地匹配数据集进行质量控制，以现场数据采集的经纬度对应的卫星成像象元为中心，筛选得到(2n
‑
1)
×
(2n
‑
1)像元的有效像元个数大于50％以上的象元集合，n取2、3、4任一整数；计算所述象元集合的有效像元均一性，将均一性符合卫星辐射产品精度要求的数据作为星地匹配数据集中的卫星观测数据；
[0010]对全球辐射场网现场测量的光谱数据按照待再校正卫星的波段响应函数进行积分，得到的数据作为星地匹配数据集的地面观测数据；
[0011]以地面观测数据为纵轴，卫星观测数据为横轴，求取线性相关系数；根据线性相关系数对待再校正卫星的观测数据进行再校正。
[0012]优选的，对全球辐射场网的现场观测数据和待再校正卫星的观测数据进行时空匹
配，包括：
[0013]进行时间匹配：筛选待再校正卫星的过境时间和全球辐射场网实测数据采集时间差异在
±
30min以内的数据；
[0014]进行空间匹配：以全球辐射场网实测数据现场采集的经纬度计算待再校正卫星的成像像元：
[0015]lon
j
‑
left
<lon
i
<lon
j
‑
right
[0016]lat
j
‑
bottom
<lat
i
<lat
j
‑
top
[0017]式中，lon
i
为全球辐射场网实测数据现场采集的经度，lat
i
为全球辐射场网实测数据现场采集的纬度，lon
j
‑
left
为待再校正卫星的像元的左边界经度，lon
j
‑
right
为待再校正卫星的像元的右边界经度，lat
j
‑
bottom
为待再校正卫星的像元的下边界纬度，lat
j
‑
top
为待再校正卫星的像元的上边界纬度；
[0018]以全球辐射场网实测数据对应的卫星成像象元为中心，计算(2n
‑
1)
×
(2n
‑
1)像元的平均值，与对应的全球辐射场网实测数据建立星地匹配数据集。
[0019]优选的，对全球辐射场网现场测量的光谱数据按照待再校正卫星的波段响应函数进行积分：
[0020][0021]其中，R
rs
(λ)为现场单波段的反射率值，λ0和λ1为波段的范围区间，R
k
(λ)为对应单波段的响应系数。
[0022]优选的，在待比对的多颗光学卫星中选定一颗光学卫星作为光学基准卫星，选定的原则为：选择卫星载荷状态良好，卫星产品质量稳定的太阳同步卫星。
[0023]一种基于全球辐射场网的光学卫星多星辐射一致性评估方法，基于权利要求1所得到的再校正后的光学基准卫星、各光学对比卫星，将光学基准卫星和每一个光学对比卫星进行两两组合，对每一对组合完成如下操作：进行时空匹配和光谱匹配因子匹配，得到星星匹配数据集；计算星星匹配数据集的一致性评估系数，对光学基准卫星和光学对比卫星的结果进行评估。
[0024]优选的，将再校正后的光学基准卫星和一个光学对比卫星进行组合，进行时空匹配的方法为：
[0025]先进行时间匹配：光学基准卫星和光学对比卫星过境时间差异在
±
15min以内，筛选得到光学对比卫星的相应数据；
[0026]再进行空间匹配：将光学基准卫星、光学对比卫星按照同一分辨率进行网格化，将光学基准卫星、光学对比卫星每个像元的经纬度进行计算，得到该像元对应的网格化像素点；
[0027]对光学基准卫星和光学对比卫星网格化后的数据按照网格顺序逐个对应，遇到有多个像元对应一个网格的情况，按照多个像元的平均值进行对应，将网格化后的光学基准卫星和光学对比卫星逐网格一一匹配，得到星星匹配数据集。
[0028]优选的，将再校正后的光学基准卫星和一个光学对比卫星进行组合，进行光谱匹
配因子匹配的方法为：
[0029]将光学基准卫星和光学对比卫星中心波长差异小于5nm的波段作为比对波段，按照光学基准卫星波段响应函数和光学对比卫星波段响应函数计算星星交叉的光谱匹配因子：
[0030][0031]式中，R
band
(λ)为光学基准卫星波段对光学对比卫星的对应波段光谱匹配因子，R
rs
(λ)为现场典型类型的反射率值，λ0和λ1为光学基准卫星波段响应函数的波段范围区间，R
k1
(λ)为光学基准卫星波段对应单波段的响应系数，λ3和λ4为光学对比卫星波段响应函数的波段范围区间，R
k2
(λ)为光学对比卫星波段对应单波段的响应系数；
[0032]将星星匹配数据集中光学对比卫星波段辐射值、光学基准卫星波段对光学对比卫星的对本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于全球辐射场网的光学卫星多星辐射基准校正方法，其特征在于，包括：在待比对的多颗光学卫星中选定一颗光学卫星作为光学基准卫星，剩余光学卫星作为光学对比卫星；利用全球辐射场网的现场观测数据分别对光学基准卫星、各光学对比卫星进行再校正，将所述光学基准卫星、各光学对比卫星的辐射基准校正到同一水平。2.根据权利要求1所述的一种基于全球辐射场网的光学卫星多星辐射基准校正方法，其特征在于，利用全球辐射场网的现场观测数据分别对光学基准卫星、各光学对比卫星进行再校正，再校正方法相同，具体为：对全球辐射场网的现场观测数据和待再校正卫星的观测数据进行时空匹配，得到星地匹配数据集；对星地匹配数据集进行质量控制，以现场数据采集的经纬度对应的卫星成像象元为中心，筛选得到(2n
‑
1)
×
(2n
‑
1)像元的有效像元个数大于50％以上的象元集合，n取2、3、4任一整数；计算所述象元集合的有效像元均一性，将均一性符合卫星辐射产品精度要求的数据作为星地匹配数据集中的卫星观测数据；对全球辐射场网现场测量的光谱数据按照待再校正卫星的波段响应函数进行积分，得到的数据作为星地匹配数据集的地面观测数据；以地面观测数据为纵轴，卫星观测数据为横轴，求取线性相关系数；根据线性相关系数对待再校正卫星的观测数据进行再校正。3.根据权利要求2所述的一种基于全球辐射场网的光学卫星多星辐射基准校正方法，其特征在于，对全球辐射场网的现场观测数据和待再校正卫星的观测数据进行时空匹配，包括：进行时间匹配：筛选待再校正卫星的过境时间和全球辐射场网实测数据采集时间差异在
±
30min以内的数据；进行空间匹配：以全球辐射场网实测数据现场采集的经纬度计算待再校正卫星的成像像元：lon
j
‑
left
<lon
i
<lon
j
‑
right
lat
j
‑
bottom
<lat
i
<lat
j
‑
top
式中，lon
i
为全球辐射场网实测数据现场采集的经度，lat
i
为全球辐射场网实测数据现场采集的纬度，lon
j
‑
left
为待再校正卫星的像元的左边界经度，lon
j
‑
right
为待再校正卫星的像元的右边界经度，lat
j
‑
bottom
为待再校正卫星的像元的下边界纬度，lat
j
‑
top
为待再校正卫星的像元的上边界纬度；以全球辐射场网实测数据对应的卫星成像象元为中心，计算(2n
‑
1)
×
(2n
‑
1)像元的平均值，与对应的全球辐射场网实测数据建立星地匹配数据集。4.根据权利要求2所述的一种基于全球辐射场网的光学卫星多星辐射基准校正方法，其特征在于，对全球辐射场网现场测量的光谱数据按照待再校正卫星的波段响应函数进行积分：
其中，R
rs
(λ)为现场单波段的反射率值，λ0和λ1为波段的范围区间，R
k
(λ)为对应单波段的响应系数。5.根据权利要求1所述的一种基于全球辐射场网的光学卫星多星辐射基准校正方法，其特征在于，在待比对的多颗光学卫星中选定一颗光学卫星作为光学基准卫星，选定的原则为：选择卫星载荷状态良好，卫星产品质量稳...

【专利技术属性】
技术研发人员：李军，刘莉，肖倩，孟伟灿，陈瑶，杨昊，陈琰，高振华，张霄，
申请(专利权)人：航天恒星科技有限公司，
类型：发明
国别省市：