利用南海水面开展我国静止气象卫星红外通道在轨辐射定标

中国遥感卫星辐射校正场以青海湖水面作为遥感卫星红外探测通道外场辐射定标的场地.我国静止气象卫星风云二号(FY-2)系列是自旋稳定卫星,其红外通道无法进行在轨时的星上绝对定标,而青海湖对于位于东经105°赤道上空的FY-2卫星来说,卫星天顶角有36°,超过了外场辐射校正测量规范要求.本文介绍了利用我国南海海面水体辐射,进行与静止气象卫星的同步测量试验,开展卫星红外通道在轨外场辐射定标处理的可行性研究.在分别对FY-2B与FY-2C的测量数据处理后,初步确定我国南海海面可以作为我国静止气象卫星在轨辐射定标的场地.     

GF5B热红外通道星上定标与验证

以GF5B卫星发射前实验室定标为基础,采用星上0级黑体定标数据,建立了适用于GF5B热红外通道的星上绝对辐射定标模型。通过对2022年01月12日星上黑体定标数据进行处理,获得成像仪热红外通道的绝对辐射定标系数。对星上定标系统精度进行分析,并采用地面同步烟台浮标数据对定标结果进行精度验证,结果表明,在轨后星上定标系统的绝对定标精度为0.9 K;星地验证结果显示B11和B12通道亮温的偏差分别为0.33、0.77 K。说明基于星上黑体的定标方法具有较好的精度,定标结果可靠,可满足遥感数据定量化应用的需要,为实时准确获取热红外通道定标系数提供了方法借鉴。     

Monitoring detailed land surface changes using an airbornemultispectral digital camera system

Airborne multispectral digital camera systems provide the potential for flexible and inexpensive monitoring of land surface changes at high spatial resolutions. The goal of this study was to characterize the radiometric properties and processing requirements of Airborne Data Acquisition and Registration (ADAR) System 5500 data in the context of environmental monitoring applications. This airborne multispectral digital imaging system, manufactured and operated by Positive Systems Inc., consists of four digital cameras and an on-board digital capture system. Sensor lab tests of the digital cameras were conducted to determine spatial uniformity of image brightness, high frequency noise and signal-noise ratio (S/N), linearity of radiometric response, spectral response, and radiometric normalization and calibration. Submeter resolution ADAR 5500 data were acquired over constructed and natural coastal marshes, concurrent with ground-level radiometric and plant measurements, ADAR 5500 data were found to have high radiometric fidelity and were successfully normalized and calibrated using simple procedures and knowledge that the radiometric response is linear. Noise levels were low, and S/N was about 120 for lab test images and 90 for airborne images of the marsh complex. Vignetting effects were evident in lab images, which were inverted and low-pass filtered to generate a correction mask. Spatial and temporal differences of spectral reflectance between important marsh vegetation cover types represent “environmental signals” in the context of monitoring habitat restoration projects     

光学遥感基础实验过程

敦煌辐射校正场,是我国为实现对地观测卫星传感器的辐射校正于１９９６年确定的陆地校正场．校正场实验的目的是准确把握场地的遥感光学特性,用于校正模式模型的建立以及实施卫星传感器的校正的同步观测．校正场实验是光学遥感基础实验过程较为系统和完整的范例之一．     

视频卫星在轨相对辐射定标方法

视频卫星利用敏捷姿态性能对地凝视成像,实现对目标的动态监测。为了消除视频卫星获取时序图像中由探测元件响应差异引起的非均匀性,获得清晰的图像和准确的辐射信息,需要针对视频卫星传感器进行相对辐射定标。由于成像机理不同,基于统计的在轨辐射定标方法并不适用于视频卫星,提出采用均匀场景的视频卫星在轨相对辐射定标方法,分别对云层、海洋和沙漠三种典型的均匀场景进行凝视视频成像,解算相对辐射定标系,其中,沙漠场景的处理取得了较好的相对辐射定标系数,校正吉林一号视频单帧影像。该方法能够有效修复图像缺陷,图像的非均匀性由3.7%降低至1.2%。     

星载微波遥感对中国1998年洪涝的观测统计研究

在星载微波ＳＳＭ／Ｉ１９９８年７－８月间对中国长江流域洪涝区域的观测中,用３７ＧＨｚ,８５ＧＨｚ二通道水平极化辐射亮度温度之差定义的洪涝指数ＦＩ,作为洪涝区域的识别特征指数,描绘了７－８月间ＦＩ在该区域空间分布的变化。Ｇ－空间自相关统计方法用某点局域上变量的权重之和与整个区域中变量之和的比例,来描述该变量值的空间分布相关与类聚程度。     

高分一号卫星PMS 相机多场地宽动态辐射定标

为克服卫星遥感器常规定标方法不足,实现GF-1 卫星PMS 相机高精度在轨定标,提出了多场地宽动态辐射定标方法,分析了新方法的不确定度。首先,介绍宽动态辐射定标原理和试验场区概况,设计开展了GF-1 卫星多场地同步观测试验;接着,基于试验数据和宽动态定标模型,实现了GF-1 卫星PMS 相机的在轨辐射定标;最后,讨论GF-1 卫星PMS 相机多场地定标的不确定度和模型的稳定性。结果表明:GF-1 卫星PMS 相机自发射以来辐射响应特性与实验室定标结果相比发生了一定变化,最大变化量达到了7.72%;PMS 相机多场地辐射定标的综合不确定度为5.35%。所获取的PMS 相机定标系数满足遥感辐亮度产品生产的精度要求,且多场地定标可作为后续高分卫星的在轨定标的方法参考。     

Cross-calibration between airborne SAR sensors

A comparative study of data acquired by two different airborne synthetic aperture radar (SAR) sensors from the same site is presented. External, ground-target-based calibration has been performed on the NASA/JPL DC-8 SAR C-band data and the DLR E-SAR C-band data collected over the DLR test site in Oberpfaffenhofen. The consistency of both the polarimetric and radiometric calibration parameters derived from different tracks indicates the stability of DC-8 SAR system during the campaign. Radar cross-sections and backscattering coefficients measured from different tracks under different incidence angles emphasize this stability     

一种空间相机辐射定标用大面积辐射光源的研制

针对目前空间光学遥感器向着大口径、高精度方向发展相应需要大出光面的积分球辐射光源,本文研制了一种大口径空间相机用积分球辐射定标光源,并使用自制的积分球辐射性能测试装置测试了大口径积分球光源的均匀性、余弦特性和稳定性。研制的积分球辐射定标光源内径为3000mm,出光面直径为1 000mm。测试结果表明,积分球的最大幅亮度为240.13 W·m-2·sr-1,辐亮度调节范围为371.5∶1,辐亮度不稳定性为0.04%/h,光源出口面非均匀性为1.7%,辐射定标光源的不确定度为5%。     

红外相机实时绝对辐射定标技术研究

辐射定标技术是实现定量遥感的关键环节。近年来,随着红外遥测技术愈发成熟,星上红外辐射定标已成为空间定量遥感技术的重要发展方向。文中从红外相机实时绝对辐射定标的背景出发,提出了半光路星上绝对辐射定标和基于多温度场的场地绝对辐射定标方法,结合实验数据,分别采用星上定标、场地定标、交叉定标三种方案进行在轨绝对辐射定标实验验证,并对其适用场景进行了分析。结果表明,通过结合半、全光路定标数据处理和转换技术,利用水面场和陆面场的场地绝对辐射定标方法,优选合适的定标场地,同时在陆面场中增加典型地物场景实现多温度场定标的方法,所提出的辐射定标方法实现了实时高精度绝对辐射定标,定标精度优于1.5 K。     

场地自动化定标技术进展

场地自动化替代定标是光学遥感卫星定标发展的新方向。自动化定标通过在场地布设无人值守的全自动观测仪器获取地面和大气光学参数,实施对卫星遥感器的高频次定标,从而提升定标精度。论文分析了自动化定标的方法和技术发展现状,针对自动定标的应用需求,提出了自动化定标设备的设计方案和关键技术,讨论了自动化定标的未来发展前景。     

扫描辐射计可见通道发射前外场定标方法对比

FY-2扫描辐射计是中科院上海技术物理研究所研制的我国风云二号静止气象卫星的主要载荷之一，为确定其响应率，中国科学院安徽光机所对FY-2（05）扫描辐射计进行了辐亮度法定标和Langley法定标，并对定标所用的5种反射率的漫反射板均匀性、反射比、BRDF性能进行了检测，给出了基于辐射标准传递的辐亮度定标的基本原理和数据处理方法，以及辐亮度定标和Langley法定标结果，综合不确定度为6.0%~6.4%。同时，提出了独立于相对光谱响应函数的基于标准探测器的反射比定标法，并与辐亮度法和Langley法进行了对比分析，其定标结果具有一致性。     

星载大气痕量气体差分吸收光谱仪0~1数据处理研究

星载大气痕量气体差分吸收光谱仪(Environmental trace gases monitoring instrument, EMI)于2018年5月9日成功发射升空,目前在轨运行状态良好,能够有效获取全球紫外-可见波段地球大气散射光信号(Digital number, DN)值(0级数据)。为对遥感数据定量化应用, EMI输出的DN值需要完成光谱定标、几何定位、辐亮度定标等处理,得到1级数据产品,1级数据用于反演获取全球大气NO$_2$、SO$_2$和O$_3$等2级产品,进而应用于定量监测全球空气质量变化以及污染气体的分布输运过程。     

中国（嵩山）固定式靶标场建设及其应用

中国（嵩山）固定式靶标场,是我国目前建成并投入使用的第一个用于星载遥感器在轨性能检测的固定式靶标场,该场地具备满足高分辨率陆地观测卫星在轨MTF、空间分辨率、响应线性度、动态范围、辐射分辨率等指标的在轨性能实时检测功能,以及相机在轨绝对辐射定标功能。介绍了中国嵩山固定式靶标场的总体设计思路、建设及其目前在高分一号卫星型号任务中的具体应用情况,并对未来中国嵩山固定式靶标场的业务化运行进行了分析与展望。     

基于灰阶靶标的高分辨光学卫星传感器在轨绝对辐射定标

辐射定标是光学卫星传感器遥感信息定量化的关键技术之一。基于多灰阶靶标的星载多光谱相机在轨绝对辐射定标方法,以地面漫射辐射/总辐射比、大气光学厚度等参数的实际测量代替气溶胶散射特性假设,通过参照目标反射辐射与大气程辐射及地气耦合辐射的分离,简化定标流程,并突破大面积辐射校正场受时空条件的限制,实现高分辨率多光谱遥感器全动态范围内的高精度、高频次、业务化定标。试验结果表明:基于灰阶靶标的高分辨光学卫星传感器在轨绝对辐射定标不确定度优于3.5%,与反射率基法定标结果的差异优于5%,且适应于复杂环境条件下在轨定标的应用需求。     

FY—2B气象卫星红外通道发射前实验室定标与在轨辐射定标比较

FY－2B是自旋稳定卫星，红外通道无法进行在轨星上绝对定标，FY－2B发射前的地面实验室定标方案参照了FY－2A在轨环境温度的变化情况，定标结果十分理想，在轨电子学定标数据修正红外通道的量化关系，得到的在轨定标结果与利用青海湖进行的同步场地辐射定标结果非常接近。     

新型智能温度传感器在辐亮度标准探测器温控系统中的应用

高精度辐射定标方法和技术是现代空间遥感的主要支撑技术之一.辐亮度标准探测器是新一代高精度辐射定标方法中的核心部件,在遥感仪器的野外、机载和星上高精度辐射定标中具有广阔的应用前景.但是,温度变化是影响辐亮度标准探测器绝对精度和长期稳定性的一项关键因素,只有加入温控系统,将其控制在恒定的工作温度,才能使它的精度和稳定性得以保证.结合数字温度传感器DS18B20在辐亮度标准探测器精密温控系统中的应用经验,提出了采用DS18B20实现标准探测器温度高精度、高可靠性监测和控制的有效方案.实验结果证明,该方案是可靠和可行的.     

敦煌地区气溶胶光学厚度的反演研究

1999年,敦煌遥感卫星辐射校正场开始业务化运行。随着敦煌的城市建设和经济发展,辐射校正场周边环境发生较大的变化。为了了解辐射场的气溶胶光学厚度变化情况,2013年6月至7月,中国资源卫星应用中心在敦煌地区进行了为期15天的野外观测实验,采用法国CMEL公司研制的太阳分光光度计CE318对敦煌地区的大气进行测量,获得了4天晴空的大气光学数据。反演结果表明敦煌遥感卫星辐射校正场的气溶胶光学厚度日变化和逐日变化情况不大,550 nm处的光学厚度均值在0.3左右,符合遥感卫星辐射定标大气条件。     

基于辐照度法的场地辐射校正试验研究——场地同步观测仪器的比较

２０００年９月在敦煌辐射校正场用国内外两组仪器同时获取场地数据,经数据处理分析后,对中巴地球资源一号卫星ＣＣＤ相机进行了绝对辐射定标。本文通过对试验数据的结果比对和误差分析,证明国产仪器完全能满足对中巴地球资源一号卫星进行绝对辐射定标的精度要求。     

利用点目标进行SAR辐射定标的方法研究

SAR辐射定标是一项关联图像像素值和地物后向散射系数的重要工作。由于角反射器具有稳定、大的散射截面积和在较宽的角度范围内散射截面积变化较小,因而成为重要的点目标定标器。研究利用已知散射截面积的三面体角反射器来计算不同地物的后向散射系数、系统定标常数和系统总的传递函数的方法,并通过大量实测SAR数据进行了定标实验。理论分析和实验结果表明,利用点目标进行SAR辐射定标具有简单、实用、精度较高的优点。