HJ-1B卫星热红外通道在轨场地定标与验证

在对热红外辐射计CE312定标的基础上,基于青海湖水面辐射校正场,采用CE312开展同步测量实验,对HJ-1B卫星热红外通道进行在轨绝对辐射定标。由于HJ-1B卫星在轨星上定标系统不稳定,高温点难以准确获取,因此分别使用单点法和两点法,对2010年8月1日和5日两组传感器入瞳等效辐亮度值和卫星通道计数值回归得到该卫星通道绝对定标系数,并使用内蒙达里湖水面辐射校正场2010年6月29日实测数据进行定标系数的验证工作。验证结果表明,青海湖场地两次定标系数有较好的一致性,定标结果稳定可信。两点法所得定标系数的精度高于单点法。     

MODIS的HJ-1B红外通道星上定标系数交叉验证

HJ-1B卫星自发射以红外通道共进行了7次星上黑体定标,针对星上定标系数的验证工作开展较少,以MODIS第31、32通道为参考源,分别基于光谱响应差异和线性统计关系两种方法对HJ-1B红外通道星上定标系数进行验证.首先,计算两个传感器表观辐亮度的匹配关系,进而计算出HJ-1B红外通道的等效离表亮温,通过与HJ-1B红外通道基于星上定标系数反演得到的离表亮温进行比较,实现对星上定标系数的验证.通过半高宽法、矩方法和查找表法这三种不同的方法计算得到了2009年9月14日星上定标系数.结果表明:三种方法中,查找表法精度较高, 且HJ-1B查找表法星上定标系数反演亮温与基于光谱响应差异和线性统计关系计算的等效亮温偏差较小,分别为0.02 K和0.81 K.这两种交叉验证方法的精度均在1 K以内,证明了该方法的可行性,且基于光谱响应差异的验证方法精度更高.该研究为光学载荷在轨辐射定标的验证提供了理论基础.     

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。     

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。     

HJ-1B热红外通道探元级星上辐射定标方法研究

HJ-1B热红外通道在轨星上定标精度直接影响着后续遥感数据的定量化应用。以往针对整个通道的星上辐射定标忽视了各个探元的响应差异问题。使用查找表法、半高宽法和矩方法,分别对2009年9月14日星上下传的黑体数据进行处理,得到HJ-1B热红外通道探元级辐射定标结果。分析结果,红外相机热红外通道各探元扫描校正黑体时存在2个DN左右的波动,引入误差约0.28%~0.45%。其中,探元9和10相对其他探元波动范围较大。     

基于非均匀同区域线性CCD成像的卫星姿态调整与非线性定标方法

提出了对非均匀场景同一区域成像的卫星姿态调整及基于直方图匹配的线阵CCD非线性相对辐射定标方法.当在轨卫星需要执行相对辐射定标任务时,首先计算初始偏流角并调整卫星偏航角进入在轨定标成像模式;然后在定标成像过程中控制卫星偏航角,使得线阵CCD阵列的所有像元能够依次对同一区域成像;最后基于直方图匹配方法建立高精度非线性相对辐射定标模型.仿真实验给出了不同姿态对应的定标成像情况下的偏航角调整大小与调整周期,并分析了引起偏流角误差的因素及其对偏流角的不确定性.该方法既不需要地面均匀定标场等,也不需要统计分析大量在轨图像数据;且每一轨都可以执行定标任务,避免了卫星不同轨数据之间的不稳定性所带来的定标源自身不可靠问题.     

基于Dome C的SNPP和NOAA-20 VIIRS DNB在轨辐射定标精度及稳定性评估

基于夜间大气层顶反射率方向性分布特性,提出了一个基于精确模拟夜间辐射传输过程的低照度遥感载荷在轨辐射定标性能评估新方法。即以南极雪地Dome C为研究区,以MT2009（Miller-Turner 2009）大气层顶月球辐照度模型和大气层顶双向反射分布函数（Bidirectional Reflectance Distribution Function, BRDF）模型模拟的夜间星上辐亮度值为基准,分析相同几何条件下,可见光近红外成像辐射计夜间光波段（Visible Infrared Imaging Radiometer Suit Day/Night Band, VIIRS DNB）观测辐亮度与基准值之间的一致性,发现在2018-2020年两者差值保持在4.97×10^-10 W?cm^-2?sr^-1左右,比VIIRS DNB最小探测阈值3×10^-9 W?cm^-2?sr^-1约低一个数量级,故从可接受的仪器灵敏度误差范围内,可判定VIIRS DNB载荷在美国极轨合作卫星（Suomi National Polar-orbiting Partnership, SNPP）和美国国家海洋和大气管理局（NOAA-20）上在轨辐射定标性能均非常优良。另外,基于距离校正后的SNPP VIIRS DNB和NOAA-20 VIIRS DNB辐亮度开展了VIIRS DNB载荷在轨辐射定标稳定性分析,发现相同月相角下两载荷辐亮度一致性在6%以内。     

空间相机星上辐射定标技术的研究

空间相机在轨运行之后,由于环境的变化和时间的推移,空间相机的响应性能必然会发生衰减。为了提高卫星下传数据的辐射反演精度,必须对它的星上响应性能进行实时跟踪和监测。为此,必须对空间相机进行星上辐射定标。本文对空间相机的星上辐射定标技术进行了介绍,另外还介绍了国内外最新的推扫式空间相机和它们采用的星上辐射定标技术。     

星上红外遥感相机的辐射定标技术发展综述

随着对天基对地以及临近空间目标探测的需求增大,高性能红外相机探测及海量数据定量化迫切需要高可靠性、高精度的辐射定标技术,因此,星上辐射定标装置已成为当前空间定量遥感技术发展的重要方向。在轨红外遥感相机的辐射定标主要校正探测器响应的不均匀性（相对辐射定标）和建立遥感相机输出信号与输入辐射量的函数关系（绝对辐射定标）。在介绍红外相机星上辐射定标基本原理的基础上,综述近年来几个国内外典型星上辐射定标装置及其特点,并介绍笔者所在课题组近年来基于内部定标源+天空星图的红外相机高动态范围（HDR）相对辐射定标方法的研究进展。论文对于红外辐射定标技术及星上辐射定标装置的发展具有参考意义。     

HJ-1-C 卫星SAR 系统的内定标

HJ-1-C 卫星是我国环境与灾害监测小卫星星座中的一颗合成孔径雷达(SAR)卫星,目前已在轨运行。其SAR 系统采用网状反射面天线和集中式功率放大器,且具有星上在轨内定标的功能。该文详细介绍了HJ-1-C 卫星SAR 系统的内定标模式和算法,给出内定标器的设计和实现原理,并对SAR 系统在轨工作内定标数据进行分析。      

中巴地球资源02星CCD图像交叉定标与大气校正研究

利用LANDSAT-5的TM对CBERS-2的CCD 1-4波段进行交叉定标,得到了CCD 1-4波段的参考辐射定标系数,并对这组定标系数进行了验证.利用6S模型和同步气象资料,对CBERS-2的CCD数据,进行了大气校正和反射率反演.最后对CCD 1-4波段大气校正前后的反射率和归一化植被指数(NDVI)的变化进行了对比研究.发现大气校正后的CCD3和CCD4波段的地面反射率明显升高,大气校正后的CCD图像呈现出高植被覆盖区NDVI增大,低植被覆盖区NDVI减小的趋势.     

环境一号C 卫星SAR 图像典型环境遥感应用初探

环境一号C 卫星(HJ-1C)于2012 年11 月19 日成功发射,并与2008 年9 月6 日一箭双星发射的环境一号A 星,B 星(HJ-1A/1B)组成2+1环境与灾害监测预报小卫星星座系统。该文以2012 年12 月～2013 年1 月期间获取的9 景HJ-1C 卫星数据2 级产品(S 波段,VV 极化,Strip 模式,5 m 分辨率)为实验数据,以北京市和福建省近海海域为研究实验区,以HJ-1C 卫星SAR 图像土地利用类型人工解译与制图、地表覆盖自动分类、近海海洋溢油污染识别、海浪特征参数反演、海水养殖区特征提取等近海海洋环境监测等为例,开展了HJ-1C卫星SAR 图像环境遥感应用能力的分析与评价。结果表明:(1)HJ-1C 卫星SAR 图像可用于耕地、林地、公路用地、河流水面、城镇住宅用地、农村宅基地等土地利用类型的人工解译和制图,地类图斑面积勾绘误差小于5%;(2)HJ-1C 卫星SAR 与HJ-1B CCD 图像融合可有效提高地表覆盖自动分类精度;(3)HJ-1C 卫星SAR 图像可用于海洋溢油污染识别、海浪特征参数反演及近海养殖区信息提取等近海海洋环境遥感监测。      

In-Flight CCD Distortion Calibration for Pushbroom Satellites Based on Subpixel Correlation

We describe a method that allows for accurate inflight calibration of the interior orientation of any pushbroom camera and that in particular solves the problem of modeling the distortions induced by charge coupled device (CCD) misalignments. The distortion induced on the ground by each CCD is measured using subpixel correlation between the orthorectified image to be calibrated and an orthorectified reference image that is assumed distortion free. Distortions are modeled as camera defects, which are assumed constant over time. Our results show that in-flight interior orientation calibration reduces internal camera biases by one order of magnitude. In particular, we fully characterize and model the Satellite Pour l'Observation de la Terre (SPOT) 4-HRV1 sensor, and we conjecture that distortions mostly result from the mechanical strain produced when the satellite was launched rather than from effects of on-orbit thermal variations or aging. The derived calibration models have been integrated to the software package Coregistration of Optically Sensed Images and Correlation (COSI-Corr), freely available from the Caltech Tectonics Observatory website. Such calibration models are particularly useful in reducing biases in digital elevation models (DEMs) generated from stereo matching and in improving the accuracy of change detection algorithms.      

电磁混响室的辐射发射快速校准法

针对混响室确认系数传统测量方法存在的耗时长、测量不确定度大等问题,根据GB/T 17626.21-2014测试要求,提出电磁混响室的辐射发射快速校准法。确定了电磁辐射发射快速校准流程,开发了混响室辐射发射快速校准软件。5G通信基站的辐射发射快速校准测量结果表明,快速校准法能够有效地测量出混响室确认系数,且测量时间短,测量结果的不确定度小。     

新的相机交会角在轨标定方法

提出了一种新的在轨标定相机交会角的方法,该方法不同于目前广泛采用的摄影测量中的后方交会。以三线阵CCD测绘相机为例,通过对其工作原理的分析,建立了求解相机交会角的几何模型,并利用天绘卫星三线阵影像数据进行了相关试验。结果表明,该方法可行,计算结果精度较高,与摄影测量方法所得结果非常接近。同时,计算分析了定轨精度和地面控制点精度对相机交会角精度的影响。相对于摄影测量的方法而言,该方法理论简单,易于理解,可进一步应用于高分辨相机和多光谱相机离轴角的在轨标定,具有重要意义。     

CBERS-2 CCD相机绝对辐射定标系数验证与评价

卫星遥感器绝对辐射定标系数的有效性检验，是对卫星遥感精度进行全面评价的最有效手段之一。利用绝对辐射定标系数反演反射率值与实测值对比的方法，对CBERS-2CCD相机绝对辐射定标结果进行了有效性检验与误差分析，根据分析结果对CCD相机4个波段的绝对辐射定标系数作出了客观的评价。验证表明，两点法获得的CCD相机定标系数可靠，定标效果较好，而单点法获得的定标系数对CCD相机不适用。