全极化微波辐射计与传统微波辐射计星上定标方法比较分析

高精度星上定标是辐射计测量数据稳定可靠的关键。概述了传统微波辐射计两点定标方案和全极化微波辐射计星上定标的特点,对已提出的3种全极化定标方案应用于星上定标的可行性展开初步分析,并针对传统辐射计和全极化辐射计星上定标方案的差异,从定标方程、定标误差和定标精度3方面进行了对比分析。
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中国风云二号SVISSR传感器热红外波段与AIRS/Aqua的交叉辐射定标

对高光谱卷积法进行了改进,实现了卫星影像之间的亚像素匹配和粗差的剔除,对搭载在中国“风云二号”(FY-2) C、D和E星上的伸展的可见光和红外自旋转扫描辐射计(SVISSR)的两个热红外波段IR1 (~10.9 μm)和IR2 (~11.9 μm)与搭载在Aqua卫星上的大气红外探空仪(AIRS)高光谱波段进行交叉辐射定标。基于SVISSR/FY-2和AIRS/Aqua对地观测的几何特性,选取研究区域覆盖41.5°~149.5°E、10°S~10°N的范围,利用该研究区域2006年12月、2007年9月和12月、2009年9月和2010年5月的SVISSR/FY-2标称数据和AIRS/Aqua红外1B数据,在同地点、同一天太阳天顶角之差的绝对值小于2°、观测天顶角之差的绝对值小于3°和相对方位角之差的绝对值小于6°的匹配条件下,提取匹配的观测点对,然后对匹配观测点对进行回归分析,得到交叉辐射定标系数。结果表明:SVISSR/FY-2波段观测值与卷积得到的AIRS/Aqua观测值之间高度线性相关,且SVISSR/FY\|2的两个热红外波段相对于AIRS/Aqua波段存在定标偏差。并给出了交叉辐射定标系数。     

HJ-1星CCD相机场地辐射定标与真实性检验研究

为了满足HJ-1星遥感数据定量化应用的需求,2008年10月中旬,以敦煌定标实验场为地面目标,采用反射率基法对HJ-1A和HJ-1B星的CCD相机开展场地绝对辐射定标,以确定CCD相机响应的变化,并对得到的定标结果进行了误差分析。同时利用非定标同日的敦煌场和贡格尔实验场的CCD星地同步数据得到的表观辐亮度作为标准值,对定标系数进行真实性检验研究。结果表明,定标系数模拟出的CCD表观辐亮度与标准值非常接近,误差均小于3%。研究表明:此次定标实验的结果精度高,并将两次同步数据的定标系数平均值作为定标系数结果,为CCD相机定量化应用研究奠定了良好基础。     

绝对辐射计参数测量的实现

绝对辐射计以入射光和电功率加热交替定标的方式来测量光辐照度,探测器对温度变化的响应速度(由时间常数确定),探测器所能检测的最小辐照度等都是绝对辐射计的重要参数,这些参数是评定探测器质量优劣的标准,也是影响绝对辐射计测量结果的重要因素。用新的电子学系统,在自测试过程中,通过加热丝的低功率加热和高功率加热两个阶段的测试,分析计算得出了探测器的时间常数、响应度、噪声、最小可探测辐照度和测量灵敏度等指标,结果表明探测器的时间常数为11.24s,响应度为3.2145×10-3,测量灵敏度为0.0700Wm-2,各参数满足绝对辐射计测量太阳辐照度的要求。     

遥感器角度响应订正函数的建立

为满足FY-3紫外臭氧垂直探测仪高精度太阳紫外光谱辐照度观测,开展了整机角度响应特性的研究,建立了一套200nm~400nm角度响应定标装置,并基于四阶泰勒级数构建了任意入射角度下光谱辐照度响应度订正函数,在轨数据分析表明相对偏差优于0.5%。     

遥感器角度响应订正函数的建立

为满足FY-3紫外臭氧垂直探测仪高精度太阳紫外光谱辐照度观测,开展了整机角度响应特性的研究,建立了一套200nm~400nm角度响应定标装置,并基于四阶泰勒级数构建了任意入射角度下光谱辐照度响应度订正函数,在轨数据分析表明相对偏差优于0.5%。     

珠海一号欧比特高光谱数据交叉辐射定标初探

搭载于“珠海一号”卫星星座的欧比特高光谱OHS（Orbit Hyper Spectral）传感器,以较高的光谱分辨率和空间分辨率,在近岸及内陆湖泊水色遥感应用方面具有很大潜力。然而OHS缺乏星上定标系统,目前在轨定标采用陆地定标场的资料,其定标结果在水体等低反射率地物误差较大。因此提出一种基于传感器入瞳总辐亮度的交叉辐射定标法,该方法结合QAA（Quasi-Analytical Algorithm）准分析算法和6SV2.1辐射传输模型,利用GOCI（Geostationary Ocean Color Imager）多光谱数据对OHS高光谱数据进行交叉辐射定标。研究结果表明：①GOCI和OHS传感器获取的地物辐射相关性好,在可见光波段范围内,R²均高于0.84;②重新定标后的数据能明显改善不同传感器之间的辐射差异,在可见光波段范围内,定标误差小于9%。实验为高光谱传感器的辐射定标提供了一种新的方法,对建立高光谱定量化、业务化水色遥感处理系统,特别对OHS数据在水域的各种应用具有重要意义。     

《遥感技术与应用》2007年第22卷总目次

第1期冬小麦冠层光谱红边参数的变化及其与氮素含量的相关分析卢艳丽，李少昆，白由路，等(1)利用纹理分析方法提取CBERS02星CCD图像土地覆盖信息彭光雄，李京，何宇华，等(8)城市不透水面及其与城市热岛的关系研究——以泉州市区为例林云杉，徐涵秋，周榕(14)基于标准探测器的FY-2(05)星扫描辐射计可见通道外场定标周磊，彭妮娜，张黎明，等(20)上海城市热场与植被覆盖的关系研究武佳卫，徐建华，谈文琦(26)静止气象卫星水汽风反演研究杨文凯，白洁，刘健文，等(31)崇明东滩水边线信息提取与潮滩DEM的建立郑宗生，周云轩，蒋雪中，等…     

SMMR与SSM/I被动微波亮度温度数据交叉定标

过去30 a星载微波辐射计（SMMR和SSM/I）长时间序列的被动微波亮度温度数据,在陆地表层系统科学以及气候变化研究中起到了非常重要的作用。由于卫星及其携带的微波辐射计的更新,不同传感器所测得的同一地物在同一时间的亮温存在不同程度的偏差,通过分析相邻传感器重复观测时期同一地表18/19GHz和37GHz水平和垂直极化的亮度温度,并以DMSP的F13卫星上的SSM/I传感器为标准,建立了4个通道的交叉定标系数。      

基于深度学习的风云四号卫星绿光通道构建方法

风云四号A星是中国第二代静止气象卫星的首发星，其上搭载的新一代静止轨道成像仪具有14个光谱通道，但该仪器未设置绿光通道，给RGB图像合成应用带来了一定困难，因此用其他光谱通道来构建绿光通道对提升成像仪观测的综合应用具有重要意义。提出了一种基于深度学习的光谱转换方法，通过建立光谱通道间的关系，实现对FY-4A/AGRI绿光通道的模拟。该方法考虑了FY-4A/AGRI的可见光通道特性，以AQUA/MODIS数据为光谱转换基准，首先建立FY-4A/AGRI与AQUA/MODIS可见光通道的光谱校正关系，将FY-4A/AGRI的可见光通道校准到AQUA/MODIS的基准上；其次，通过大量AQUA/MODIS数据的训练，基于深层感知器网络建立绿光通道与其他可见光通道的光谱转换模型；最后通过迁移学习将其应用到FY-4A/AGRI上。结果显示，通过模型构建的MODIS绿光通道反射率与实际的MODIS绿光通道反射率偏差在0.01以内，构建的FY-4A/AGRI绿光通道反射率与MODIS绿光通道实际反射率偏差在0.02以内。研究结果表明，该方法能很好地实现FY-4A/AGRI绿光通道的构建，为FY-4A...     

风云三号微波湿度计航空校飞辐射定标原理及数据分析

风云三号微波湿度计是我国首次在轨定量应用于大气探测的星载被动微波辐射计，为验证载荷辐射性能，发射前于2007年9月至11月开展了航空校飞试验，历时2个月共转场青海湖、敦煌和云南普洱3个试验场，地面同步实施了辐射校正测量。在阐述星载微波大气探测载荷航空校飞辐射定标原理基础上，开展航空校飞数据分析，并与同步辐射校正测量结果进行了比对验证，结果表明风云三号微波湿度计初样产品探测结果符合设计指标要求。风云三号微波湿度计航空校飞试验为其资料在轨业务定量应用奠定了基础，其中航空校飞辐射定标模型支撑了后续风云三号卫星微波湿度计在轨业务定标。     

风云三号微波湿度计航空校飞辐射定标原理及数据分析

风云三号微波湿度计是我国首次在轨定量应用于大气探测的星载被动微波辐射计，为验证载荷辐射性能，发射前于2007年9月至11月开展了航空校飞试验，历时2个月共转场青海湖、敦煌和云南普洱3个试验场，地面同步实施了辐射校正测量。在阐述星载微波大气探测载荷航空校飞辐射定标原理基础上，开展航空校飞数据分析，并与同步辐射校正测量结果进行了比对验证，结果表明风云三号微波湿度计初样产品探测结果符合设计指标要求。风云三号微波湿度计航空校飞试验为其资料在轨业务定量应用奠定了基础，其中航空校飞辐射定标模型支撑了后续风云三号卫星微波湿度计在轨业务定标。     

星载周期定标微波辐射计外部定标负载尺寸与位置的确定

本文从各个方面论述了选用ＳＳＭ／Ｉ方式周期定标的星载微波辐射计外部定标负载尺寸与位置的考虑。并对即将装载于ＦＹ－３气象卫星上的微波辐射计其热定标负载尺寸、位置进行了分析计算，得出定标负载应距馈源高１０ｃｍ左右，单边尺寸为１２～１６ｃｍ的结论     

风云三号微波大气探测载荷辐射定标

风云三号气象卫星是我国第二代极轨业务气象卫星,具有全球、全天候和多光谱探测能力,装载有微波温度计和微波湿度计2台微波大气探测载荷,自2008年首发星升空后,风云三号微波大气探测载荷资料在防灾减灾和数值天气预报同化应用中发挥了积极作用。风云三号气象卫星微波载荷辐射定标是从原始观测计数值出发获取目标亮温的数据处理技术过程,包括发射前定标、在轨星上定标、综合辐射定标和历史资料再定标4个技术环节。精确的辐射定标是星载被动微波辐射计遥感资料定量应用的基础。本文综述了风云三号气象卫星微波大气探测载荷综合辐射定标技术,介绍了风云三号微波大气探测载荷综合辐射定标基本原理及技术现状,展望了风云气象卫星微波大气探测载荷综合辐射定标技术未来发展。     

FY-3A/MWHS辐射传递及冷空偏差修正

为了推进FY-3A/MWHS数据与国外同类载荷遥感数据的同化应用,针对FY-3A/MWHS业务L1数据尝试开展大气吸收通道在轨辐射校验,通过瞬时星下点交叉比对(SNO)方法,完成MWHS与美国NOAA卫星同类载荷AMSU-B轨辐射基准的交叉传递。两个同类载荷遥感数据的对比分析表明:MWHS大气水汽吸收线附近的主探测通道与AMSU-B对应通道天线亮温变化特征一致;以辐射校验为基础,可以将AMSU-B在轨辐射基准传递到MWHS冷空辐射修正量,实现微波探测器在轨辐射基准的归一化。辐射交叉校验技术,为两个同类微波探测器在轨遥感数据的融合应用以及在数值天气预报中多源数据的同化应用奠定了基础。     

On-board radiometric calibration for thermal emission band of FY-3C/MERSI

On-board radiometric calibration is the most efficient method to improve the measurement accuracy of satellite-borne sensors. Chinese Medium Resolution Spectral Imager (MERSI), loaded on the Fengyun-3C (FY-3C) satellite, uses one satellite-borne fixed-temperature blackbody (BB) for its thermal emission band’s (TEB) radiometric calibration, but its optimal calibration algorithm is not determined. By using MERSI’s on-board calibration data taken on November 2013, this article investigates two algorithms of linear and semi-nonlinear calibration for MERSI TEB’s on-board radiometric calibration and finds that the linear calibration is more reasonable than semi-nonlinear calibration because linear coefficients’ variation tendency can reflect MERSI’s inherent systematic properties better. The relative difference between linear properties and inherent properties for pixel variability being 9.5%, mirror-side variability being 21.5% and scan variability being 17.8% are all smaller than those between semi-nonlinear case and inherent case. All of those suggest that the linear calibration is coincident with the inherent systematic properties. By using MERSI’s calibration data at June 2014, the performance of those two algorithms is validated by comparing the difference between inferred BB radiance L_I and standard BB radiance L_S (0.01%), and between inferred BB brightness temperature T_I and standard BB temperature T_S (0.25 K).     

Accuracy of in-flight calibration of the water-vapour channel of a satellite radiometer by radiance calculation

Abstract

The accuracy of a calibration of a water-vapour channel of a radiometer on board a satellite by using a radiative transfer code with radiosonde profiles was examined with the aid of the calibrated WV channel data of the Visible and Thermal Infrared Radiometer (VTIR) on the MOS-1 satellite. It has been verified that the assumption that a linear extrapolation for the relative humidity in the upper troposphere was reasonable for estimating the radiances in the water-vapour channel by a comparison of the brightness temperatures of the channel measured by the calibrated VTIR with those calculated by the radiative transfer code. An error in water-vapour distribution or radiosonde data considerably affected the estimated brightness temperature by the radiance calculation in the water vapour absorption band. The accuracy of the calibration of the water-vapour channel by the radiance calculation was with the root-mean-square (rms) temperature difference of 3–96°C.     

A new method for cross-calibration of two satellite sensors

Given that many operational satellite sensors are not calibrated, while a handful of research sensors are, cross-calibration between the two types of sensor is a cost-effective means of calibration. A new method of sensor cross-calibration is demonstrated here using the Chinese Multi-channel Visible Infrared Scanning radiometer (MVIRS) and the US Moderate Resolution Imaging Spectrometer (MODIS). MVIRS has six channels, equivalent to the current National Oceanic and Atmospheric Administration's (NOAA) Advanced Very High Resolution Radiometer (AVHRR) and four additional ones for remote sensing of ocean colour and moisture. The MVIRS on-board China's polar-orbiting meteorological satellite (FY-1D) was launched on 15 May 2002 with an earlier overpass time than Terra. The sensor has no on-board calibration assembly. This study attempts to calibrate MVIRS against the well-calibrated MODIS, by taking a series of measures to account for their differences. Clear-sky measurements made from the two sensors in July-October 2002 were first collocated. Using the 6S radiative transfer model, MODIS reflectances measured at the top-of-the atmosphere were converted into surface reflectances. They were corrected to the viewing geometry of the MVIRS using the bidirectional reflectance distribution function (BRDF) measured on the ground. The spectral response functions of the two sensors were employed to account for spectral discrepancies. After these corrections, very close linear correlations were found between radiances estimated from the MODIS and the digital readings from the MVIRS, from which the calibration gains were derived. The gains differ considerably from the pre-launch values and are subject to degradation over time. The calibration accuracy is estimated to be less than 5%, which is compatible to that obtained by the more expensive vicarious calibration approach.     

基于PSO-ELM算法的红外目标模拟器校准数据拟合方法研究

提高红外目标模拟器校准数据的拟合精度,对于红外目标的辐射照度等辐射特性的测量有着重要意义;针对校准数据具有很强的非线性,传统的拟合算法精度不高的问题,引入一种基于粒子群算法优化的极限学习机算法（PSO-ELM）,以标准黑体辐射温度作为输入因子,以MCT探测器实际测量出的辐射照度作为输出因子,建立PSO-ELM模型,利用粒子群算法（PSO）对连接隐藏神经元和输入层的权值和隐藏神经元阈值进行优化,拟合出输入参数和输出参数之间的非线性关系;这两个参数的优化提高了极限学习机算法（ELM）的性能,该方法的主要优点是具有较强的容错性、较好的对复杂非线性数据处理性能和ELM算法参数设置上的优化机制;通过与GA-ELM模型、ELM模型进行对,验证了与传统数据拟合方法相比,基于PSO-ELM的方法拟合精度有了很大提高,为红外目标模拟器校准数据拟合提供了新的方法。     

航空发动机矢量推力测量系统的静态校准及不确定度评定方法研究

介绍了航空发动机矢量推力测量系统的静态校准原理,建立了静态校准的数学模型,并通过多元回归分析方法得到了各阶模型的校准系数.在此基础上,针对目前矢量推力测量系统缺少精度评定规范的问题,提出了一种基于校准系数误差传递的不确定度评定方法,并与传统的校准残余误差方法和验证残余误差方法进行了比较.校准实验结果表明,由于加载条件不同引起的测量结果不确定度差异最大可达55％,所提方法可以得到随加载条件变化的不确定度区间,有效避免了传统方法因采用恒定精度值进行系统性能评价造成的局限性.