HJ-1B卫星热红外通道在轨绝对辐射定标

利用青海湖水面辐射校正场对HJ-1B卫星热红外通道进行绝对辐射定标,由CE312热红外辐射计测量水面辐亮度,结合辐射传输模型MODTRAN4.0计算大气透过率和上行程辐射,同时进行CE312通道与HJ-1B卫星热红外通道光谱匹配,计算传感器入瞳处等效辐亮度值。通过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日实测数据对定标结果进行检验。     

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。     

MODIS数据库在测量地物辐射亮度和反射率特性中的应用

以往用户利用MODIS数据研究最多的领域是区域以至全球尺度的环境变化，而利用MODIS数据来定量测量地物参数（如辐射亮度和反射率）的研究却很少，这主要是因为MODIS数据的空间分辨率低，容易造成像元不纯从而影响到数据的精度。但是由于MODIS数据作为目前光谱辐射精度最高的遥感数据源，对于探索遥感定标以及定量遥感具有重要意义。如果所研究地物面积匹配于MOIDS数据的空间分辨率时，那么MODIS无疑是最好的数据源之一。本文详细讨论了MODIS数据参数定标原理和在测量地物辐射亮度和反射率中的应用，并用Landsat-7数据作为参考，验证了MODIS用来测量地物参数的可行性。     

MODIS数据在测量地物辐射亮度和反射率特性中的应用

以往用户利用 MODIS数据研究最多的领域是区域以至全球尺度的环境变化 ,而利用 MODIS数据来定量测量地物参数 (如辐射亮度和反射率 )的研究却很少 ,这主要是因为 MODIS数据的空间分辨率低 ,容易造成像元不纯从而影响到数据的精度。但是由于 MODIS数据作为目前光谱辐射精度最高的遥感数据源 ,对于探索遥感定标以及定量遥感具有重要意义。如果所研究地物面积匹配于 MOIDS数据的空间分辨率时 ,那么 MODIS无疑是最好的数据源之一。本文详细讨论了 MODIS数据参数定标原理和在测量地物辐射亮度和反射率中的应用 ,并用 L andsat- 7数据作为参考 ,验证了 MODIS用来测量地物参数的可行性。     

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。     

环境一号B星红外多光谱相机综合辐射定标

环境一号B星红外多光谱相机(简称HJ-1B星IRS)在轨运行过程中受各种因素的影响,其探测性能不断发生衰减,绝对辐射定标可有效地改善遥感器辐射特性的测量精度,从而提高遥感数据辐射质量.文中针对HJ-1B星IRS星上定标系统特点,利用2010年8月地面同步试验数据对IRS热红外通道进行综合辐射定标,修正了原始定标系数,并进行定标系数的真实性检验.结果表明借助地面试验数据进行的综合辐射定标弥补了星上定标系统的不足,获得的定标系数准确可靠,可满足遥感数据定量化应用的需要.     

高光谱场景辐亮度模型仿真研究

高光谱遥感的地面场景是高光谱遥感系统中影响因素最复杂多变的部分。首先基于星载高光谱遥感成像的辐射传输过程,对非均匀的朗伯表面的入瞳处大气辐亮度传输模型进行了研究,得到只需要考虑目标与邻近像元反射率,大气传输因子的辐亮度简化模型。之后介绍了大气中光子扩散原理,并采用蒙特卡洛方法对大气点扩散函数进行仿真;联合地表目标像元反射率数据计算得到基于非均匀朗伯面地表的邻近像元反射率;然后总结了大气传输模型软件MODTRAN计算入瞳处辐亮度数据的原理步骤,并利用其反演了朗伯表面的相关大气传输参数。最终利用基于传感器入瞳处的辐亮度数据表征了高光谱地面场景。     

海岸带高光谱遥感与近海高光谱成像仪(HICO)

应海岸带监测需求,高光谱成像仪开始在海岸带监测中发挥重要作用。搭载于国际空间站上的HICO(Hyperspectral Imager for the Coastal Ocean)是第一颗针对近岸海洋遥感的高光谱成像仪,其波谱范围为360～1 080 nm,光谱分辨率为5 nm。介绍了HICO数据的基本情况,并与在轨星载高光谱成像仪EO-1 Hyperion和HJ-1A HSI基本参数做了对比。同时针对高浑浊水体,以黄河三角洲近岸3种典型地物为例,结合FLAASH大气校正模型,提取了辐亮度和地表反射率,初步对比分析了HICO和HSI的光谱性能。结果表明HICO能更好地反映近岸地物的光谱特征。     

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

为了对FY-2号05星扫描辐射计可见光通道进行发射前外场辐射定标,在采用了传统的辐亮度定标方法的同时,提出了一种新型的独立于扫描辐射计可见光通道光谱响应函数的基于标准探测器的反射比定标法(Detector Based Reflectance Calibration)。该方法通过筛选波长得出在一定的精度范围内FY-2号可见光通道的漫射板反射辐亮度与漫射板的某一单波长反射辐亮度成正比,从而可以用8通道高精度辐亮度标准探测器中对应波段的探测器的响应替代FY-2号05星扫描辐射计宽波段响应直接求出定标系数。传统辐亮度定标方法结果的不确定度为6.0%～6.4%,而利用基于标准探测器的反射比定标法定标结果的不确定度达到5.4%。实验结果表明基于标准探测器的反射比定标法由于采用了直接由高精度低温绝对辐射计传递的标准探测器,与传统的基于辐射源传递相比其测量精度得到有效提高,并且受现场大气条件的影响小。     

我国东海海面温度定量遥感反演研究

提出了利用Terra卫星的MODIS的20、29、31 和32红外通道数据来反演我国东海海面温度的区域SST反演算法。算法的系数是通过辐射传输模型MODTRAN 4,输入TIGR大气廓线库中中国东海附近的大气廓线进行辐射传输模拟获得。通过MODIS的SST产品MOD28数据以及实测海面浮标数据进行算法精度验证,验证结果显示,该算法获得的SST分布与MOD28产品相吻合;用21个实测浮标数据为真值,算法精度为0.98 K,RMSE为1 K,而MOD28的精度为1.29 K,RMSE为1.26 K,该算法精度优于MODIS的SST产品精度;卫星观测角度在40°以内精度为0.68 K,大于40°精度降低到1.16 K,对于大观测角度的SST反演,算法还有待改进。     

基于MODIS NDVI的LandsatTM影像地形阴影区光谱信息恢复方法研究

遥感为获取山区生态环境与资源信息提供了重要的观测手段。然而受地形遮蔽影响,山区光学影像大量的地形阴影给山区土地覆被解译以及生态参量的遥感反演带来了巨大困难。针对地形阴影光谱信息的恢复,提出了一种基于MODIS NDVI的Landsat TM影像地形阴影区光谱信息恢复方法。该方法首先利用MODIS上午、下午星(Terra和Aqua)不同时间过境能够对地形阴影区信息实现互补的特点,采用最大值合成法合成MODIS上、下午星16dNDVI产品(MOD13Q1和MYD13Q1),获得低空间分辨率影像上的阴影区光谱信息;在此基础上,考虑MODIS与Landsat的观测角度、光谱差异,设置滑动窗口及筛选规则提取MODIS与TM影像相匹配的同质纯像元;基于中、低空间分辨率影像中均匀同质像元存在一定统计关系的假设,进一步建立同质区域中TM影像光照区域与对应MODIS NDVI的回归树模型,利用该统计关系和阴影区MODIS的NDVI信息推导得出地形阴影区的光谱信息。将阴影光谱信息恢复后的影像与SCS+C校正后的影像进行比较和分析,结果表明该方法恢复得到的地形阴影的光谱信息能够更好地反映阴影区信息,同时光谱保真程度较好。随着越来越多的中高空间分辨率卫星影像的发展,采用多源卫星数据进行山地地形阴影区信息恢复将成为一个新的发展趋势,该方法以期为同类影像处理提供参考。     

卫星红外高光谱反演大气水汽含量

利用高光谱大气红外探测仪AIRS模拟及观测数据,发展基于主成分分析技术的多层前馈神经网络反演算法,进行大气中水汽柱总量(IWV)的反演计算、模拟及实测验证。首先,基于全球晴空大气廓线训练样本SeeBorV4.0,利用快速辐射传输模式CRTM进行了辐射传输模拟计算,得到全球高光谱分辨率模拟辐亮度;其次,利用主成分分析技术对模式模拟和AIRS实测高光谱数据进行降维、去噪及去相关处理,并采用多层前向神经网络算法反演大气水汽柱总量;最后,利用数值试验、AIRS实测L1B数据及其水汽产品,对反演算法进行了验证。通过与AIRS官方大气产品的统计分析,本算法反演均方根误差为0.387 g/cm²,最大偏差为0.82 g/cm²,空间分辨率保留了AIRS像素原分辨率(比AIRS官方大气产品高3倍)。     

基于MODIS和AMSR-E遥感数据的土壤水分降尺度研究

微波传感器获得的土壤水分产品空间分辨率一般都很粗,而流域尺度上的研究需要中高分辨率的土壤水分数据。用MODIS逐日地表温度产品MOD11A1和逐日地表反射率产品MOD09GA构建温度-植被指数特征空间,并计算得到TVDI(Temperature Vegetation Dryness Index)指数,它与土壤水分呈负相关关系,能够反映土壤水分的空间分布模式,但并不是真实的土壤水分值。在AMSR-E像元尺度上求得TVDI与土壤水分的负相关系数,进而对VUA AMSR-E土壤水分产品进行降尺度计算得到0.01°分辨率的真实土壤水分值。经NAFE06(The National Airborne Field Experiment 2006)试验地面采样数据验证,降尺度后的土壤水分均方根误差平均值为6.1%。     

环境卫星CCD传感器场地辐射定标与交叉定标的比较

利用2009年8月敦煌定标场实测光谱数据和大气参数数据,采取反射率定标法,获得环境卫星CCD传感器的定标系数.同时,利用LANDSAT-5的TM影像对环境卫星CCD传感器进行交叉定标.通过对比两组定标结果,并比较其与中国资源卫星应用中心公布的定标系数之间的差异,验证定标系数的可靠性.结果表明,交叉定标与场地定标的差异在...     

基于FY-4A/AGRI时空特征融合的新疆地区积雪判识

高时间分辨率的积雪判识对于新疆牧区农牧业发展和雪灾预警具有重要作用,针对已有积雪产品易受复杂地形地貌,下垫面类型以及云遮蔽的影响,导致积雪判识精度降低的问题,提出一种利用深度学习方法对风云4号A星多通道辐射扫描计（AGRI）数据与地理信息数据进行多特征时序融合的积雪判识方法：以多时相FY-4A/AGRI多光谱遥感数据,以及高程、坡向、坡度和地表覆盖类型等地形地貌信息作为模型输入,以Landsat 8 OLI提取的高空间分辨率积雪覆盖图作为“真值”标签,构建并训练基于卷积神经网络的积雪判识模型,从而有效区分新疆复杂地形与下垫面地区的云、雪以及无雪地表,最终得到逐小时积雪覆盖范围产品。经数据集和2019年地面气象站实测雪盖验证,该方法精度高于国际主流MODIS逐日积雪产品MOD10A1和MYD10A1,显著降低云雪误判率。     

FY-3C中分辨率成像光谱仪数据的窄波段地表反照率验证研究

地表反照率数据对地表能量平衡和全球变化研究具有重要意义。基于2014年FY-3C卫星250 m分辨率的反射率数据和角度数据,选取非洲及北美洲的4个区域作为研究区,采用RossThick-LiSparseR模型作为BRDF(Bidirectional Reflectance Distribution Function)核模型反演了地表窄波段反照率,得到250 m分辨率的4个窄波段黑空、白空反照率。将反演得到的FY-3C地表窄波反照率产品与MODIS反照率产品（MCD43A3）数据进行了交叉验证,结果表明：FY-3C窄波段反照率与对应MODIS窄波段反照率对比的均方根误差在0.01~0.04,平均偏差(MBIAS)为0.09,FY-3C窄波段反照率与对应的MODIS窄波段反照率在可见光波段、近红外波段有较好的一致性。本研究提升了国产风云极轨卫星的应用范围,可为FY-3C地表反照率业务化产品提供算法支撑。     

HJ-1A/B星CCD多光谱遥感数据特征评价及应用研究

我国现有的风云系列卫星、资源卫星及海洋卫星都可实现多种性能的对地观测,在灾害与环境监测方面发挥了很好的作用。然而,面对复杂多样的自然灾害及环境问题,这些卫星却都难以完全满足灾害和环境监测与预报所需的空间分辨率、时间分辨率和光谱分辨率以及全天候的要求。主要对环境与灾害监测预报小卫星A、B(HJ-1A/B)星多光谱遥感数据进行了质量评价,提取数据特征,以便为该数据的推广应用提供参考。     

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...     

基于MODIS大气产品的天宫一号高光谱成像仪数据大气校正研究

天宫一号(TG-1)搭载的高光谱成像仪获取了大量的高光谱数据,可用于国土资源、农林业和油气矿产等领域的研究。但由于遥感成像时会受到大气的干扰,因此需要首先进行大气校正,消除大气的影响,才能进行遥感定量分析与应用。利用准同步的中分辨率成像光谱仪MODIS(Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer)大气参数产品,结合6S辐射传输模型对天宫一号高光谱成像仪数据进行大气校正,并利用地面测量光谱和同步MODIS反射率数据对结果进行了验证。结果表明:经过大气校正后,天宫一号高光谱成像仪数据和地面测量光谱一致性较好,所有样点的相关系数都大于0.97,最大均方根误差为0.088。和MODIS反射相比,各波段回归直线的斜率接近1,且R²都大于0.8。     

基于月球反射的遥感仪器在轨定标方法

月球在太阳反射波段的光度特性稳定,使其成为光学遥感仪器在轨定标的理想参考源。论述了月球定标的主要数据处理流程,包括月球圆盘积分辐照度或平均辐亮度的计算、过采样修正、距离修正、月相修正和月球天平动效应修正等,后三项统称为几何修正。对月相修正和天平动效应修正提出了两种处理方法,包括基于观测数据回归分析拟合修正的方法和基于月球光度模型的方法。给出了遥感仪器响应率趋势分析的方法和定标系数修正的形式。