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.     

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。     

基于多个稳定目标的吉林一号光谱02卫星多光谱成像仪的在轨绝对辐射定标

卫星在轨后精准的绝对辐射定标是对其观测数据进行定量化应用的基础。与传统的场地定标法、交叉定标法相比，基于稳定场景目标的定标方法具有成本低、频次高、可实现历史数据定标等优点。使用中分辨率成像光谱仪（MODIS）的MCD19A1产品、MCD43A1产品和MOD03(MYD03)产品模拟出MODIS band8在光谱02卫星观测条件下的方向反射率，再结合MCD43A1产品中MODIS band1～band5的方向反射率、MCD19A2产品中的气溶胶参数、水汽参数以及MOD07(MYD07)产品中的臭氧参数，对2021年10月光谱02卫星多光谱成像仪对多个稳定目标成像的入瞳辐亮度进行辐射传输模拟，实现对其在轨绝对辐射定标。对该定标系数的真实性检验结果表明：与发射前定标系数相比，基于重新标定系数进行大气校正的结果与哨兵2号反射率产品的差异明显减小；重新标定的观测辐亮度与包头地基自动辐射定标数据的平均相对差异为3.18%，说明定标结果具有较高的精度。研究结果可以为使用稳定目标对中高空间分辨率光学遥感卫星在轨绝对辐射定标提供方法支撑。     

环境一号卫星CCD相机水体信息采集特性分析

利用覆盖我国4大海区共88景图像数据,针对4波段CCD相机(HJ-1A/CCD1、HJ-1A/CCD2、HJ-1B/CCD1、HJ-1B/CCD2)在水体中的信息采集特性进行分析。结果表明:(1)HJ-1A和B星虽不是水色卫星,但其CCD相机在水体中依然有一定的信息,可作为水色遥感器服务于水环境;(2)HJ-1B/CCD1在南海海域水体信息采集过程存在明显的太阳耀斑现象,因而在水色信息提取时太阳耀斑是一个不可忽略的因子;(3)无论是在一类水体还是在二类水体,各遥感器的近红外波段皆存在水体信息采集为零的现象,其中HJ1B-CCD2尤为明显。利用近10景涵盖了HJ-1A/CCD1、HJ-1A/CCD2、HJ-1B/CCD1、HJ-1B/CCD2数据,以及同时过境的EOS/MODIS,采用基于遥感器入瞳处总辐亮度的交叉定标方法进行交叉辐射定标,获取适用于水体目标的交叉辐射定标参数。最后根据瑞利散射和气溶胶散射的计算值,以及获取的交叉定标系数,反推出HJ1B-CCD2可能接受到的灰度值。     

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。     

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。     

HJ-1B热红外通道星上定标精度检验与敏感性分析

利用内蒙古达里湖定标与真实性检验场地的星地同步观测数据,通过辐射传输模型计算大气廓线高度、大气气体含量、水表参数和观测角度等因子的不确定性对HJ-1B热红外通道（B08）星上定标精度的影响,分析星上定标对各观测因子误差的敏感性。结果表明,回归星上黑体常温点293K和高温点328K得到的HJ-1B B08星上定标,在285.5K点的定标精度在0.84K以内,从定标角度来说,满足陆表温度反演1.0K以内对定标精度的要求,而较难满足水表温度反演0.3K以内对定标精度的要求;星上定标更适用于洁净、干燥大气和高温、高比辐射率地物目标的定标。     

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。     

针对HJ-1B的水表温度反演方法研究

利用HJ-1B热红外波段数据进行了水表温度反演。数据定标后,利用水体指数对HJ-1B热红外数据进行了水体识别,识别后直接对水体区域进行编程处理。在模型方面,考虑了HJ-1B热红外通道波谱响应函数的影响,利用MODTRAN4模型修正了Jimenez-Munoz和Sobrino提出的单通道算法,算法的参数"水汽含量"从MOD05水汽产品中取得。最后利用相同时间段内MODIS的海表面温度产品进行了验证,结果显示在抽取的1211个验证点中相对误差在5%以下的占78.695%,可以认为利用HJ-1B热红外数据进行水表面温度反演是可行的。     

基于高空间分辨率的热污染遥感监测研究进展

综述了卫星遥感热红外海表温度反演原理,并对海表温度中的“皮温”和“体温”进行了界定;着重总结了热红外遥感海表温度反演的主要方法-单通道法、分裂窗法、多角度法等;详细介绍了具有较高热红外通道空间分辨率卫星传感器Landsat TM/ETM+、CBERS-02 IRMSS、ASTER、HJ-1B IRS的海表温度反演算法,并对各卫星热红外通道特点进行了对比;最后,对影响热红外温度反演精度的因素进行了简要分析,指出了目前研究存在的问题并对未来的研究方向进行了展望。     

基于Terra/MODIS数据的HJ-1B/CCD1交叉定标方法研究

交叉辐射定标是国际上新近发展起来的一种无场地定标方法,它的应用弥补了场地定标成本较高、定标参数更新周期较长的不足。对于我国2008年发射的环境与灾害监测预报小卫星CCD数据而言,探索交叉辐射定标方法的适用性,对及时发现传感器辐射性能的变化,促进CCD遥感数据的定量化应用具有重要意义。本研究以辐射定标精度较高的Terra/MODIS数据为参考,分别使用光线匹配法（RM）和辐射传输模型方法（RTM）对HJ-1B/CCD1数据进行交叉辐射定标,并与相同条件下进行的场地定标结果比较。实验结果表明,使用这两种方法获取的CCD1的第2、3、4波段的定标结果与场地定标结果差异较小,只有第1波段定标结果与场地定标结果差异相对较大,这证明了交叉辐射定标方法的有效性。另外,虽然RTM方法考虑了参考传感器和待定标传感器光谱响应和观测几何的差异,但是由于RTM方法会受到所使用的6S模型本身的误差以及输入的大气参数、地表参数测量误差的影响,该方法并不总是优于RM方法。     

波谱响应函数和波宽对地表温度反演的影响

分析了波谱响应函数和波宽对红外数据反演地表温度的影响。结果表明,波谱响应函数对温度反演的影响与传感器波段设置相关,误差随波宽变大而增加。Landsat、CBERS和环境卫星等宽波段红外数据的通道辐亮度和温度的关系,用有效波长比中心波长代替积分效果更好,但都存在一定误差,针对这些传感器数据的单通道算法须考虑波谱响应的差别。窄波段的MDIS地表温度反演,有效波长比中心波长代替积分效果更好,能满足精度要求。Terra和Aqua的MODIS波谱响应函数差别很小,可相互结合提高地表温度的反演精度。     

一类特定目标的航空成像光谱数据辐射校正算法

针对宽视场线阵扫描成像光谱数据和农田地块这一特定目标,提出了一种基于统计原理的简化综合辐射校正方法。结果证明,该算法对由飞行方向、传感器扫描角度、太阳方位角和高度角以及路径辐射等造成的综合辐射畸变具有良好的校正效果。     

Supervised vicarious calibration (SVC) of hyperspectral remote-sensing data

A full-chain process approach to extracting reflectance information from hyperspectral (HRS) data which is valid for all sensor qualities is proposed. This method is based on a mission-by-mission approach, followed by a unique vicarious calibration stage. As the HRS sensor's performance may vary in time and space, a vicarious calibration method to retrieve accurate at-sensor radiance values is necessary. In fact, vicarious calibration solutions usually rely on natural, well-known, bright and dark targets that are large in size and radiometrically homogeneous. Since such targets are not commonly found in the field for every mission and their spectral features can sometimes resemble artifacts in the corrected radiance, a new vicarious calibration approach is needed. This paper describes a new method that uses artificial agricultural black polyethylene nets of various densities as vicarious calibration targets that are set up along the airplane's trajectory (preferably near the airfield). The different densities of the nets combined with any bright background afford full coverage of the sensor's dynamic range. We show that these artificial targets can be used to assess data quality and correct at-sensor radiance within a short time. Several case studies are presented using Aisa-DUAL sensor data taken at different times from different locations. We found that even “lost data” (in terms of radiance drift) could be recovered by the suggested method. We term the suggested vicarious calibration approach supervised vicarious calibration (SVC) and demonstrate its performance in terms of spectral accuracy. The limitations of the method are also discussed but the overall conclusion is that the suggested procedure is functional, valuable and practical for sensors with questionable or uncertain laboratory-determined radiometric parameters.     

HJ-1A/1B星CCD传感器数据在黄东海浒苔监测中的应用

基于浒苔光谱特性和归一化植被指数,利用HJ-1A/1B星CCD传感器数据对黄东海浒苔进行监测。监测结果表明HJ-1A/1B星CCD传感器,可以提供比MODIS更多的精细信息,如提供重点海域的浒苔分布范围、覆盖范围、变化状况等信息。