基于准不变目标物下CBERS-02星CCD图像的交叉定标

提出了一种基于准不变反射率地物的交叉定标方法,首先用MODTRAN模式从已知定标系数的影像中反演出反射率,然后计算出对应未知定标系数影像中相同准不变地物的辐射率,最后求出定标系数.将这种方法应用于CBERS-02卫星CCD影像定标,并用6S模式对CBERS-02和ETM+影像进行大气校正,比较用不同定标系数校正后的地物光谱曲线,得出在高反射率地物下,不同定标系数校正后的地物光谱曲线与ETM+的基本一致;低反射率地物下,单点定标系数误差较大,两点定标系数误差较小,用两点定标系数进行大气校正后植被信息得到明显增强.     

“天绘一号”卫星在轨辐射定标方法

在轨辐射定标包括相对辐射定标和绝对辐射定标, 它是提高遥感数据定量化精度的关键步骤和重要方法。本文阐述了基于均匀场地分区综合的相对辐射定标方法、基于反照率的绝对辐射定标方法及其基本原理, 并首次将其应用于“天绘一号”卫星上的高分辨、多光谱和三线阵相机的辐射定标中。研究结果表明, 相对辐射定标过程去除了卫星图像的条带噪声, 且保存了图像细节;然后, 使用反照率基法, 通过在敦煌场地铺设灰阶靶标, 测量卫星过顶时的地物目标反射率光谱和大气信息, 对“天绘一号”卫星传感器进行了绝对辐射定标;最后, 使用辐射定标结果来反演地物反射率, 与实测的地物反射率相比误差小于5%, 验证了在轨辐射定标系数的有效性。     

SPOT地面场定标与星上定标结果的比较分析

本文研究是在遥感辐射定标场选择的基础。利用６Ｓ大气辐射传输模型进行ＳＰＯＴ遥感数据的定标和地物的光谱反射率反演,即在遥感器飞越辐射定标场上空,在定标场选择若干像元区,测量遥感器对应的各波段地物的光谱反射率和大气光谱参量,并利用大气辐射传输模型给出遥感器人瞳处各光谱带的辐射亮度,最后确定它与遥感器对应输出的数字量化的数量关系,求解定标系数。然后,对相应的研究训练区的遥感数据进行大气辐射校正,进而反演训练区内的地物光谱反射率。最后,通过将反演值与实地测量的地物光谱反射率进行对比分析,来估算定标不确定度,并比较说明两种不同方式定标差异及优势和限制。     

利用青海湖水面辐射校正场对FY—1C气象卫星热红外传感器进行绝对辐射定标

利用青海湖水面场FY-1C气象卫星热红外窗区通道进行绝对辐射定标,由CE312野外热红外辐射计在水面测得辐亮度经大气订正传递到卫星入瞳处,考虑到大气吸收削弱影响,同时卫星观测路径大气产生热发散,这两部分对卫星信号的贡献由探空廓线和卫星观测几何输入MODTRAN37计算出来,同时进行CE312野外辐射计与卫星通道光谱响应匹配计算,最终得到卫星入瞳处的表观亮度.这个辐亮度与卫星通道的计数值比较得到该通道绝对定标系数.结果表明利用辐射校正场辐射定标与星上定标相差5%左右,相当于3K的亮温差.     

HJ-1卫星CCD数据的大气校正及其效果分析

利用MODTRAN 4模型对地表-大气-遥感器之间的辐射传输过程进行模拟,模拟出对应大气参数下的表观辐亮度;利用模拟生成的大气校正查找表,逐像元对HJ-1卫星CCD数据进行大气校正;并从光谱曲线、与MODIS地表反射率产品比较、归一化植被指数(NDVI)三个方面,探讨了HJ-1卫星CCD数据大气校正效果.结果表明:(1...     

TM传感器辐射定标参数精度分析

以2007年4月26日北京地区TM图像为例,对美国地质调查局(USGS)和中国遥感卫星地面站(RSGS)提供的传感器辐射定标参数进行精度评价。首先,根据不同来源的辐射定标参数,采用对应的定标系数计算公式得到相应的定标系数,采用不同的定标系数分别对DN值进行反演,得到不同辐射定标参数下的表观辐亮度数据;然后,将两种表观辐亮度反演结果输入FLAASH大气校正模型,反演图像获取时的气象视距和地表反射率;最后,通过同步气溶胶观测数据和高分辨率遥感影像对所反演的气象视距和地表反射率分类精度进行评价,得到传感器定标参数精度评价结果。研究表明:USGS提供的辐射定标参数能更为精确地反映TM传感器的辐射特征。     

基于高分一号对资源三号卫星交叉定标的研究

为了研究在不依靠国外辐射基准卫星为参考的情况下,基于国产高分辨率卫星对资源三号(ZY-3)卫星交叉定标的可行性,该文提出了一种基于国产高分辨率卫星高分一号(GF-1)的交叉定标方法。实验对ZY-3多光谱传感器MUX进行了两次交叉定标实验:第一次以GF-1PMS为参考传感器;第二次以GF-1 WFV2传感器为参考。两次交叉定标结果与MUX场地定标系数对比,以PMS为参考的交叉定标相对误差在4个波段分别为-1.16%、3.19%、1.62%和5.64%;以WFV2为参考的交叉定标相对误差在4个波段分别为2.83%、17.30%、20.85%和7.54%。采用Landsat-8数据作为验证参考,利用PMS-MUX交叉定标结果反演辐亮度值,在4个波段的最大相对误差为-6.88%。经过分析讨论,PMS-MUX交叉定标结果的不确定度为6%。     

CBERS-02 WFI的辐射交叉定标及其对植被指数的作用

本文以MODIS作为参考传感器，对CBERS-02星上的WFI传感器进行辐射交叉定标，得到WFI两个波段TOA辐亮度、表观反射率的增益与计数值偏移量，两个波段的计数值偏移量分别为42和21个DN左右。利用定标结果计算图像上另一均匀区的表观反射率。与MODIS反演的表观反射率比较验证。WFI与MODIS第1波段的表观反射率相差3．6％，第2波段相差-3．6％。检验结果说明，本文得到辐射交叉定标系数的精度能满足定量化应用的要求。为了说明辐射定标对植被指数的影响，本文选择5个实验区，比较分析了实验区图像辐射定标前后的NDVI。当WFI的DN值扣除定标得到的数字计数值偏移量后，DN值的NDVI与表观反射率的二次非线性拟合度可达99％。另外。WFI辐射定标前后的NDVI、RVI与MODIS反演的NDVI、RVI的比较分析说明，WFI辐射定标后表观反射率值的植被指数与MODI反演植被指数较接近，而且两个传感器RVI的差异小于NDVI的差异。     

WHI的场地外定标和二类水体的大气纠正

WHI(Wide field-of-view Hyperspectral Imager)是具有5nm光谱分辨率的航空成像光谱仪,光谱范围从406nm到985nm。为评价该传感器在二类水体水质监测的性能,2006年1月9日在太湖地区进行航空飞行,并利用ASD和CE318同步测量水面光谱和大气参数。为比较准确的反演水质参数,对该传感器进行场地定标和替代定标,场地定标是对实验室定标后的辐亮度进行再次定标,替代定标利用同步点水面光谱计算的遥感反射率对图像计算的遥感反射率进行标定。最后对WHI进行大气纠正得到太湖的遥感反射率,并利用其他的准同步点进行精度检验,在532nm到750nm之间的大气纠正误差不超过5%。     

多光谱相机基于灰阶靶标的在轨绝对辐射定标

多光谱相机在轨绝对辐射定标是其遥感数据定量化应用的关键环节。高空间分辨率多光谱相机基于大面积灰阶靶标的在轨辐射定标, 以灰阶靶标BRDF、漫射/总辐射比和大气光学厚度等参数的地面测量为主, 通过目标反射辐射与大气程辐射、周围环境辐射的分离, 消除了对气溶胶散射的假设, 简化了定标流程, 突破了基于大面积均匀场定标受到的地理位置和天气状态等条件限制, 该方法有望实现高空间分辨率多光谱相机全动态范围内的高频次、高精度业务化在轨辐射定标。不确定度分析表明, 目前该辐射定标方法可实现4.7%的不确定度, 将来有望提高到3%—4%的水平。对天绘一号多光谱相机进行了基于大面积灰阶靶标的定标试验, 通过两次过顶时刻地面总辐照度变化的比较及靶标观测值的回归分析, 初步判断两次定标时间内多光谱相机波段3的性能发生了变化。     

利用EDS／MODIS交叉定标FY1D／VIRR可见光-近红外通道

以EOS/MODIS的星上定标结果为标准,采用交叉定标方法标定FY1D/VIRR的可见光-近红外通道。先获得两个传感器的配对通道,然后利用6S模式计算出他们的匹配因子,根据EOS/MODIS的观测敦煌辐射校正场扫描计数值和星上定标结果以及它和FY1D/VIRR的匹配因子计算出FY1D/VIRR同时观测敦煌辐射校正场时的表观辐亮度和表观反射率,最后将得到的表观辐亮度和表观反射率与FY1D/VIRR观测敦煌辐射校正场的计数值进行比较,就得到了FY1D/VIRR通道的绝对定标系数。将本次定标结果与敦煌场地定标试验的定标结果比较,定标结果一致性较好,并可用于对发射前定标偏差进行校正。     

基于神经网络的二类水体大气校正

以MERIS高光谱影像为数据源,根据现有大气传输模型和大气校正方法,探索了适合于内陆湖泊二类水体的高光谱遥感影像大气校正方法。在6S辐射传输模型的基础上,构建了基于神经网络的二类水体大气校正算法。通过构建输入卫星辐亮度直接提取离水反射率的模型,无需同步气溶胶参数,即可实现大气校正。对2010年8月9日的MERIS影像进行大气校正,并将校正后的遥感反射率与准同步实测离水反射率进行对比分析,结果表明,大气校正过程有效去除了大气效应的影响,经过大气校正的13个波段的平均相对误差分布在10%～40%,得到了与实测值相近的水体遥感反射率。     

高光谱红外谱段交叉定标与近海遥感应用试验

以MODIS红外谱段数据为基准,对高光谱红外谱段数据进行辐射交叉定标试验,同时运用高光谱红外谱段数据对近海海表水温进行了评估试验.交叉定标数据选取2012年—2013年冬、夏两季各一幅代表性图像,MODIS与高光谱红外谱段数据成像时间均为同一天白天.实验结果表明,天宫一号高光谱红外谱段数据与MODIS数据具有极好的相关性,相关系数R大于0.95;在此基础上建立了基于MODIS 32波段的辐亮度线性回归校正方程,并用于海表温度反演、检测自然与人工扰动造成的海表温度异常.基于校正数据反演的中国南北典型冬、夏代表性季节的海表温度与常识较为一致.由此表明,基于MODIS交叉定标的天宫一号数据可用于实际的业务化定量评估;同时,由于空间分辨率较高,天宫一号高光谱红外谱段数据在海水精细空间动态变化检测上表现出极好的性能.     

敦煌场地CBERS-02 CCD传感器在轨绝对辐射定标研究

对资源一号卫星02星（CBERS-02）,为深入其定量化分析,定期在敦煌绝对辐射校正场地进行了地面同步测量,开展了更新在轨绝对辐射定标研究。另外,运用地表反射率和大气光学特性参量数据,计算出CBERS-02CCD传感器4个波段的绝对辐射标定系数。同时,利用2004年8月25目的Landsat-5 TM图像数据对CBERS-02 CCD传感器的辐射特性进行交叉定标,验证分析了CBERS-02 CCD传感器场地绝对辐射定标的基本特性及其可靠性。另外,为CBERS后续星的传感器改进,提供了分析参量。     

星载多相机拼接成像传感器在轨辐射定标方法

星载传感器在轨辐射定标是定量遥感的核心和基础,其定标精度将直接决定定量遥感产品的质量。但是对于多相机拼接成像传感器而言,现有在轨辐射定标方法无法实现各相机绝对辐射定标与相机间相对辐射校正的一体化处理。因此,本文以高分一号(GF-1)卫星宽视场(WFV)传感器为例,提出了一种基于改进型辐射区域网平差的在轨辐射定标方法。该方法首先利用传统的交叉定标方法获取WFV传感器各相机的辐射控制点信息,然后在同轨相邻相机影像重叠区域中提取辐射连接点信息,最后在考虑相机间相对辐射校正与绝对辐射定标之间的耦合关系后,采用整体平差的方式同时获取各相机在轨绝对辐射定标系数及辐射约束条件方程参数。试验结果表明采用该方法获得的各波段在轨绝对辐射定标系数的相对误差均优于9.34%,同时利用该定标系数能够实现同轨相邻相机影像间相对辐射校正处理,其重叠区域各波段表观辐亮度差异绝对值的平均值均小于1.63 W·m~(-2)·sr~(-1)·μm~(-1)。     

CBERS02B 卫星CCD 相机在轨辐射定标\n与真实性检验

利用贡格尔实验场对CBERS02B卫星进行场地反射率基法辐射定标, 获得CCD相机可见近红外波段的绝对辐射定标系数, 利用敦煌实验场对定标系数进行了真实性检验。结果表明: 此次定标结果和测量值非常吻合, 定标系数可信度高。     

地物反射光谱对MODIS近红外波段水汽反演影响的模拟分析

在近红外辐射传输方程的基础上,利用近红外波段水汽的不同吸收属性,在MODTRAN的模拟下,深入分析了基于MODIS近红外数据的可降水汽反演算法,并着重讨论了地物反射光谱非线性在可降水汽反演中的影响。研究结果显示,当波段间反射率之比不等于1时,MODIS近红外波段反演水汽将存在较大偏差。同时,在地物光谱库基础上,计算了不同地物反射率比值,其分布表明,大部分地物波段反射率比值不等于1。研究表明,应用现有MODIS近红外波段水汽反演算法,如果不考虑地表反射率光谱变化的影响,由地表反射光谱造成的误差最大约为反射率比值与1偏差的15倍,同时,这一误差还与大气波段透过率之比有关。     

CBERS02B卫星CCD相机在轨辐射定标与真实性检验

利用贡格尔实验场对CBERS02B卫星进行场地反射率基法辐射定标,获得CCD相机可见近红外波段的绝对辐射定标系数,利用敦煌实验场对定标系数进行了真实性检验。结果表明:此次定标结果和测量值非常吻合,定标系数可信度高。     

海洋水色CCD成像仪光谱非线性校正

个理想的光学遥感器,在响应波段内光谱响应度是完全平直的,遥感器的输出与入射的辐射成完全的线性关系;而实际的遥感器并非如此,它的光谱响应度在响应波段内并不是平直的,这就使遥感器的输出不仅与入射的辐射有关,还与遥感器的光谱响应度有关,实际测量时,由于目标光谱形状的差异会导致输入与输出之间的非线性关系。利用仪器定标时采用的光源光谱形状与实际测量时目标光谱形状对仪器的输出数据进行校正会有效地减小由于遥感器的光谱响应非均匀性引入的测量误差。文中利用测得的海洋水色ＣＣＤ成像仪的各波段光谱响应度,计算了已归一化为具有相同的带内平均光谱辐亮度的不同温度黑体输出,由输出结果可以看到,不同的光谱形状对海洋水色ＣＣＤ成像仪的输出影响较大,为了减小由此引入的测量误差,文中对实验室定标用积分球光源和海洋水色ＣＣＤ成像仪在轨工作时的典型输入辐亮度的光谱特性进行了等效黑体拟合,并以此为依据计算了海洋水色ＣＣＤ成像仪在轨工作时的光谱非线性修正因子。     

高分五号卫星高光谱AHSI和多光谱VIMI传感器辐亮度数据的交互对比

高分五号卫星搭载的对地观测传感器有高光谱传感器(advanced hyperspectral imager, AHSI)和全谱段光谱传感器(visual and infrared multispectral imager, VIMI),但这两种传感器之间的光谱信号是否一致迄今鲜有报道。通过敦煌定标场和滕州地区的3对AHSI和VIMI同步影像对,对两种传感器的辐亮度数据之间的一致性进行了交互对比,并与同步的Landsat-8 OLI (operational land imager)辐亮度数据进行验证。结果发现,两种传感器的辐亮度数据之间存在一定的偏差,VIMI的辐亮度数据明显小于AHSI,其偏差率接近32%,二者的决定系数R2也只有0.817;在各个对应波段之间,红波段的差距最大,其偏差率超过40%。与Landsat-8OLI的验证表明,AHSI的辐亮度数据与OLI很接近,偏差率小于5%,但VIMI数据的偏差率则大于20%。鉴于VIMI和AHSI的辐亮度数据存在一定的差距,在现阶段如需同时应用两者数据,建议先对VIMI数据进行转换校正。利用敦煌试验区的模型进行数据转换,结果表明,VIMI辐亮度数据经转换后,可大幅度缩小与AHSI数据之间的差距,有利于二者的协同使用。