在軌絕對(duì)輻射定標(biāo)方法及裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于衛(wèi)星遙感應(yīng)用領(lǐng)域，涉及一種應(yīng)用于衛(wèi)星的在軌絕對(duì)福射定標(biāo)方法及 裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 近年來(lái)，隨著衛(wèi)星遙感應(yīng)用的深入，衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)的定量化研究越來(lái)越受到重視， 而遙感定量應(yīng)用的前提和關(guān)鍵在于衛(wèi)星載荷的絕對(duì)福射定標(biāo)。國(guó)際上常用的定標(biāo)方法有： 反射前的實(shí)驗(yàn)室定標(biāo)、在軌的星上定標(biāo)、W及發(fā)射后利用場(chǎng)地目標(biāo)的在軌定標(biāo)方法等。目前 很多光學(xué)遙感衛(wèi)星，均沒(méi)有星上定標(biāo)裝置，而實(shí)驗(yàn)室定標(biāo)系數(shù)，受發(fā)射過(guò)程振動(dòng)的影響，精 度無(wú)法保障，因此，利用地面目標(biāo)的在軌定標(biāo)方法，是完成在軌衛(wèi)星絕對(duì)福射標(biāo)定的有效手 段。
[0003]W美國(guó)亞利桑那大學(xué)光學(xué)科學(xué)中也Slater教授為代表的科學(xué)家，提出了H種在 軌福射定標(biāo)方法，分別是反射率法、福亮度法和福照度法。反射率法操作簡(jiǎn)單，在衛(wèi)星過(guò)頂 時(shí)，同步測(cè)量地表反射率、大氣消光特性及氣象參數(shù)，根據(jù)大氣傳輸模型M0DTRAN或6S，即 可計(jì)算出衛(wèi)星入瞳福亮度。福照度法是對(duì)反射率法的一種改進(jìn)方法，在計(jì)算過(guò)程中，利用地 面觀測(cè)到的太陽(yáng)福射漫總比，代替大氣傳輸模型中關(guān)于氣溶膠的假設(shè)，因此，精度比反射率 高。福亮度法是H種方法精度最高的，但是由于耗費(fèi)大、測(cè)量過(guò)程中限制條件較多等因素， 很少被采用。
[0004] 采用福照度法進(jìn)行光學(xué)遙感衛(wèi)星的在軌福射定標(biāo)，是國(guó)際上通行的做法，但是在 福照度法的計(jì)算過(guò)程中，由于大氣傳輸模型中一些參數(shù)的假設(shè)，如大氣模式和氣溶膠模式 等，定標(biāo)精度仍然有待提高。
[0005] 如何建立一種定標(biāo)精度比現(xiàn)有定標(biāo)模型更高的在軌福射定標(biāo)模型，如何在處理地 面測(cè)量數(shù)據(jù)時(shí)，能夠自動(dòng)完成對(duì)大氣參數(shù)的分析，選定最精確的大氣模型參數(shù)，是現(xiàn)有技術(shù) 中需要解決的問(wèn)題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 有鑒于此，為克服上述至少一個(gè)缺點(diǎn)，并提供下述至少一種優(yōu)點(diǎn)。本發(fā)明公開(kāi)了一 種在軌絕對(duì)福射定標(biāo)方法及裝置。
[0007] -方面，通過(guò)采用本發(fā)明簡(jiǎn)化了遙感衛(wèi)星在軌絕對(duì)福射定標(biāo)的大氣參數(shù)處理過(guò) 程。
[0008] 另一方面，通過(guò)采用本發(fā)明可確定與實(shí)測(cè)大氣條件最符合的大氣傳輸模型，從而 提高了遙感衛(wèi)星的在軌絕對(duì)福射定標(biāo)精度。
[0009] 為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案為：
[0010] 本發(fā)明一方面公開(kāi)了一種在軌絕對(duì)福射定標(biāo)方法，包括W下步驟：
[0011] 根據(jù)地表太陽(yáng)福照度數(shù)據(jù)，計(jì)算測(cè)量波段的大氣透過(guò)率，并根據(jù)大氣福射傳輸理 論，計(jì)算氣溶膠的光學(xué)厚度；
[0012] 根據(jù)所述測(cè)量波段的大氣光譜透過(guò)率確定MODTRAN模型的參數(shù)；
[0013] 根據(jù)選定的大氣模型參數(shù)，W及衛(wèi)星觀測(cè)方位，采用確定參數(shù)的所述MODTRAN模 型，計(jì)算獲取地面祀標(biāo)-衛(wèi)星路徑上的大氣光譜透過(guò)率；
[0014] 根據(jù)太陽(yáng)-地面祀標(biāo)路徑上的大氣光譜透過(guò)率、地表太陽(yáng)福射漫總比和大氣外太 陽(yáng)光譜福照度數(shù)據(jù)，計(jì)算出祀標(biāo)表面的總太陽(yáng)福照度；
[0015] 根據(jù)地面祀標(biāo)的雙向反射分布函數(shù)、所述祀標(biāo)表面的總太陽(yáng)福照度、所述地面祀 標(biāo)-衛(wèi)星路徑上的大氣光譜透過(guò)率和衛(wèi)星載荷光譜響應(yīng)曲線，計(jì)算衛(wèi)星入瞳福亮度。
[0016] 從衛(wèi)星數(shù)字圖像上查找各灰階祀標(biāo)的DN值，結(jié)合地面祀標(biāo)對(duì)應(yīng)的入瞳福亮度，確 定衛(wèi)星載荷絕對(duì)定標(biāo)系數(shù)。
[0017] 進(jìn)一步的，所述氣溶膠的光學(xué)厚度通過(guò)W下步驟獲得：
[0018] 基于Bouguer-Lamber定律，根據(jù)觀測(cè)到的太陽(yáng)福照度數(shù)據(jù)，計(jì)算各觀測(cè)波段上垂 直整層大氣的光學(xué)厚度；
[0019]基于瑞利散射公式，根據(jù)大氣壓，計(jì)算無(wú)吸收氣體波段上的瑞利散射厚度；
[0020] 根據(jù)無(wú)吸收氣體波段上的大氣總光學(xué)厚度和所述瑞利散射光學(xué)厚度，計(jì)算無(wú)吸收 其他波段上的氣溶膠光學(xué)厚度。
[0021] 進(jìn)一步的，所述根據(jù)所述測(cè)量波段的大氣透過(guò)率確定MODTRAN模型的大氣模式參 數(shù)，包括：
[0022] 根據(jù)太陽(yáng)照射角度、所述氣溶膠光學(xué)厚度，采用MODTRAN模型，計(jì)算太陽(yáng)-地面祀 標(biāo)路徑上的大氣光譜透過(guò)率；
[0023]W測(cè)量波段的大氣光譜透過(guò)率為參考，比較所述MODTRAN模型計(jì)算出的大氣光譜 透過(guò)率；
[0024] 根據(jù)所述測(cè)量波段的大氣光譜透過(guò)率和所述MODTRAN模型計(jì)算出的大氣光譜透 過(guò)率的均方根誤差確定所述MODTRAN模型中的大氣模式參數(shù)。
[00巧]進(jìn)一步的，所述計(jì)算衛(wèi)星入瞳福亮度，包括：
[0026] 根據(jù)所述祀標(biāo)表面總太陽(yáng)福照度、所述地面祀標(biāo)-衛(wèi)星路徑上的大氣光譜透過(guò)率 和光譜儀測(cè)量到的祀標(biāo)雙向反射分布函數(shù)，計(jì)算表觀福亮度；
[0027] 采用衛(wèi)星載荷光譜響應(yīng)曲線對(duì)表觀福亮度數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)制，計(jì)算出載荷響應(yīng)波段范 圍內(nèi)的衛(wèi)星入瞳福亮度。
[0028] 進(jìn)一步的，所述確定衛(wèi)星載荷絕對(duì)定標(biāo)系數(shù)，包括：
[0029] 根據(jù)不同反射率祀標(biāo)的所述衛(wèi)星入瞳福亮度和所述DN值，根據(jù)下式采用最小二 乘法擬合，確定所述衛(wèi)星載荷絕對(duì)定標(biāo)系數(shù)，
[0030] DNt=A?Lt+DN。
[0031] 其中，Lt表示衛(wèi)星入瞳處的福亮度，DNt表示Lt對(duì)應(yīng)的衛(wèi)星觀測(cè)圖像中的DN值，A 表示定標(biāo)系數(shù)，DN。表示Lt等于零時(shí)衛(wèi)星圖像的本底值。
[0032] 本發(fā)明另一方面公開(kāi)了一種在軌絕對(duì)福射定標(biāo)裝置，包括：
[0033] 光學(xué)厚度計(jì)算模塊，用于根據(jù)地表太陽(yáng)福照度數(shù)據(jù)，計(jì)算測(cè)量波段的大氣透過(guò)率， 并根據(jù)大氣福射傳輸理論，計(jì)算氣溶膠的光學(xué)厚度；
[0034] 模型確定模塊，根據(jù)所述測(cè)量波段的大氣光譜透過(guò)率確定MODTRAN模型的參數(shù)；
[0035] 大氣光譜透過(guò)率計(jì)算模塊，用于根據(jù)選定的大氣模型參數(shù)，W及衛(wèi)星觀測(cè)方位，采 用確定參數(shù)的所述MODTRAN模型，計(jì)算獲取地面祀標(biāo)-衛(wèi)星路徑上的大氣光譜透過(guò)率；
[0036] 總太陽(yáng)福照度計(jì)算模塊，用于根據(jù)太陽(yáng)-地面祀標(biāo)路徑上的大氣光譜透過(guò)率、地 表太陽(yáng)福射漫總比和大氣外太陽(yáng)光譜福照度數(shù)據(jù)，計(jì)算出祀標(biāo)表面的總太陽(yáng)福照度；
[0037] 衛(wèi)星入瞳福亮度計(jì)算模塊，根據(jù)地面祀標(biāo)的雙向反射分布函數(shù)、所述祀標(biāo)表面的 總太陽(yáng)福照度、所述地面祀標(biāo)-衛(wèi)星路徑上的大氣光譜透過(guò)率和衛(wèi)星載荷光譜響應(yīng)曲線， 計(jì)算衛(wèi)星入瞳福亮度；
[0038] 定標(biāo)系數(shù)確定模塊，從衛(wèi)星數(shù)字圖像上查找各灰階祀標(biāo)的DN值，結(jié)合地面祀標(biāo)對(duì) 應(yīng)的入瞳福亮度，確定衛(wèi)星載荷絕對(duì)定標(biāo)系數(shù)。
[0039] 進(jìn)一步的，所述光學(xué)厚度計(jì)算模塊，基于Bouguer-Lamber定律，根據(jù)觀測(cè)到的太 陽(yáng)福照度數(shù)據(jù)，計(jì)算各觀測(cè)波段上垂直整層大氣的光學(xué)厚度；
[0040]基于瑞利散射公式，根據(jù)大氣壓，計(jì)算無(wú)吸收氣體波段上的瑞利散射厚度；
[0041] 根據(jù)無(wú)吸收氣體波段上的大氣總光學(xué)厚度和所述瑞利散射光學(xué)厚度，計(jì)算無(wú)吸收 其他波段上的氣溶膠光學(xué)厚度。
[0042] 進(jìn)一步的，所述模型確定模塊，根據(jù)太陽(yáng)照射角度、所述氣溶膠光學(xué)厚度，采用 MODTRAN模型，計(jì)算太陽(yáng)-地面祀標(biāo)路徑上的大氣光譜透過(guò)率；
[0043]W測(cè)量波段的大氣光譜透過(guò)率為參考，比較所述MODTRAN模型計(jì)算出的大氣光譜 透過(guò)率；
[0044] 根據(jù)所述測(cè)量波段的大氣光譜透過(guò)率和所述MODTRAN模型計(jì)算出的大氣光譜透 過(guò)率的均方根誤差確定所述MODTRAN模型中的大氣模式參數(shù)。
[0045] 進(jìn)一步的，衛(wèi)星入瞳福亮度計(jì)算模塊，根據(jù)所述祀標(biāo)表面總太陽(yáng)福照度、所述地面 祀標(biāo)-衛(wèi)星路徑上的大氣光譜透過(guò)率和光譜儀測(cè)量到的祀標(biāo)雙向反射分布函數(shù)，計(jì)算表觀 福亮度；
[0046] 采用衛(wèi)星載荷光譜響應(yīng)曲線對(duì)表觀福亮度數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)制，計(jì)算出載荷響應(yīng)波段范 圍內(nèi)的衛(wèi)星入瞳福亮度。
[0047] 進(jìn)一步的，所述定標(biāo)系數(shù)確定模塊，根據(jù)不同反射率祀標(biāo)的所述衛(wèi)星入瞳福亮度 和所述DN值，根據(jù)下式采用最小二乘法擬合，確定所述衛(wèi)星載荷絕對(duì)定標(biāo)系數(shù)，
[0048]DNt=A?Lt+DN〇
[0049] 其中，Lt表示衛(wèi)星入瞳處的福亮度，DNt表示Lt對(duì)應(yīng)的衛(wèi)星觀測(cè)圖像中的DN值，A 表示定標(biāo)系數(shù)，DN。表示Lt等于零時(shí)衛(wèi)星圖像的本底值。
[0050] 通過(guò)采用上述技術(shù)方案，本發(fā)明的所達(dá)到的有益效果為：
[0051] 采用本發(fā)明可簡(jiǎn)化遙感衛(wèi)星在軌絕對(duì)福射定標(biāo)的大氣參數(shù)處理過(guò)程，并根據(jù)大氣 實(shí)測(cè)參數(shù)與模型參數(shù)的自動(dòng)對(duì)比分析，確定與實(shí)測(cè)大氣條件最符合的大氣模式，進(jìn)而提高 遙感衛(wèi)星的在軌絕對(duì)福射定標(biāo)精度。
【附圖說(shuō)明】
[0052] 為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案，下面將對(duì)本發(fā)明實(shí)施例描述中所 需要使用的附圖作簡(jiǎn)單的介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施 例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可W根據(jù)本發(fā)明實(shí)施 例的內(nèi)容和該些附圖獲得