论文部分内容阅读
人工方式的场地辐射定标受到天气、资金、人力、时间等多方面的制约,定标频次有限。随着遥感卫星数量、种类的增加以及多平台遥感数据的综合应用,传统定标方法已难以满足当前遥感应用的需求。为了在保证定标精度的前提下,实现对卫星遥感器的高频次定标,本文建立了场地自动化辐射定标(Automated Radiometric Calibration in Teat-site,ARCT)技术流程和自动化定标软硬件平台,开展了对 MODIS(MODerate-resolution Imaging Spectroradiometer)的辐射定标试验。本文的主要研究工作包括以下几个方面:建立了场地自动化定标方法的基本技术流程。论文根据历史遥感数据分析了辐射定标场地表反射特性的时相变化特征,确定了场地自动化定标方法。根据辐射定标场地表反射率曲线在时相上呈小范围内近似于上下平移的特点,利用多通道场地辐射计监视地表反射率的变化,通过平移参考曲线的方式,获取实时高光谱地表反射率。利用太阳辐射计获取大气参数。结合辐射传输模型,获取卫星遥感器入瞳处的TOA(top-of-atmosphere)辐亮度,实现对过顶载荷的辐射定标。研制了场地自动化观测设备:自动化场地辐射计(Automated Test-site Radiometer,ATR)和高精度太阳辐射计(Precision Solar Radiometer,PSR),分别用于地表和大气参数的观测。为保证观测数据的稳定性与可靠性,对孔径光阑、滤光片和探测器等温度敏感的光机器件温控。为方便数据的获取,利用北斗短报文实现数据的无线长距离传输。利用"标准灯+参考板"定标系统对ATR开展了实验室定标,定标系数年变化率不大于2.5%,说明ATR的光学性能具有较高的稳定性。同时,利用太阳在参考板上形成的均匀辐亮度场对ATR现场定标,这种方式的优势在于定标与使用时光谱形状与幅值接近,避免光谱形状差异引入的不确定度。利用Langley定标法和主仪器传递定标方法对PSR开展了绝对辐射定标,定标结果偏差优于0.9%。与CE318同步观测,获取的气溶胶光学厚度偏差不大于0.02,表明PSR的测量具有较高的精度。编写了自动化定标软件,实现了从数据获取到辐射定标全链路的自动化。软件根据实测数据直接输出高光谱TOA辐亮度,可实现对任意过顶遥感器的辐射定标。对MODIS开展了场地自动化辐射定标试验。定标结果表明,ARTC能够达到人工定标的同等精度,ARCT预测的TOA辐亮度与MODIS/Aqua观测值的相对偏差的平均值在3.7%以内,与MODIS/Terra的相对偏差的平均值在5.2%以内。2016年对MODIS开展了连续4个月的场地自动化定标,其中有效定标次数为10次,将目前每年1次的定标频度提高到每月2～3次。本文在国内率先建立了场地自动化定标系统,实现了对敦煌辐射校正场地表辐射与大气参数的长期自动获取以及对遥感器的长序列自动化定标。研究结果表明,场地自动化定标技术可以在保证定标精度的前提下显著提高定标频次,降低定标成本,提高定标时效性,具有重要的应用价值。