[發明專利]基于中波紅外反射率基準的光學通道在軌定標驗證方法

有效

• 申請號: 201810264534.3
• 申請日: 2018-03-28
• 公開（公告）號: CN108680534B
• 公開（公告）日: 2021-02-26
• 發明（設計）人: 林沂;趙帥陽;晏磊;胡興幫;李延飛;景欣
• 申請（專利權）人: 北京大學
• 主分類號: G01N21/55
• 分類號: G01N21/55
• 代理公司: 北京君尚知識產權代理有限公司 11200
• 代理人: 余長江

1.基于中波紅外反射率基準的光學通道在軌定標驗證方法，包括以下步驟：

選定海水耀斑區作為定標驗證場景，選定VIIRS中波紅外通道數據作為定標驗證參考基準；

根據VIIRS中波紅外通道數據，計算大氣層頂中波紅外通道反射率并評價其精度，作為定標驗證模型的基準；其中計算大氣層頂中波紅外通道反射率包括：首先使用M15通道大氣層頂的亮度溫度近似為大氣層頂溫度插入到M12通道的普朗克公式中來計算M12中波紅外通道大氣層頂的發射能量然后計算M12通道的大氣層頂發射能量然后計算M12通道大氣層頂反射率其中，是波長3.7μm處的大氣層頂對應的黑體發射輻亮度，單位：W/(m²·sr·μm)，T₁₅是M15通道大氣層頂亮溫，單位是K；是M12通道大氣層頂對應的黑體發射輻亮度，單位：W/(m²·sr·μm)，f₁₂是M12通道光譜響應函數，λ1和λ2是M12通道的起止波長，是M12通道的大氣層頂雙向反射率，為大氣層頂M12通道的傳感器入瞳輻處接收到的反射率太陽能量，單位：W/(m²·sr·μm)，是大氣層頂M12通道的發射率，θ_sun是太陽天頂角，即入射角；

在海水表面構建基準通道和待評價光學通道的反射率關系；通過大氣輻射傳輸模型將該反射率關系傳輸至大氣層頂，得到大氣層頂基準通道反射率與待評價光學通道反射率的線性關系；根據前述定標驗證模型的基準和得到的線性關系計算待評價光學通道的大氣層頂理論反射率；通過菲涅爾反射定律構建基準通道和待評價光學通道的反射率關系，包括以下步驟：令M12通道的海表反射率在5％～35％間變化，作為海表理論反射率基準；通過下式計算每個樣本區四個待評價光學通道的海表菲涅爾反射率：式中，是通道i的海表菲涅爾反射率，和分別表示通道i入射光垂直分量和平行分量的反射率，具體表示為：

式中，是通道i真空中的折射率，是通道i的海水折射率；

構建M12通道與四個待評價光學通道海表反射率的關聯關系：

式中，ρ_ri是待評價光學通道i與M12通道真實海表菲涅爾反射率的比值，將計算得到的比值關系與設置的M12中波紅外通道5％～35％的海表反射率相乘，得到四個待評價光學通道對應的海表預設反射率，是通道i在有大氣狀況下海表耀斑區的菲涅爾反射率；

將待評價光學通道的大氣層頂理論反射率值與遙感影像觀測的大氣層頂反射率比較，得到VIIRS光學通道的大氣層頂反射率偏差。

2.如權利要求1所述的基于中波紅外反射率基準的光學通道在軌定標驗證方法，其特征在于，作為定標驗證場景的海水耀斑區為深海洋面區域。

3.如權利要求1所述的基于中波紅外反射率基準的光學通道在軌定標驗證方法，其特征在于，選定VIIRS中波紅外通道數據作為定標驗證參考基準包括；M12中波紅外通道作為波段間定標驗證模型的參考基準，M13通道輔助M12通道計算海表反射率；M5、M7、M8和M10四個通道作為待評價光學通道。

4.如權利要求1所述的基于中波紅外反射率基準的光學通道在軌定標驗證方法，其特征在于，在局地熱平衡條件下：

M12通道的大氣層頂反射率通過下式計算：

式中，是傳感器入瞳處觀測到的M12通道總輻亮度，單位：W/(m²·sr·μm)。

5.如權利要求1所述的基于中波紅外反射率基準的光學通道在軌定標驗證方法，其特征在于，當有大氣存在時，海表通道的菲涅爾反射率通過下式計算：