[發明專利]一種光學遙感衛星的在軌絕對輻射定標方法及系統

有效

• 申請號: 201910434517.4
• 申請日: 2019-05-23
• 公開（公告）號: CN110006463B
• 公開（公告）日: 2021-07-27
• 發明（設計）人: 徐偉偉;李鑫;司孝龍;胡運優;張黎明
• 申請（專利權）人: 中國科學院合肥物質科學研究院
• 主分類號: G01C25/00
• 分類號: G01C25/00
• 代理公司: 北京高沃律師事務所 11569
• 代理人: 程華

本發明公開一種光學遙感衛星的在軌絕對輻射定標方法及系統。該方法包括：獲取定標場區的場區信息；利用輻射傳輸模型確定太陽路徑的高光譜大氣透過率和遙感衛星觀測路徑的高光譜大氣透過率；根據太陽路徑、遙感衛星觀測路徑的高光譜大氣透過率和反射點源參數，確定反射點源目標反射至遙感衛星的入瞳輻亮度；獲取遙感衛星對每單位反射點源目標的輻射響應值；根據反射點源目標反射至遙感衛星的入瞳輻亮度和遙感衛星對每單位反射點源目標的輻射響應值，利用遙感衛星的定標方程確定光學遙感衛星基于反射點源的在軌絕對輻射定標系數，完成定標。本發明可以實現高分辨率光學遙感衛星全動態范圍內的高頻次、高精度、業務化、常態化的移動定標。

技術領域

本發明涉及光學遙感領域，特別是涉及一種光學遙感衛星的在軌絕對輻射定標方法及系統。

背景技術

光學遙感數據不僅應用于定性或半定量地描繪地物目標的基本特征的領域，同時深入到定量化解譯地球物理參數和地球環境系統的演變規律領域，同時精細化定量遙感的技術能力提升也有賴于定標技術的支持。雖然光學遙感衛星載荷在發射前需要進行嚴格的實驗室定標，但由于衛星發射震動與加速度、在軌運行空間環境、電子元器件老化等因素影響，使得遙感器性能難免發生不同程度地衰變，因此有必要開展定期或不定期的在軌輻射定標。

光學遙感衛星在軌定標方法主要有星上定標和替代定標兩種。星上定標無論是采用內置標準燈與積分球，還是太陽漫射板方法，都是將地面實驗室輻射基準作為星上定標參考，存在向國際單位溯源難題，而且衛星發射過程中的沖擊和加速度等影響參數沒有有效的監測手段，在發射后將完全依賴自身的穩定性來保障其預期精度。業務化遙感衛星的輻射定標主要以場地替代定標為主，目前國際上發展了基于數十甚至數百平方公里的沙漠、干湖床、冰雪等大面積均勻輻亮度目標的定標方法，雖取得了良好應用效果，但卻是一種單點(輻亮度)定標方法，各種算法的特點和適用性存在一定差異。而且場地少且單一，極易受場地位置及天氣狀況等因素限制，使得衛星定標周期長、機會少、效率低。針對近年快速發展的高分辨率衛星，國際上提出利用光學特性優異的大面積(數千甚至數萬平方米)人工靶標作為輻亮度參照目標，實現了星載光學遙感器全動態范圍的輻射定標，然而傳統的以輻射傳輸計算為核心的輻射定標方法需要對氣溶膠特性、大氣點擴散函數、周圍環境反射率等進行假設，在復雜背景環境下，實際情況和假設難以相符，且模型假設導致的計算誤差也較高，同時大批量靶標運輸布設、試驗等耗費大量人力物力財力，不適用于光學遙感衛星的自動化定標與高頻次定標在軌應用。

發明內容

本發明的目的是提供一種光學遙感衛星的在軌絕對輻射定標方法及系統，以實現高分辨率光學遙感衛星全動態范圍內的高頻次、高精度、業務化、常態化的移動定標。

為實現上述目的，本發明提供了如下方案：

一種光學遙感衛星的在軌絕對輻射定標方法，包括：

獲取定標場區的場區信息；所述場區信息包括海拔高度、氣象參數和背景環境信息；

根據所述場區信息，利用輻射傳輸模型確定第一高光譜大氣透過率和第二高光譜大氣透過率；所述第一高光譜大氣透過率為太陽路徑的高光譜大氣透過率，所述第二高光譜大氣透過率為遙感衛星觀測路徑的高光譜大氣透過率；

獲取反射點源的參數；所述反射點源的參數包括反射點源目標鏡面反射率和反射點源曲率半徑；

根據所述第一高光譜大氣透過率、所述第二高光譜大氣透過率和所述反射點源的參數，確定反射點源目標反射至遙感衛星的入瞳輻亮度；

獲取所述遙感衛星對每單位反射點源目標的輻射響應值；

根據所述反射點源目標反射至遙感衛星的入瞳輻亮度和所述遙感衛星對每單位反射點源目標的輻射響應值，利用遙感衛星的定標方程確定所述光學遙感衛星基于反射點源的在軌絕對輻射定標系數，完成定標過程。

可選的，所述根據所述場區信息，利用輻射傳輸模型確定第一高光譜大氣透過率和第二高光譜大氣透過率，具體包括：