月球目标监测风云二号静止气象卫星可见光辐射响应变化

月球的光度具有纪年级的稳定性,其辐照度可作为可见—近红外光谱辐射基准,基于此的月球辐射定标方法有望成为辐射定标的新方法之一。本文介绍一种利用月球目标作为稳定辐射定标源,结合月球辐照度模型,跟踪风云二号静止气象卫星遥感仪器可见光通道辐射响应变化的方法。通过轨道预报遴选出风云二号E星(FY-2E)的扫描辐射计2010年1月—2014年10月的对月观测数据,经过月球图像提取和筛选、月球照度模型计算、卫星观测月球照度模型计算、星—月—日距离校正等环节处理后,获取了FY-2E扫描辐射计可见光通道的辐射响应变化,并且与深对流云辐射定标方法进行了对比验证。主要结果:(1)利用月球辐射作为基准可有效监测遥感仪器可见光通道的辐射响应变化情况,通过线性回归分析发现FY-2E可见光通道的辐射响应总衰减率是9.2%,年衰减率为1.96%,95%置信区间的不确定度和稳定性指标分别为±0.79%和2.66,其结果与基于深对流云目标监测的仪器辐射响应结果相近;(2)FY-2E可见光通道较低的量化等级(6 bit)、杂散光影响等因素对利用月球进行辐射响应定标和跟踪监测有一定的影响;(3)FY-2E辐射响应除了衰减趋势,还存在周期性震荡的特点。基于月球目标的辐射定标方法能够有效监测卫星的辐射响应衰减,可作为星载遥感仪器辐射响应定标和检验的一种可靠手段,特别是针对卫星全生命周期的历史数据再定标,从而提高辐射定标精度。     

国内外卫星遥感器辐射定标场地特性比较分析

地面辐射场地定标对于提高辐射定标精度具有重要意义,尤其针对没有星上定标设备的卫星遥感器,而决定场地定标精度的重要因素之一即为场地的光学、地表、气象条件等特性。介绍了定标场地选择标准及评价因素、国内外主要定标场地特性及其比较,并分析总结了这些场地的利弊,探讨了今后外场辐射定标场地建设、辐射定标精度的提高及做法。     

Landsat系列卫星光学遥感器辐射定标方法综述

Landsat系列卫星自1972发射以来,已经连续提供了40多年的中等分辨率多光谱遥感数据,广泛应用于农业、水资源管理、灾害响应等领域。目前,很多研究人员开始考虑利用这些数据开展中分辨率尺度的长时间序列地表定量信息监测,更加精细地反映局地甚至全球气候变化。开展这些研究的前提在于对数据进行辐射定标,并通过不同卫星的交叉辐射传递保证数据辐射精度的一致性。从Landsat 1到Landsat 8,随着遥感器性能和数据获取能力的提升,辐射定标方法不断更新,涉及发射前实验室定标、内定标灯方法、全孔径太阳定标器方法、交叉定标方法、场地定标方法等。本文在对Landsat系列卫星的遥感器性能进行分类、归纳、对比的基础上,系统梳理了Landsat系列卫星遥感器辐射定标方法发展过程以及不同定标方法的优缺点,特别是对定标精度的影响。Landsat系列卫星辐射定标的发展过程为遥感数据高精度定量化应用提供了非常重要的基础,未来辐射定标方法不但要随着新型遥感器研制而更新,更要注重多源遥感数据的交叉验证以及全过程辐射定标方法的完善与应用,保障遥感数据辐射定标精度的一致性。     

长波红外空间光学遥感器高精度辐射定标技术

为了满足中国环保、国土、农业、气象、减灾等行业对地表温度遥感高精度监测的需求,近些年来中国长波红外空间光学遥感器空间分辨率从公里尺度提高到十米尺度分辨率,定量化应用的需求也越来越高.高精度的辐射定标是保证红外数据定量化应用的关键,本文通过全链路分析了影响辐射定标精度的因素,结合某型号任务的研制过程的具体实际,分析了主要...     

多目标的卫星仪器宽动态非线性定标

传统的场地辐射定标方法由于定标样本少,难以覆盖遥感器动态范围,且不能发现仪器辐射响应是否存在非线性特性。针对这一问题,本文提出了基于多种亮暗等级的地球稳定目标(盐湖、沙漠和海洋)的卫星传感器宽动态非线性辐射定标方法。该方法以MODIS和NCEP数据产品作为稳定目标的地表特性、大气状况的先验知识库,利用大气辐射传输模型计算的多个稳定目标的大气层顶辐射值为定标基准,以二次多项式为定标方程,实现宽动态的非线性辐射定标,并以Aqua/MODIS观测值作为参考,对定标基准的精度进行评估。结果显示,对于反射太阳波段,辐射传输模型的计算值与MODIS观测值间的偏差均值在2%以内。最后,以气象卫星遥感器MERSI为例,基于2014年在稳定目标上空获取的大量定标样本,对其反射太阳通道的辐射响应特性进行研究,从而确定辐射定标方案和辐射定标方程的系数,然后采用敦煌试验场的同步实测数据对定标结果进行验证。结果表明,除了940 nm的水汽强吸收通道,其他通道的定标精度基本在5%以内。     

利用AIRS数据交叉辐射定标SVISSR分裂窗通道

利用高精度和稳定的AIRS/Aqua(Atmospheric InfraRed Sounder on board Aqua)数据对SVISSR/FY- 2C(Stretched Visible and Infrared Spin Scan Radiometer onboard FengYun 2C)的两个分裂窗通道IR1(InfraRed 1, 10.9 μm)和IR2(InfraRed 2, 11.9μm)进行交叉辐射定标的方法, 并利用赤道附近2006年12月和2007年12月的AIRS和SVISSR数据完成了交叉辐射定标, 结果表明, SVISSR数据与卷积得到的AIRS数据高度线性相关, SVISSR/FY-2C传感器的两个分裂窗通道不仅存在定标误差, 而且定标误差随时间的变化呈现增大的趋势。相对于AIRS/Aqua测量值, 当SVISSR的通道亮温从220 K变化到340 K时, 2006年12月IR1通道的温度调整量从5.8 K变化到-4.4 K, 而2007年12月IR1通道的温度调整量从6.9 K变化到-5.1 K; 2006年12月IR2通道的温度调整量从2.2 K变化到-1.5 K, 而2007年12月IR2通道的温度调整量从6.3 K变化到-6.1 K。     

NOAA-14星载可见光和近红外遥感器的绝对定标(英文)

该文同时应用海洋和云层观测方法对ＮＯＡＡ１４ＡＶＨＲＲ的可见光和近红外遥感器进行绝对定标。定标结果显示了ＡＶＨＲＲ通道１和２的遥感器已经受损，给出了这两个通道分别比发射前的定标系数退降７％和１１％的结果。经定标系数修正的卫星资料与在中国沙漠地区实际测量的光谱反射率相比较，两者之差在测量误差范围之内。这种定标方法同时利用了很高和很低的反射率，推导的定标系数适用于具有不同反射率特性的地区。     

结合辐射传输模拟与浅层神经网络的FY-3D MERSI影像云识别

本文结合辐射传输模型和机器学习提出了一种从FY-3D卫星MERSIⅡ传感器光学影像中识别云像元的方法 CRMC (Combine Reflectance simulation and Machine learning for Cloud detection)。该方法通过设置变化的地物和大气内在光学特性IOPs (Inherent Optical Properties),达到考虑多种下垫面的二项反射特征和不同大气条件下气溶胶和云参数的目的。CRMC方法主要包含3个步骤：（1）通过聚类分析从MODIS二项反射参数产品中分离出11种典型下垫面地表反射参数;（2）将随机设置的气溶胶和云参数以及地表反射率参数（即IOPs）输入SBDART辐射传输模型,得到模拟的反射率值数据集,并以此训练浅层神经网络模型;（3）利用浅层神经网络模型逐像元预测云概率,并根据实际需要确定区分云像元和非云像元的云概率阈值。通过与CALIPSO垂直特性掩膜产品（VFM）逐像元对比验证发现,CRMC方法总正确率为79.6%,且在陆地和海面上分别为78.5%和81.2%。通过与MODIS云掩膜产品横向对比（MYD35）发现,...     

基于格尔木沙漠场景的MODIS传感器在轨辐射定标

高精度在轨辐射定标对于卫星遥感定量化产品生产至关重要。本文基于格尔木沙漠场景,通过星地同步实验,获取场地定标所需参数,在考虑地表双向反射特性后,结合6S辐射传输方程,完成对MODIS/Terra和MODIS/Aqua传感器的在轨辐射定标。结果表明,本文获得的蓝、绿、红和近红外波段定标结果与MODIS官方公布的星上定标结果具有较高的一致性,最大相对差异优于6.68%,这将为我国新建辐射定标场地提供重要信息支持。     

基于植被二向性反射统一模型的高分五号FAPAR遥感反演算法

植被光合有效辐射吸收比率（FAPAR）是描述植被光合作用能量交换过程的重要参数,广泛应用于植被长势监测、植被生产力估算、全球变化等研究领域。遥感是大范围获取FAPAR的唯一途径,与多光谱传感器相比,高光谱传感器能更加精确、细致地观测植被的光谱特征,有利于分析植被冠层反射、吸收特性,进而反演植被冠层FAPAR。本文首先在植被BRDF统一模型和FAPAR-P模型的基础上,构建了BRDF-FAPAR统一模型UBFM (Unified BRDF-FAPAR Model);进而基于高分五号高光谱传感器特征模拟了不同情况下植被冠层反射率和相应的FAPAR;然后运用改进的最佳指数法选择FAPAR反演的特征波段组合;在此基础上,将特征波段反射率与FAPAR模拟结果作为神经网络的输入参数,构建针对高光谱数据的FAPAR神经网络反演算法。研究结果表明,改进的最佳指数法能有效地筛选出FAPAR估算的敏感波段;综合考虑波段信息量和实际影像数据噪声影响,本研究针对高分五号高光谱传感器选择8个波段作为FAPAR反演特征波段。基于UBFM模型构建的神经网络反演精度较高,模拟实验算法误差约为0.014。选择内蒙古呼伦...     

风云三号C星微波成像仪升降轨偏差问题分析及订正

风云三号(FY-3)的微波成像仪(MWRI)能够全天候获取全球大气水汽含量、云雨参数及海面温度等的空间分布,并可为数值天气预报提供初始场信息进而提高天气预报的准确性。但FY-3C MWRI O-B(O是卫星观测亮温,B是数值天气预报模式模拟亮温)偏差结果存在较大升降轨差异,严重制约了遥感信息的正确提取以及在数值天气预报模式中的业务同化应用。本文通过分析定标方程各参数:定标黑体物理温度、热反射镜背瓣亮温、热反射镜物理温度、冷空反射镜物理温度、接收通道温度、黑体观测计数值、冷空观测计数值、定标斜率、定标截距,并对定标方程各项进行敏感性分析,找出了引起MWRI升降轨偏差的主要原因是热反射镜的发射率异常增大引起的。经过不断调整MWRI的热反射镜发射率,使升轨O-B与降轨O-B的概率分布逐渐重合,初步估算了热反射镜发射率。本文的订正方法可指导未来仪器的发展,并为直接同化MWRI辐射数据提供了条件。