一种基于精确日地距离的卫星传感器辐射时序定标方法技术

本发明专利技术公开了一种基于精确日地距离的卫星传感器辐射时序定标方法，属于定量遥感技术领域，包括：构建卫星传感器数字输出值和大气表观辐亮度之间的线性关系，求解基础定标系数；精确计算卫星观测时刻的日地距离；根据基础定标系数与日地距离，求解可见光

【技术实现步骤摘要】
一种基于精确日地距离的卫星传感器辐射时序定标方法


[0001]本专利技术涉及定量遥感
，特别涉及一种基于精确日地距离的卫星传感器辐射时序定标方法。

技术介绍

[0002]遥感是利用探测器不与探测目标接触，而把目标的电磁波特性记录下来，通过分析得到物体特性等有关信息的技术与科学。遥感卫星观测到的数据资料需要转化为几何或物理量才能得到科学应用，这个遥感数据转换的过程就是定标。一般来说，遥感卫星定标技术分为几何定标和辐射定标两类。其中几何定标是实现卫星遥感影像高精度定位和获取高几何质量卫星影像的关键技术，而辐射定标是把卫星遥感的量化值转换为大气或地表特性的一种辐射度量值的技术方法，是遥感对地观测技术体系中的基础工作，是定量遥感研究的热点与难点。
[0003]在可见光
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近红外反射通道光谱范围，卫星传感器辐射定标主要有在轨星上定标、场地定标、交叉定标等方法。这些方法给出了不同时间段各通道定标系数，而通常情况下，卫星传感器辐射定标系数在一定时间段范围内是稳定的，由此导致不同时间段内卫星传感器辐射定标系数跳跃式变化，不利于卫星遥感数据的长时间序列一致性分析。有鉴于此，实有必要提供一种新的技术方案以解决上述问题。

技术实现思路

[0004]为解决上述技术问题，本专利技术提出一种基于精确日地距离的卫星传感器辐射时序定标方法，以提高卫星传感器定标的可靠性和精度，增强定标结果时序一致性。
[0005]本专利技术提供一种基于精确日地距离的卫星传感器辐射时序定标方法，包括：根据太阳辐照度数据，计算卫星传感器太阳光谱辐照度；构建卫星传感器数字输出值和大气表观辐亮度之间的线性关系，求解基础定标系数；精确计算卫星观测时刻的日地距离；根据基础定标系数与日地距离，求解可见光
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近红外通道辐射定标时序系数。
[0006]优选的，所述根据太阳辐照度数据，计算卫星传感器太阳光谱辐照度包括：查找与卫星过境时刻最接近的太阳辐照度数据，与卫星传感器光谱响应函数进行卷积计算，得到卫星传感器太阳光谱辐照度数据。
[0007]优选的，所述卫星传感器太阳光谱辐照度为：其中，为卫星传感器太阳光谱辐照度，为波长处实时太阳辐照度，为波
长处卫星传感器光谱响应函数，为卫星传感器光谱响应函数波长起始值，为卫星传感器光谱响应函数波长截止值。
[0008]优选的，所述构建卫星传感器数字输出值和大气表观辐亮度之间的线性关系，求解基础定标系数包括：当卫星飞越定标场上空时，在地面同步获取定标场地观测数据；对定标场地观测数据进行处理；提取并计算测区范围对应的遥感图像的平均计数值；构建大气表观辐亮度与卫星传感器数字输出值线性关系，计算得到卫星各通道基础定标系数。
[0009]优选的，所述定标场地观测数据包括：550nm处气溶胶光学厚度、大气压、气溶胶模型、水汽含量、臭氧含量、大气温湿度廓线、地表反射率数据和海拔高度。
[0010]优选的，所述大气表观辐亮度为：其中，为大气表观辐亮度，为卫星传感器数字输出值，为卫星传感器基础定标系数的增益，为卫星传感器基础定标系数的偏移。
[0011]优选的，所述大气表观辐亮度为：其中，为表观反射率，为大气表观辐亮度，为卫星传感器太阳光谱辐照度，d为日地距离。
[0012]优选的，所述表观反射率为：其中，为卫星观测时刻太阳天顶角，为卫星观测时刻太阳方位角；为卫星观测时刻传感器观测天顶角；为卫星观测时刻传感器观测方位角；为大气本身产生的向上的散射反射率；为大气下行辐射透过率；为大气上行辐射透过率；为地表反射率；为大气半球反照率。
[0013]优选的，所述构建大气表观辐亮度与卫星传感器数字输出值线性关系，计算得到卫星各通道基础定标系数中，基于单次观测时，卫星传感器基础定标系数的增益为：卫星传感器基础定标系数的偏移为：其中，为卫星传感器基础定标系数的增益，为卫星传感器基础定标系数的偏移，为卫星传感器数字输出值，为大气表观辐亮度；
基于两次及以上观测，卫星传感器基础定标系数的增益为：卫星传感器基础定标系数的偏移为：其中，为观测次数，为次观测影像测区卫星传感器数字输出值均值，为次辐射传输模拟辐亮度均值。
[0014]优选的，所述根据基础定标系数与日地距离，求解可见光
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近红外通道辐射定标时序系数中，可见光
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近红外通道辐射定标时序系数的增益为：可见光
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近红外通道辐射定标时序系数的偏移为：其中，为可见光
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近红外通道辐射定标时序系数的增益，为可见光
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近红外通道辐射定标时序系数的偏移，为卫星传感器基础定标系数的增益，为卫星传感器基础定标系数的偏移，d为卫星拍摄时刻的日地距离。
[0015]与现有技术相比，本申请至少具有以下有益效果：本专利技术有效增加了适合进行时空大数据分析的数据集的一致性，提升了卫星传感器定标的稳定性问题，有助于提高卫星传感器辐射定标精度。
附图说明
[0016]后文将参照附图以示例性而非限制性的方式详细描述本专利技术的一些具体实施例。附图中相同的附图标记标示了相同或类似的部件或部分。本领域技术人员应该理解，这些附图未必是按比例绘制的。附图中：图1为本专利技术的总体流程图；图2为本专利技术的具体流程示意图；图3为2013年日地距离变化图；图4为GF
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1 WFV1 卫星传感器2013年定标时序系数的增益图；图5为GF
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1 WFV1 卫星传感器2013年定标时序系数的偏移图。
具体实施方式
[0017]为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请具体实施例及相应的附图对本申请技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
[0018]如图1
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2所示，一种基于精确日地距离的卫星传感器辐射时序定标方法包括：
S1、根据实时太阳辐照度数据，计算卫星传感器太阳光谱辐照度。所述太阳辐照度数据为实时或准实时太阳辐照度数据。
[0019]具体的，查找与卫星过境时刻最接近的太阳辐照度数据，与卫星传感器光谱响应函数进行卷积计算，得到卫星传感器太阳光谱辐照度数据。可以选择美国国家海洋和大气管理局公布的准实时太阳光谱数据，也可以用法国公布的太阳光谱辐照度数据，光谱响应函数以卫星管理部门公布数据为准。
[0020]具体的，卫星传感器太阳光谱辐照度为：式中，为卫星传感器太阳光谱辐照度，为波长处实时太阳辐照度，为波长处卫星传感器光谱响应函数，为卫星传感器光谱响应函数波长起始值，为卫星传感器光谱响应函数波长截止值。
[0021]S2、构建卫星传感器数字输出值和大气表观辐亮度之间的线性关系，求解基础定标系数。
[0022]具体的，卫星传感器可见光
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近红外反射通道场本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于精确日地距离的卫星传感器辐射时序定标方法，其特征在于，包括：根据太阳辐照度数据，计算卫星传感器太阳光谱辐照度；构建卫星传感器数字输出值和大气表观辐亮度之间的线性关系，求解基础定标系数；精确计算卫星观测时刻的日地距离；根据基础定标系数与日地距离，求解可见光
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近红外通道辐射定标时序系数。2.如权利要求1所述的卫星传感器辐射时序定标方法，其特征在于，所述根据太阳辐照度数据，计算卫星传感器太阳光谱辐照度包括：查找与卫星过境时刻最接近的太阳辐照度数据，与卫星传感器光谱响应函数进行卷积计算，得到卫星传感器太阳光谱辐照度数据。3.如权利要求2所述的卫星传感器辐射时序定标方法，其特征在于，所述卫星传感器太阳光谱辐照度为：其中，为卫星传感器太阳光谱辐照度，为波长处实时太阳辐照度，为波长处卫星传感器光谱响应函数，为卫星传感器光谱响应函数波长起始值，为卫星传感器光谱响应函数波长截止值。4.如权利要求1所述的卫星传感器辐射时序定标方法，其特征在于，所述构建卫星传感器数字输出值和大气表观辐亮度之间的线性关系，求解基础定标系数包括：当卫星飞越定标场上空时，在地面同步获取定标场地观测数据；对定标场地观测数据进行处理；提取并计算测区范围对应的遥感图像的平均计数值；构建大气表观辐亮度与卫星传感器数字输出值线性关系，计算得到卫星各通道基础定标系数。5.如权利要求4所述的卫星传感器辐射时序定标方法，其特征在于，所述定标场地观测数据包括：550nm处气溶胶光学厚度、大气压、气溶胶模型、水汽含量、臭氧含量、大气温湿度廓线、地表反射率数据和海拔高度。6.如权利要求1或4所述的卫星传感器辐射时序定标方法，其特征在于，所述大气表观辐亮度为：其中，为大气表观辐亮度，为卫星传感器数字输出值，为卫星传感器基础定标系数的增益，为卫星传感器基础定标系数的偏移。7.如权...

【专利技术属性】
技术研发人员：孔祥生，钱永刚，王秋萍，韩宗涛，张雅洲，
申请(专利权)人：鲁东大学，
类型：发明
国别省市：