环境减灾二号A/B卫星在轨定标模式设计与验证

环境减灾二号A/B(HJ-2A/B)卫星上搭载了16 m相机、大气校正仪、高光谱成像仪和红外相机4台有效载荷,主要执行中等分辨率下的800 km大幅宽对地观测和定量化遥感任务,因此高精度的辐射定标对环境减灾二号A/B卫星的数据处理和应用至关重要。为了保证4台成像体制各不相同的载荷能够满足在轨长期稳定的辐射响应精度,文章介绍了卫星对日定标、对月定标、偏航定标、载荷内定标等各种在轨辐射定标模式的设计方法,通过卫星获取的在轨定标遥测和图像数据,分析了卫星发射入轨后各种定标模式下遥测及相关定标数据。结果表明：各类型在轨辐射定标模式可以有效实现对4台载荷的辐射定标,获取的高质量辐射定标数据可以满足各载荷在轨长期稳定运行的辐射定标需求,可为后续光学遥感卫星在轨辐射定标设计提供参考。     

环境-1A超光谱成像仪相对辐射定标方法应用研究

介绍了环境-1A卫星上装载的新型有效载荷超光谱成像仪的工作原理。指出我国使用超光谱干涉仪尚处于试验阶段,对在轨数据处理方法还需要完善。文章针对干涉仪的数据立方体特性提出一种空间维的基于统计方法的在轨干涉数据相对辐射定标处理方法,并通过对卫星实际在轨数据的对比处理来验证其处理效果。结果表明,相对辐射定标处理可以修正CCD响应的不均匀性和入射光场的不均匀性,减小非线性相位偏移,提高复原光谱的精度。     

基于实验室定标和均匀景统计的相对辐射定标方法

提出了一种基于实验室定标和均匀景统计的定标方法,并应用于CBERS-02卫星遥感图像相对辐射校正。首先分析宽视场成像仪(Wide Field Imager,WFI)实验室基础定标系数;然后结合均匀景的定标方法,生成一组新的相对辐射定标系数;最后评价WFI图像相对辐射校正的效果。结果表明:文章提出的定标方法有效,可以较好地解决宽幅遥感图像辐射校正问题,同时为遥感卫星相对辐射校正提供了一种新的途径。     

超光谱成像仪的实验室定标

星载超光谱成像仪是一种空间调制型干涉光谱成像仪,文章研究了一套适用于干涉成像光谱仪、具有一定精度的实验室定标方法,满足了超光谱成像仪的实验室定标要求。采用激光光源进行光谱定标,光谱定标精度优于2nm。用远距点光源光路进行CCD探测器像元响应不均匀性修正,并进一步用天空背景光或均匀平行光进行全系统光能传输不均匀修正,实现了干涉图平场,相对定标精度达到2.46%。采用太阳模拟光源和均匀平行光路,用光谱辐射度计（ASD）实现标准辐射亮度的传递进行光谱辐射度定标,绝对定标精度达到8.21%。     

“资源三号”卫星多光谱相机在轨辐射性能变化监测

为更好的开展遥感数据定量化应用并分析监测载荷在轨期间的性能变化,文章根据"资源三号"(ZY-3)卫星发射以来的在轨场地观测数据,基于场地定标的反射率基法,计算多光谱(MUX)相机2012~2016年的场地定标系数,并提出利用离散系数评价MUX相机辐射性能变化的方法;对ZY-3卫星MUX相机在中国辐射校正场获取的共10次同步试验数据进行了分析,结果显示自2012年发射以来MUX相机辐射特性的衰变在5%左右。     

中波红外面阵遥感相机相对辐射定标方法研究

为了促进中波红外面阵遥感相机遥感数据的应用,提出了一种在轨相对辐射定标方法。该方法根据两点定标原理,以中波红外面阵遥感图像数据为基础,利用在轨其他卫星数据获得相机入瞳处辐亮度,计算出非均匀性系数,从而实现在轨相对辐射定标。它为同类红外面阵遥感相机在轨相对辐射定标提供了一种新的思路,同时也可作为星上黑体标的一种校验手段。     

星载红外相机相对定标算法研究

文章针对红外相机双面镜旋转多元并扫成像方式的特点,对其相对定标算法进行了研究。首先分析了探元A／B面响应差异,然后介绍了算法原理,采用不同的定标算法获得了定标校正系数,并对定标数据和在轨图像进行了相对辐射校正,验证了算法的正确性和结果的有效性,最后在定标系数校正的基础上,进一步改进了像质。     

“环境-1号”A星高光谱成像仪飞行定标

文章针对高光谱成像仪（HSI）,详细介绍了HSI的飞行绝对辐射定标方法,分析了影响HSI飞行定标精度的各种因素。并利用2008年12月6日HSI过河北白洋淀时的同步观测数据验证了定标精度,结果表明绝对定标系数合理可靠。     

环境减灾二号A/B卫星高光谱成像仪设计与验证

高光谱成像仪是环境减灾二号A/B卫星上唯一可以获取高光谱数据的载荷。文章从幅宽和空间分辨率2个方面介绍了国内外高光谱成像仪的发展现状;基于大孔径静态干涉光谱成像(LASIS)技术原理和高光谱成像仪系统组成,提出幅宽增大和空间分辨率提高会带来偏流角偏差控制和高速图像传输等问题;对摆镜“轻巧型”结构、高精度运动部件及大尺寸高精度干涉仪进行设计,以满足偏流角偏差分析提出的高光谱成像仪推扫方向与探测器光谱方向夹角优于2.7′的要求,采用大面阵CCD高速成像技术,实现电路规模仅为原有技术的1/4。环境试验和在轨成像结果表明：高光谱成像仪调制传递函数(MTF)大于0.24,星上定标精度优于2 nm,在轨获取的可见光近红外(VNIR)及短波红外(SWIR)光谱图像立方体正确,曲线准确度相对偏差优于5%,高光谱成像仪的设计具有有效性。     

CBERS-02B卫星TDICCD相机的相对辐射定标方法及结果

文章根据CBERS-02B卫星TDICCD相机(简称HR相机)的特点,介绍HR相机的辐射定标方案,并对试验结果进行分析和比较,最后给出了HR相机的在轨辐射校正方案。该方案已经成功应用于HR图像数据的相对辐射校正,对于其它TDICCD相机的相对辐射校正具有参考意义。     

稀土掺杂漫反射板星上光谱定标技术

星上光谱定标是星载光谱成像仪光谱图像数据定量化应用的基础。文章针对某光谱成像仪特点和任务要求,在中国首次选用稀土掺杂聚四氟乙烯漫反射板法对其进行星上光谱定标,并进行了地面模拟。通过寻峰处理和回归分析计算出了光谱定标方程,模拟了载荷的星上光谱定标过程,并利用汞灯标准谱线和滤光片吸收峰波长对定标精度进行了检验。     

中巴资源一号卫星02星CCD相机实验室辐射定标算法分析

中巴资源一号卫星02星(CBERS-02)是中国自行研制的第一代传输型对地观测遥感卫星。2003年3月,卫星研制及应用部门联合进行了一次整星状态下的CCD相机定标实验。在完成定标数据采集任务后,采用不同的定标算法形成CBERS-02CCD相机实验室辐射定标校正数据,并对校正结果进行评价。文章首先介绍了CBERS-02卫星CCD相机实验室辐射定标,然后采用不同的定标算法获得定标校正数据,并对原始数据进行相对辐射校正,最后使用若干指标评价校正后的图像,同时分析了各种定标算法的有效性及精度。     

海洋一号C/D卫星在轨交叉定标设计

为了满足定量遥感对海洋水色遥感仪器定标精度定期监测的需求,提出海洋一号(HY-1)C/D卫星在星上配置具备高光谱分辨率与高辐射定标精度的定标光谱仪的设计方法,实现对同一卫星平台载荷设备的交叉定标。根据交叉定标基本原理,给出HY-1C/D卫星在轨实现交叉定标的流程设计,指出星上定标光谱仪作为参考遥感器需要满足的设计要求,并从工程实际角度对在轨交叉定标精度进行了预估。结果表明:在轨同平台交叉定标设计能够有效提升光学遥感器之间的交叉定标精度。     

中巴资源一号卫星02星CCD相机实验室辐射定标算法分析

中巴资源一号卫星02星(CBERS-02)是中国自行研制的第一代传输型对地观测遥感卫星。2003年3月，卫星研制及应用部门联合进行了一次整星状态下的CCD相机定标实验。在完成定标数据采集任务后，采用不同的定标算法形成CBERS-02CCD相机实验室辐射定标校正数据，并对校正结果进行评价。文章首先介绍了CBERS-02卫星CCD相机实验室辐射定标，然后采用不同的定标算法获得定标校正数据。并对原始数据进行相对辐射校正，最后使用若干指标评价校正后的图像，同时分析了各种定标算法的有效性及精度。     

星载大气监测光谱仪高精度星上定标技术

大气成分的高精度反演及应用对星载超光谱载荷的辐射精度和光谱精度均提出了更高要求,且随着遥感器运行寿命的不断延长,需建立高精度、高稳定的星上定标系统。文章介绍了一种满足大气监测光谱仪高精度定标要求的星上定标技术,结合时间调制型傅里叶变换光谱仪的技术特点,制定了星上绝对辐射定标、仪器线形函数ILS测量和光谱定标的方案。采用太阳漫反射板定标法实现全口径、全视场、全光路绝对辐射定标,定标漫反射板在光谱仪光路的最前端将太阳光谱引入,通过已知的大气层外太阳光谱照度和地面标定的漫反射板双向反射分布函数BRDF确立星上绝对辐射定标基准。设置参考漫反射板进行在轨性能衰减的监测和校正,采用的QVD漫反射板具有高稳定性,可保证全寿命周期内星上绝对辐射定标精度优于5%。星上设置单色稳频激光器对光谱仪的仪器线形函数进行定期监测,以评估光谱仪的光谱分辨率等光学性能的在轨状态。利用太阳光谱和大气光谱中的特征谱线进行在轨波长校正。     

"巴遥一号"卫星双相机在轨绝对辐射定标及精度分析

"巴遥一号"卫星作为中国整星出口巴基斯坦的第一颗光学遥感卫星,搭载了两台全色/多光谱高分辨率相机,每台相机全色波段的像元分辨率为1m,多光谱波段(蓝、绿、红及近红外)的像元分辨率为3m。为满足"巴遥一号"卫星双相机绝对辐射定标精度7%(2σ)的指标要求,文章采用基于灰阶靶标的绝对辐射定标方法,在敦煌定标场开展了为期56天的试验,得到了双相机的绝对辐射定标参数,然后进行定标不确定性评估并与基于大面积均匀场反射率法的MODIS结果、基于太阳-漫射板的MODIS星上定标结果进行交叉定标验证。结果表明,文中方法获取的"巴遥一号"卫星双相机定标绝对辐射精度为5.2%(2σ),满足其绝对辐射定标指标要求和定量化应用要求。     

一种基于卫星敏捷特性的在轨辐射定标方法

文章对一种基于卫星敏捷特性的在轨辐射定标方法(国外文献通常将此种方法称之为"Side-slither calibration method")进行了原理介绍,并分析了其相对于传统在轨辐射定标方法的优点,然后介绍了该方法目前国外已有的应用实例。最后对基于Side-slither定标方法的在轨定标工作进行过程中地球自转、地面场景、卫星平台、光学系统等因素对定标效果的影响作了相关分析,分析结果对基于Side-slither定标方法的定标工作开展具有一定的参考价值。     

基于深度学习的在轨辐射定标方法研究

辐射定标是将卫星传感器的计数值转化为具有物理意义的数值的关键环节。传统的在轨定标方法都是基于一天的数据,定标精度受限于当天的地面测量数据和天气情况。文章提出了一种基于深度学习的在轨定标新方法,其思想是利用定标场地的大量历史卫星影像、历史大气数据和历史光谱数据,通过对这些数据的学习和筛选,构建和真实场景最接近的定标场地模型。利用这一定标场地模型,模拟出待定标卫星成像时刻对应观测几何下的表观反射率,实现传感器的绝对辐射定标。为验证新方法的有效性,分别利用场地定标法、交叉定标法和深度学习定标法对"高分一号"卫星PMS2相机进行在轨辐射定标。结果表明,深度学习定标法的定标精度和场地定标法接近,优于交叉定标方法,且具备交叉定标方法的成本低、频率高、可实现历史数据再定标等优点,是一种比较理想的在轨定标新方法。     

太阳定标基准星轨道仿真设计研究

遥感卫星辐射定标是提高遥感数据辐射质量、监测遥感卫星性能变化的重要途径。首先简要介绍了遥感卫星绝对辐射定标原理,讨论了现行遥感卫星绝对辐射定标方法及其优缺点,在此基础上提出了一种基于太阳定标基准星的在轨辐射定标方法,并对太阳定标基准星的轨道设计方法进行了研究。文章针对高分二号(GF-2)卫星的轨道特点设计了满足其遥感相机定标要求的太阳定标基准星轨道模型,据此分析GF-2卫星和太阳定标基准星的轨道关系,得到遥感相机对太阳定标基准星的可见时长,验证了此辐射定标方法的理论可行性,其计算和分析结果对提高今后我国遥感卫星辐射定标精度具有参考意义。     

民用遥感卫星载荷在轨辐射定标与定量应用

文章总结了中国民用卫星载荷特点和现有定标技术概况,确立了适合中国遥感卫星光学载荷特点的在轨场地定标算法流程,并成功应用于民用遥感卫星的辐射性能在轨检校分析;以民用遥感卫星数据为基础,研究典型的陆地特征参量地表反射率和地表温度反演算法,并基于初级产品开展必要的应用示范研究。结果表明:文章规定的定标方法可准确检校卫星载荷在轨辐射性能变化情况,获取的定标系数精度满足后续定量应用的需要,基于中国遥感数据的应用示范效果良好。