[发明专利]一种在轨运行的宽波段卫星遥感器的光谱响应获取方法

权利要求书

1.一种在轨运行宽波段卫星遥感器的光谱响应获取方法，其特征在于，不依赖于卫星发射前的实验室测试数据和卫星发射后的星上光谱定标数据，利用卫星自身和同步影像及观测条件参数来计算获取卫星遥感器光谱响应，实现对在轨运行宽波段遥感器光谱响应的实际测量和更新，具体包括以下步骤：

A.根据遥感器成像原理，确定光谱响应在遥感器入瞳辐亮度和遥感图像DN值之间转换过程中的能量传递关系；

B.依据光谱响应在遥感信号转换过程中的作用和光谱响应具有的曲线特性，将其分解为高斯函数形式的快变函数和待求的慢变函数，建立光谱响应的物理模型和解算方程；

C.在Philips光滑约束条件和在上述步骤B中光谱响应解算方程解的2阶导数平方和最小的条件下，综合得到光谱响应解的表达式；根据终得到光谱响应解的表达式，采用迭代方法计算其最优解，该最优解即为遥感器的光谱响应解算值；

D.依据上述A－C的原理和方法，用已知光谱响应遥感器为实验对象，从光谱库中选取在待解算遥感器波段范围内差异较大的不同地物光谱；依据辐射传输方程，模拟得到上述步骤C中光谱响应解算方程的观测样本；通过改变方程观测样本条件，分析建立观测样本个数、观测样本之间的相关性、以及待求解光谱响应被离散的个数与最终解算获取的光谱响应函数之间的内在联系，并形成利用同步卫星影像进行光谱响应解算的先验知识；

E.获取待解算宽波段卫星遥感器卫星影像、同步高光谱遥感影像、同步测量大气参数、待解算卫星和参考高光谱卫星的观测条件参数，依据上述D中获取的先验知识，采用交叉辐射定标的方法，利用同步的高光谱影像计算得到待解算遥感器卫星影像的入瞳辐亮度；以计算得到的入瞳辐亮度和待解算遥感器图像DN值为解算样本，按照上述步骤A的方法计算得到待解算遥感器的光谱响应。

2.根据权利要求1所述的在轨运行宽波段卫星遥感器的光谱响应获取方法，其特征在于所述步骤A－C中，基于遥感器成像原理，采用数学优化的方法推导建立了一种基于同步高光谱图像的光谱响应获取方法，具体步骤包括：

1)根据遥感器成像原理，建立遥感器入瞳辐亮度g(λ)和遥感图像DN值之间的定量函数关系，该函数关系中包含了遥感器入瞳辐亮度g(λ)与遥感器归一化光谱响应s'(λ)之间的积分运算；

2)依据光谱响应的特性，将s'(λ)分解为已知的高斯函数形式的快变函数h(λ)和待求的慢变函数f(λ)，即s'(λ)＝h(λ)f(λ)；

3)综合上述步骤1)、2)中的函数关系，得到光谱响应解算模型，D_i＝A_ijf+ε，其中ε为误差向量，D_i＝DN_i是DN值向量，f是慢变函数f(λ)的离散化向量；

4)按照Philips光滑约束条件，使上述3)得到的光谱响应解算模型D_i＝A_ijf+ε解的2阶导数平方和最小，该模型解Q通过最小化性能函数得到其中γ是Lagrange光滑因子，为非负值；

5)求Q对f的导数，可得，-A^TC^-1ε+γHf＝0，其中C_ij是观测值的协方差矩阵C的元素，如果观测值之间相互独立，C是单位矩阵；H是光滑矩阵；

6)综合上述步骤4)和5)所得公式，最终得到光谱响应解的表达式为f＝(A^TC^-1A+γH)^-1A^TC^-1D；

7)采用迭代方法计算上述步骤6)所述的光谱响应解的最优解。