[发明专利]基于高光谱数据的遥感器辐射定标方法及定标系统

说明书

本发明提供了一种基于高光谱数据的遥感器辐射定标方法及定标系统。本发明的方法包括：通过作为基准遥感器的高光谱遥感器实时采集高光谱遥感数据，通过作为待定标遥感器的通道式成像仪实时采集成像仪通道反射率，并将该高光谱遥感数据转换为成像仪通道模拟反射率；以基准遥感器与待定标遥感器的运行轨道交叉点为中心，以待定标遥感器的星下点分辨率为间隔，建立投影区域；将成像仪通道模拟反射率和成像仪通道反射率均投影至投影区域，对于高光谱遥感器的各像元提取有效交叉定标数据对，并根据该有效交叉定标数据对计算待定标遥感器的辐射定标系数，以校正待定标遥感器实时采集的成像仪通道反射率。

技术领域

本发明涉及遥感器在轨辐射定标技术领域，尤其涉及一种基于高光谱数据的遥感器辐射定标方法及定标系统。

背景技术

遥感数据的高精度辐射定标是其定量化应用的重要前提。可见近红外波段成像仪的辐射定标一般优先采用配备星上定标装置完成定标。但是，对于没有装载星上绝对辐射定标装置的遥感器，往往需要采用替代定标方法，完成其工作生命期内的辐射定标工作。基于同时星下点观测数据的交叉定标方法(Simultaneously Nadir Observe，SNO)是目前国际上较为通行的遥感器在轨辐射定标方法，已经广泛的用于极轨卫星间(LEO-LEO)的辐射基准交叉传递。两个卫星同时过轨道交叉点时的星下点观测数据具有同时同地同目标的观测特性，SNO方法基于这些数据对比两个遥感器各自的观测数据，评估两遥感器的辐射响应差异，实现待定遥感器基于基准遥感器的绝对辐射定标。

目前，SNO方法在两个方向上深入发展：一个方向是可见光近红外波段，以通道式成像仪(如MODIS)为基准遥感器，实现通道式成像仪的辐射定标；另一个是热红外波段，以高光谱遥感器(如IASI)为基准遥感器，实现通道式成像仪的辐射定标。

风云三号(FY-3)为我国新一代极轨气象卫星，中分辨率光谱成像仪(MERSI)是主要载荷之一。MERSI具有多光谱和高分辨率成像的特点，可以监测中小尺度强对流云团和地表精细特征，提高云、气溶胶、陆地表面参数、海洋水色、底层水汽等地球物理要素的定量反演精度，实现对大气、陆地、海洋的多光谱连续综合观测。MERSI可见光通道完成了发射前的实验室定标，但在轨工作期间的辐射响应需要及时的更新，以利于后续的高精度应用。

例如，GOME-2是紫外可见光谱段的高光谱遥感器，是稳定的气象卫星载荷，其上有绝对辐射定标装置，适用于交叉定标，MERSI为通道式成像仪，其上没有绝对辐射定标装置，GOME-2的光谱探测范围能够覆盖MERSI的部分通道，其空间分辨率为40km×80km，而现有技术方法不能实现GOME-2与MERSI的实时在轨交叉定标。

SNO定标首先应用于可见光谱段的极轨卫星通道式成像仪，如MODIS和AVHRR，这两遥感器的空间分辨率均为1km左右，部分通道中心波长相近，它们间的交叉定标主要步骤为：

1.收集两颗卫星同时过轨道交叉点的遥感器对地观测数据；

2.将两个遥感器的数据投影到交叉点为中心，相同分辨率图像上；

3.根据两个遥感器相似通道的光谱响应差异订正数据；

4.对比相同位置点数据，计算定标系数。

拓展到红外波段，以Metop/IASI和SEVIRI的交叉比对，IASI为红外高光谱遥感器，空间分辨率较低，光谱范围宽并且精细；SEVIRI为通道式成像仪，空间分辨率较高光谱数据更高，但是光谱分辨率粗糙。它们间的交叉定标主要步骤如下：

1.收集两颗卫星的遥感器对地观测数据；

2.卷积高光谱观测数据和通道光谱响应，得到通道式成像仪模拟值；

3.以高光谱像元中心点为圆心，提取周围一定半径内的像元计算成像仪的数据平均值

4.筛选定标数据对，计算定标系数。