[发明专利]一种定标基准场BRDF特性分析方法及系统

说明书

本发明实施例提供一种定标基准场BRDF特性分析方法及系统，包括：无人飞行器获取目标区域的多角度观测几何数据和光谱数据；在观测的参考板辐亮度间进行差值，补充飞行期间的参考板辐亮度数据；根据多角度观测几何数据和光谱数据，结合各观测角度的太阳角度，获取多角度反射率；根据目标区域的地表类型，选择BRDF模型；基于BRDF模型对多角度反射率进行分析，获取目标区域的二向反射率特性。本实施例的定标基准场BRDF特性分析方法及系统，利用无人飞行器携带光谱仪，进行多角度观测数据，减少太阳位置变化对测量的影响的同时实现对室外场地BRDF特性的非接触式测量，减少了仪器设备自身对地表光谱特性的影响，提高了观测精度。

技术领域

本发明涉及卫星遥感技术领域，尤其涉及一种定标基准场BRDF特性分析方法及系统。

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，其中近红外波段成像仪的辐射定标一般优先采用星上定标装置来完成。对于没有搭载星上绝对辐射定标装置的卫星遥感器，需要采用替代定标方法来完成工作周期内的辐射定标工作。

目前，国际上较为通行的是基于卫星遥感器的在轨辐射定标方法，该方法在预先选取的稳定的地面目标区域，通过不同卫星的对地观测影像及地面试验数据间的相互比对，评估卫星遥感器间的辐射响应差异，从而实现卫星遥感器的绝对辐射定标。其中，实现场地辐射定标的关键之一是需要确定所选稳定目标场地的地表二向性反射(BRDF)特性，一般作为卫星场地定标的区域，其大气条件通常都较为稳定，卫星观测信号以来自地表的信息为主。不同卫星由于过境时间，观测姿态等条件的不同，观测数据会由于地表BRDF的影响，无法直接进行相互验证与定标。所以需要对卫星定标场地的方向性反射特性进行测量，建立地表BRDF模型，从而满足多卫星、多参数定标的客观需求。

目前，BRDF模型建立和验证的主要步骤为：预先选取稳定的地面目标作为卫星在轨定标场地；根据大气条件、卫星遥感器观测尺度及是否进行星地同步观测等要求，对目标区域进行多角度反射率观测；选取合适的BRDF模型，利用观测数据拟合模型参数；根据模拟的结果，验证卫星遥感目标的BRDF产品。

由于上述测量方式主要是依靠多角度测量架来实现对地表的多角度观测，一方面，这一多角度测量系统组件较多，进行运输和现场组装的难度较大；另一方面，使用外部电机驱动轨道和观测车的位置以改变观测角度，电机振动和轨道安装的误差会影响角度定位的准确性；再者，由于观测设备直接坐落于地表，在一定程度上会破坏地表的光谱特性。

因此，亟需提供一种能够在满足基本技术要求的前提下，尽量减少观测设备对地表光学特性破坏，同时能减轻试验现场工作量的多角度测量技术及相应的数据处理方法。

发明内容

针对传统测量方法中存在的诸多缺陷，本发明实施例提供一种定标基准场BRDF特性分析方法及系统，通过利用无人飞行器，配以相应的观测方案及数据处理方法，实现对室外场地BRDF特性的非接触式测量，减少仪器设备自身对地表光谱特性测量的影响，以提高观测精度。

第一方面，本发明实施例提供一种定标基准场BRDF特性分析方法，包括：

利用无人飞行器获取目标区域的多角度观测几何数据和对应的光谱数据；在观测的参考板辐亮度间进行差值，补充飞行期间的参考板辐亮度数据；根据多角度观测几何数据和对应的光谱数据，并结合各观测角度的太阳角度，获取多角度反射率；根据目标区域的地表类型，选择BRDF模型；基于BRDF模型对所述多角度反射率进行分析，获取目标区域的二向反射率特性；将二向反射率特性与卫星遥感器所获取的遥感数据进行比较，获取卫星遥感器的遥感产品精度验证。

进一步地，上述利用无人飞行器获取目标区域的多角度观测几何数据和对应的光谱数据，包括：

利用无人飞行器上搭载的云台和导航设备，获取多角度观测几何数据，多角度观测几何数据包括多角度的观测高度角和观测方位角；利用无人飞行器上搭载的光谱仪，获取多角度下目标区域的光谱测量数据以及参考白板的光谱标准数据。