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基于反射点源的高分辨率光学卫星传感器在轨辐射定标方法

In-Flight Radiometric Calibration of High Resolution Optical Satellite Sensor Using Reflected Point Sources

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摘要

在轨绝对辐射定标是遥感信息定量化应用的关键技术之一。基于反射点源的在轨定标新方法将目标反射率的场地多点测量转换为实验室高精度检测, 结合同步大气光学特性参数测量, 通过简化的辐射传输计算获取星载遥感器的入瞳辐亮度; 根据点源法在轨点扩展函数检测, 有效分离目标反射辐射与程辐射、背景辐射, 消除了对气溶胶散射特性的假设, 并突破场地替代定标易受时空及天气条件的限制, 能够在复杂环境条件下实现高分辨率光学卫星传感器高精度、高频次的移动定标。初步实验结果表明, 基于反射点源的光学卫星传感器在轨绝对辐射定标不确定度优于3%, 与基于大面积灰阶靶标的定标结果差异为3.02%, 简化定标流程的同时提高了定标精度与效率。

Abstract

In-flight absolute radiometric calibration is one of critical techniques for quantified information application of remote sensing. A novel calibration approach is presented based on reflected point sources. At the same time, the reflectance measurement on site is changed to accurate determination in laboratory. The top-of-atmosphere radiance of satellite-borne remote sensors can be calculated by simplified radiometric transfer code and measurement of the atmospheric optical properties. The calibration method can also isolate the response value of remote sensing image created by the targets from the response produced by sky path radiance and background radiance through in-flight point spread function estimation by point source method, which can eliminate the assumption of aerosol scattering properties. The approach can break the limit of time, locale and weather conditions at vicarious calibration sites and achieve high precision, high frequency mobile calibration for high spatial resolution satellite sensor in complex environments. Preliminary results show that its uncertainty is less than 3%. The difference of calibration coefficient is 3.02% between the proposed method and the method based on large-area gray-scale target. Simultaneously, the method can simplify the process and improve the calibration accuracy and efficiency.

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中图分类号:TP79;O435

DOI:10.3788/aos201737.0328001

所属栏目:遥感与传感器

基金项目:国家自然科学基金(41301374)、中国科学院科技创新基金(CXJJ-14-S89)

收稿日期:2016-10-12

修改稿日期:2016-11-09

网络出版日期:--

作者单位    点击查看

徐伟伟:中国科学院安徽光学精密机械研究所通用光学定标与表征技术重点实验室, 安徽 合肥 230031中国科学院合肥物质科学研究院, 安徽 合肥 230031
张黎明:中国科学院安徽光学精密机械研究所通用光学定标与表征技术重点实验室, 安徽 合肥 230031中国科学院合肥物质科学研究院, 安徽 合肥 230031
陈洪耀:中国科学院安徽光学精密机械研究所通用光学定标与表征技术重点实验室, 安徽 合肥 230031中国科学院合肥物质科学研究院, 安徽 合肥 230031
李鑫:中国科学院安徽光学精密机械研究所通用光学定标与表征技术重点实验室, 安徽 合肥 230031中国科学院合肥物质科学研究院, 安徽 合肥 230031
杨宝云:中国科学院安徽光学精密机械研究所通用光学定标与表征技术重点实验室, 安徽 合肥 230031中国科学院合肥物质科学研究院, 安徽 合肥 230031
王戟翔:中国科学院安徽光学精密机械研究所通用光学定标与表征技术重点实验室, 安徽 合肥 230031中国科学院合肥物质科学研究院, 安徽 合肥 230031

联系人作者:徐伟伟(weilxu@aiofm.ac.cn)

备注:徐伟伟(1983-), 男, 博士, 副研究员, 主要从事光学遥感器在轨辐射定标及成像质量分析等方面的研究。

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引用该论文

Xu Weiwei,Zhang Liming,Chen Hongyao,Li Xin,Yang Baoyun,Wang Jixiang. In-Flight Radiometric Calibration of High Resolution Optical Satellite Sensor Using Reflected Point Sources[J]. Acta Optica Sinica, 2017, 37(3): 0328001

徐伟伟,张黎明,陈洪耀,李鑫,杨宝云,王戟翔. 基于反射点源的高分辨率光学卫星传感器在轨辐射定标方法[J]. 光学学报, 2017, 37(3): 0328001

被引情况

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【3】徐伟伟,张黎明,司孝龙,杨宝云,王戟翔. 基于辐射状靶标的高分辨率光学卫星传感器像质评价方法研究. 光学学报, 2019, 39(9): 928003--1

【4】徐伟伟,张黎明,李鑫,杨宝云. 基于宽动态目标的高分辨率光学卫星相机在轨辐射定标. 光学学报, 2019, 39(10): 1028004--1

【5】李瑞金,张黎明,徐伟伟,司孝龙,李佳伟,胡运优,王先华,王戟翔. 基于太阳矢量的点光源转台高精度标校建模研究. 光学学报, 2019, 39(11): 1128001--1

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