FY_3D卫星中分辨率成像仪（MERSI-II型）自发射以来，主要应用在气象观测、环境监测、防灾减灾等方面。FY_3D卫星过境时的观测角度会影响定标精度，基于此，提出一种基于双向反射分布函数（BRDF）模型的场地定标方法。2022年7月在敦煌校正场开展星地同步测量实验，并利用2020年7组不同时刻的无人机多角度观测数据基于6种核函数组合方式建立42种BRDF模型。针对不同观测角度下的FY_3D影像，对构建的BRDF模型进行适用性分析。并计算基于BRDF模型传感器各波段的表观反射率与卫星实测的表观反射率相对偏差。结果显示：敦煌场地BRDF模型校正地表反射率时会受卫星观测角度影响，不同模型校正地表反射率之间的差异，受时间及太阳角度的影响不超过1%，受不同核函数组合方式的影响不超过3%。FY_3D MERSI-II型2021年B1~B12波段模型计算的与卫星观测的表观反射率平均相对偏差均小于5.22%，2022年B1、B2波段模型计算的与卫星观测的表观反射率平均相对偏差超过8%，其余波段均小于5.74%。

为提升光学卫星遥感器的定标频次,提出一种基于场地高光谱BRDF(Bidirectional Reflectance Distribution Function)模型的高频次绝对辐射定标方法,实现了Suomi-NPP (Suomi-National Polar-Orbiting Partnership Spacecraft) VIIRS (Visible Infrared Imaging Radiometer Suite)的长时序高频次绝对辐射定标。介绍了基于场地高光谱BRDF模型的绝对辐射定标原理,于2018年4月和8月利用场地高光谱BRDF手动测量系统分别对敦煌场的方向特性进行测量试验,并基于半经验核驱动反演敦煌场的地表高光谱BRDF模型参数。基于BRDF模型计算2018年全年VIIRS M1~M11波段的表观反射率,并与卫星观测表观反射率进行比对。结果表明:Suomi-NPP VIIRS遥感器 2018年全年的有效定标频次为51次,其中M1~M7波段模型计算的表观反射率与卫星观测的相对偏差均小于3.23%。基于场地BRDF模型的高频次绝对辐射定标方法可有效地提高卫星载荷的定标频次,及时跟踪载荷的辐射特性变化。

提出了一种基于场地地表高光谱双向反射分布函数模型的绝对辐射定标方法, 摆脱了对卫星过境时刻同步观测的依赖, 提高了遥感器在轨绝对辐射定标的效率与频次.利用无人机测量系统对敦煌辐射校正场进行了地表方向特性测量, 基于半经验核驱动模型反演了敦煌场地的高光谱双向反射分布函数模型参数.用地表双向反射分布函数模型直接计算的卫星观测方向的地表高光谱反射率数据替代卫星过境时刻场地的地表同步测量数据, 结合中分辨率成像光谱仪大气产品数据, 实现了对Landsat-8卫星的陆地成像仪(OLI)在可见光至近红外波段的高频次绝对辐射定标.Landsat-8/OLI第1~6波段的卫星观测表观辐亮度值与模型计算表观辐亮度值的相对偏差均小于5%, 标准差小于2%.基于无人机场地双向反射分布函数模型的绝对辐射定标方法的定标结果与卫星观测结果具有较高的一致性和稳定性.

提出了一种基于同轴光显微成像的加工表面双向反射分布函数(BRDF)测量方法,采用激光共聚焦显微镜获得了不同粗糙度样块表面的BRDF测量值。测量结果表明,样块表面BRDF会随着粗糙度及微观形貌变化,该测量方法能够获得不同微面元的BRDF测量值。建立了BRDF参数模型,采用遗传算法对测量数据进行处理,确定了最优模型参数。将模型计算结果与测量结果进行了误差分析,最大相对均方根误差为9.97%。结果表明,建立的BRDF模型具有可行性,能准确地描述加工表面反射信息。

风云四号A星在轨替代定标试验于2017年4月下旬在敦煌辐射校正场正式开展, 为满足地表反射率在遥感器视角方向上的校正需求, 利用便携式定点测量装置对敦煌戈壁地表进行了方向特性测量.定性分析了敦煌场地春季的方向特性, 并基于RossThick-LiSparseR核驱动模型反演了相应的双向反射分布函数模型参数, 构建了场地方向特性定量描述模型.对模型的计算值与实测数据进行线性回归分析, 得到2017年4月26日、27日和28日的修正决定系数分别在0.75、0.83和0.85左右, 验证了该模型对实测数据具有良好的拟合优度.利用模型计算太阳方位面上的各向异性因子并与中分辨率成像光谱仪双向反射分布函数模型参数产品的历史数据进行对比发现, 当观测天顶角小于40°时, 二者相对偏差在波段2和波段4均小于1.56%, 波段5小于3.12%.这说明构建的模型能较好地描述敦煌场地方向特性, 验证了试验数据的可靠性.