空间辐射基准对卫星观测气候变化的研究具有重要意义,空间辐射基准的建立不仅可以提高卫星自身观测的相对精度,而且还能通过基准传递来满足其他卫星的在轨溯源需求,用于基准传递的空间高光谱基准遥感器的光谱分辨率对传递相对精度有重要影响。分别利用MODTRAN模式和AER LBL模式的模拟结果作为高光谱遥感器的太阳反射波段和地球热发射波段的代理数据,分析了光谱采样对光谱辐射观测结果的影响以及光谱采样差异引起的辐射基准传递的不确定性。考虑5种下垫面和6种大气条件,对比了不同光谱采样间隔下光谱辐射的差异,并利用敏感性实验的方法,以MERSI-II为目标遥感器,评估了空间辐射基准交叉传递的光谱不确定性。结果表明:光谱采样间隔越大,光谱辐射的差异越大,在气体吸收区、绝对辐射低信号区、近紫外太阳光谱暗线区的最大辐射差异可达100%;在大气窗区,当太阳反射波段的光谱采样间隔优于4 nm时,基准传递的不确定性小于0.3%,当地球热发射波段光谱的采样间隔优于2 cm ^-1时,不确定性可小于0.1 K;在近紫外太阳光谱暗线区和气体吸收区,太阳反射波段的基准传递对光谱采样十分敏感,当采样间隔为4 nm时,中心波长为1.38 μm的通道的不确定性可达40%,当地球热发射波段在7.2 μm水汽弱吸收区时,光谱采样间隔优于0.8 cm ^-1才能满足不确定性小于0.1 K的需求。

卫星遥感器的在轨交互定标是保证仪器数据记录的可靠性、连续性和一致性的核心方案,配合高精度的在轨参考基准仪器可使定标精度达到2%左右.本文介绍了交互定标技术的相关概念和意义,强调该技术是修正仪器间辐射定标相对偏差的重要手段.指出了交互定标的前提条件及现存难点.总结了交互定标实现流程,包括数据收集、匹配、筛选、处理,基准确定,精度分析等,分析了影响交互定标精度的各种因素.叙述了当前卫星光学遥感器交互定标的各类方法及其使用条件,总结了不同应用条件下所适用的各交互定标方法的定标精度.最后结合当前交互定标的国际合作活动,分析展望了未来光学遥感器在轨可溯源SI定标方法的前景趋势和难点问题.

卫星资料辐射定标精度是其定量应用的关键因素。 以METOP-A/IASI的高光谱探测资料为传递基准, 利用同时星下点观测的交叉定标方法, 对 FY-3A/MERSI热红外通道的在轨辐射定标精度进行了客观评估, 并给出了亮温系统偏差的订正因子。 从观测时间差异、 卫星观测天顶角和方位角差异、 以及目标均匀性四个方面, 分析了交叉定标中所用主要匹配近似因子的不确定性。 分析结果表明, 目标均匀性是匹配误差的主要来源, 偏差不确定性小于2%(当亮温偏差约为1 K时, 不确定性<0.02 K), 其他因素的影响可以忽略。 一年多的样本统计及偏差分析结果显示, MERSI的观测亮温明显高于IASI, 年平均亮温偏差约(3.18±0.34) K, 月平均亮温偏差呈现季节波动特征, 波动幅度约0.8 K。 与相近时期敦煌场和青海湖地同步观测评价结果有非常好的一致性。 初步原因分析推断, 造成MERSI亮温偏高的原因主要有两个, 一是星上黑体发射率被高估, 二是光谱响应函数向大气窗区漂移, 后者可能为主导因素。

基于敦煌辐射校正场, 利用高、 中两类定标场地, 采用反射率基法对资源三号卫星多光谱传感器进行在轨场地绝对辐射定标, 获取多光谱传感器的2013年绝对辐射定标系数, 并与2012年定标结果进行对比分析。 同时, 利用2013年7月1日Landsat 8的operational land imager(OLI)影像对资源三号卫星多光谱传感器进行交叉定标, 验证定标系数的可靠性。 结果表明, 一年来资源三号卫星多光谱传感器各波段性能存在1%～8.5%的变化; 交叉定标和场地定标的结果有较好的一致性, 说明定标结果具有较高的可信度。