根据句芒号足印影像特点，提出一种针对复杂背景噪声的激光光斑质心提取方法：基于灰度转换模型去除地物背景，结合距离约束、高斯滤波和大津阈值分割去除影像噪声，并利用灰度重心法计算质心坐标。使用所提方法对多种地物类型仿真光斑和实测光斑进行质心提取，结果表明：所提方法的质心提取均方根误差约为0.074 pixel，最大误差约为0.482 pixel，对句芒号光斑影像的适应性较好。对句芒号足印影像光斑开展了稳定性分析，结果表明，所有激光波束的光斑质心坐标的标准差小于0.34 pixel，激光器与光轴监视相机的相对几何关系较为稳定。所提方法可用于激光光斑质心提取及稳定性监测，对句芒号激光数据处理和应用有一定参考价值。

敦煌国家辐射校正场每年都开展大量实验，为国内外对地观测卫星提供定标服务，但多年来敦煌场进行像元尺度地表反射率获取工作时，有关地面光谱采样方案准确度的研究较少。为定量评估不同地面采样方法的准确度，确定不同像元尺度地表反射率获取时采样点的最佳位置，实现敦煌场高精度高效率业务化测量，利用敦煌高分辨率无人机数据与GF-1卫星2 m全色数据对不同像元尺度地表反射率采样方法准确度进行定量分析。研究结果表明：获取陆地卫星像元尺度地表反射率，建议在敦煌150 m国家场的位置用5点系统采样方案初步标定2 m样方位置，并用光谱仪在各2 m样方内用5点系统采样法进行测量；对于气象卫星像元尺度，建议在新选3 km场地用5点模拟退火采样方案确定2 m样方位置，并用光谱仪在各2 m样方内用5点系统采样法进行测量。

作为我国自主研制的首颗1∶10000比例尺立体卫星,高分七号(GF-7)卫星搭载的全波形激光测高仪和双线阵光学相机为全球范围内数字高程模型的建立提供了新的途径。为确定激光脚点在双线阵立体影像中的位置,进而实现两者的复合测绘功能,监视激光指向的足印相机和双线阵相机一般需要在白天同时工作,以确定激光光斑在双线阵相机图像坐标系下的位置。采用同步曝光模式时,足印相机中的光斑图像往往与地物和云层重叠,在强背景噪声条件下由足印相机图像提取的光斑中心精度较差,甚至无法提取光斑中心。基于多轨足印相机图像的分析,激光器在连续工作时,光斑中心随其工作时间的增加在X方向正向偏移并呈现一定的线性,其线性变化规律受激光器出光能量波动的影响;而在Y方向上则基本稳定,可以采用分段线性拟合、数据插值的方式来获取强背景噪声条件下光斑中心的位置,从而提升激光数据的利用效率。激光指向的变化规律也为后续激光载荷系统误差标定与计算提供了依据和参考,也为后续激光测高仪数据的分析和处理提供了新的思路。

使用足印相机同时对激光光斑和地表成像会导致相机中的激光光斑影像与地面影像重叠,造成激光光斑的中心定位精度较差。本文针对GF-7卫星足印相机实测的图像特点,提出地物噪声图像分类方法,优化高斯拟合光斑中心定位的处理流程,同时分析不同地物噪声背景下光斑图像的分类方法以及对应的光斑中心的提取精度。实验结果表明,所提方法在低中高的不同噪声条件下,中心定位精度分别为0.11,0.13,0.16 pixel,定位方差分别为0.020,0.262,0.341 pixel。在信噪比更好的夜间,光斑定位精度为0.02 pixel,定位方差为0.0036 pixel,说明噪声是影响光斑中心定位精度的最主要因素。

利用Landsat8-OLI时间序列图像数据对高分一号(GF-1)的16 m宽覆盖多光谱传感器进行交叉定标。试验首先通过安排GF-1夜间深海成像，确定GF-1传感器的定标公式的截距，再选取定标靶标场的双星同步观测数据，利用回归分析得到定标公式的增益。利用交叉定标系数结果计算的GF-1辐亮度值与同步观测的Landsat8的辐亮度值相关性在95%以上，4个波段定标精度相对误差分别是4.25%、6.21%、5.83%和5.66%。结果表明该方法获得的定标系数精度与Landsat8定标数据辐射定标精度相当，GF-1卫星可以满足定量化应用的要求。

为克服卫星遥感器常规定标方法不足，实现GF-1卫星PMS相机高精度在轨定标，提出了多场地宽动态辐射定标方法，分析了新方法的不确定度。首先，介绍宽动态辐射定标原理和试验场区概况，设计开展了GF-1卫星多场地同步观测试验；接着，基于试验数据和宽动态定标模型，实现了GF-1卫星PMS相机的在轨辐射定标；最后，讨论GF-1卫星PMS相机多场地定标的不确定度和模型的稳定性。结果表明：GF-1卫星PMS相机自发射以来辐射响应特性与实验室定标结果相比发生了一定变化，最大变化量达到了7.72%；PMS相机多场地辐射定标的综合不确定度为5.35%。所获取的PMS相机定标系数满足遥感辐亮度产品生产的精度要求，且多场地定标可作为后续高分卫星的在轨定标的方法参考。

为检测高分二号(GF-2)卫星发射前后辐射性能变化，获取可靠的GF-2 卫星遥感器在轨定标系数，提出了基于宽动态地面目标的场地定标方法。以敦煌戈壁场为基础，重新选建涵盖高、中、低多级反射特性的定标场，并借助反射率基法和地面观测试验，实现了GF-2卫星首次在轨辐射定标。以发射前实验室定标结果为参考，讨论GF-2卫星定标系数变化及影响因素。结果表明：1) GF-2卫星发射前后系统自身偏移量均接近于零，且相对稳定；而辐射响应特性发生了一定变化；2) 采用多场地定标获取的在轨定标系数能更好表征GF-2卫星在轨辐射特性，该定标系数可作为后续定量产品反演和系统性能评估的基础。

为监测多源卫星遥感器在轨辐射性能，提出了基于均匀稳定目标再分析基准数据库的替代定标方法。以均匀稳定的敦煌辐射校正场为实验场区，在分析场区历史光谱和大气数据的基础上，建立了地表反射率参考与实时气溶胶估算模型；并结合现有反射率基法定标模型实现了资源一号02C(ZY-1 02C)、资源三号(ZY-3)和高分一号(GF-1)卫星多个遥感器的辐射定标。采用星地同步实测数据和常规外场定标方法对获取的定标系数进行验证，结果表明：基于类似敦煌场的稳定目标再分析资料可实现多源遥感器的辐射定标；定标后的辐亮度与基于实测数据反演的辐亮度平均差异小于5.0%，且与常规外场定标结果总体精度相近。该方法可用于多源卫星遥感器在轨辐射性能日常检测，并为定标系数修订提供参考。