红外与激光工程
2023, 52(10): 20230108
1 地理信息工程国家重点实验室, 陕西 西安 710054
2 北京应用气象研究所, 北京 100029
地球的夜间微光信号强度是白天反射的可见光强度的百万分之一, 星载微光CCD成像载荷像元响应特性的微小变化将显著影响成像质量。 针对CCD推扫式载荷在轨响应特性的分析表明, 异常响应导致微光图像中出现多条强弱不一的沿轨亮线, 且具有数量时变性、 位置随机性和响应非线性的特征。 针对异常响应校正中无统一参考目标以及像元响应差异的非线性问题, 提出了一种空间域松弛匹配而辐射域严格映射的修正方法。 通过计算沿轨方向像元辐射均值的相对偏差, 利用直方图分析确定亮线检测阈值并实现自动检测。 在此基础上, 针对每一条亮线采取先建立参考辐射值、 后排序映射的方法实现亮线校正。 为验证算法效果, 分别选取包含海表、 沙漠、 湖冰、 大雾和冰川等5种典型均匀场景的微光观测数据进行测试。 测试结果表明, 校正处理后图像中亮线基本消失, 整体非均匀性相对改进44%、 强亮线非均匀性相对改进60%, 典型暗背景图像的信噪比由2提升至4.2。 该方法具有逐像元实时检测与校正的特点, 适用于无星上定标装置的推扫式CCD光学遥感卫星业务化辐射校正处理。
微光 非均匀性 辐射校正 Low light CCD CCD Nonuniformity Radiometric correction 光谱学与光谱分析
2023, 43(4): 1175
1 临沂大学资源环境学院(山东省水土保持与环境保育研究所), 山东 临沂 276000
2 华东师范大学地理科学学院, 崇明生态研究院, 地理信息科学教育部重点实验室, 上海 200241
目前, 无人机获取的多光谱遥感数据已被广泛应用于农业、 林业、 环境等领域的定量监测中。 然而, 现有的将多光谱遥感数据转换为地表反射率的方法, 仍然存在一定的缺陷, 如需要依赖地面参考板、 无法适应光照条件变化、 得到的结果不准确等, 从而影响了多光谱遥感数据定量化应用的效果。 为了解决该问题, 提出了一种可以利用无人机搭载的多光谱相机, 直接对地表反射率进行测量的新方法。 该方法具有非常强的适应能力, 即使在环境光照强度变化的条件下, 仍然能够得到准确的地表反射率。 其中, 如何利用倾斜状态下的光强传感器获取准确的太阳辐照度, 是需要解决的关键问题。 对此, 提出了一种利用两个或者更多朝向不同方向的光强传感器, 实现太阳直射和散射辐照度测量的新方法。 利用此方法即可将相机记录的数字量化(DN)值直接转换为地表反射率。 为了验证本方法的实际效果, 设计了具体的实验验证方案, 对不同日期不同光照条件下获取的无人机遥感数据进行验证。 实际测试结果表明: 利用该方法, 得到黑、 灰、 白三张参考板的反射率在5个多光谱(蓝、 绿、 红、 红边和近红外)波段中最大的平均绝对误差为3.34%, 其对应的标准差为2.11%; 三张参考板在所有波段中最大的平均绝对误差为2.94%, 其对应的标准差为1.84%。 由此可见, 在光照强度变化的条件下, 利用该方法实现地表反射率的准确测量是可行性的。 该方法极大地简化了无人机遥感数据转换为地表反射率的过程。 对多光谱无人机的设计, 以及无人机遥感数据的定量化应用, 都具有重要的参考价值。
无人机遥感 多光谱相机 地表反射率 辐射校正 太阳辐照度 UAV-based remote sensing Multispectral camera Land surface reflectance Radiometric calibration Solar irradiance 光谱学与光谱分析
2022, 42(5): 1581
1 吉林大学地球探测科学与技术学院,吉林 长春 130012
2 中国科学院空天信息创新研究院,北京 100094
敦煌校正场是我国最重要的辐射校正场,地面目标的方向反射特性是影响场地定标精度的重要参数。对于在什么情况下需要校正地表反射率及采用哪种双向反射分布函数(BRDF)进行校正,尚无明确的研究。由于中等分辨率成像光谱仪(MODIS)精度较高,对MODIS影像进行了分析。首先利用2020年9月敦煌场地6组不同测量时刻下的无人机多角度观测数据,分别以6种不同核函数组合方式建立36个不同的BRDF模型,针对不同观测角度下的MODIS影像,分别计算BRDF校正前和BRDF校正后的表观反射率;而后与卫星实测表观反射率进行相对偏差的比较。实验结果表明,以28°的观测角度为界,当观测角度大于28°时相对偏差较大,且BRDF校正对结果的影响较大;在所建立的BRDF模型中,采用接近卫星过境时刻测量的多角度观测数据所建立的BRDF模型校正效果更好;且基于Rossthick-Lidense、RossThick-LiSparseR和Rossthin-LisparseR这三种核函数组合方式的BRDF模型所计算的表观反射率与卫星观测值的相对偏差都比较小。
遥感 双向反射分布函数模型 反射率基法 敦煌辐射校正场 表观反射率 激光与光电子学进展
2022, 59(16): 1628005
1 中国科学院合肥物质科学研究院安徽光学精密机械研究所, 安徽 合肥 230031
2 中国科学技术大学, 安徽 合肥 230026
3 中国科学院通用光学定标与表征技术重点实验室, 安徽 合肥 230031
高精度的质心定位是基于单平行光管与分离式二维转台的几何定标方法的关键,但仪器的相对响应差异会影响质心定位精度。因此,提出了一种基于相对响应校正的质心定位精度提升方法,可有效地提升质心定位精度,进而提升几何定标精度。基于多角度偏振成像仪的实验室几何定标实验证明了所提方法的提升效果。提升效果在大视场区域中更为显著,最大几何定标精度约为0.1 pixel。最终,基于所提质心定位精度提升方法在实验室中获得了高精度的多角度偏振成像仪几何模型参数,模型拟合残差优于0.1 pixel。
几何光学 几何定标 多角度偏振成像仪 相对辐射校正 几何模型 光学学报
2022, 42(12): 1208001
1 吉林大学地球探测科学与技术学院,吉林 长春 130012
2 中国科学院空天信息创新研究院,北京 100094
3 中国气象局国家卫星气象中心,北京 100081
4 中国资源卫星应用中心,北京 100094
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。
遥感 敦煌辐射校正场 像元尺度 地表反射率 采样方法 采样准确度 激光与光电子学进展
2022, 59(10): 1028009