在轨绝对辐射定标方法及装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于卫星遥感应用领域，涉及一种应用于卫星的在轨绝对福射定标方法及 装置。
【背景技术】
[0002] 近年来，随着卫星遥感应用的深入，卫星遥感数据的定量化研究越来越受到重视， 而遥感定量应用的前提和关键在于卫星载荷的绝对福射定标。国际上常用的定标方法有： 反射前的实验室定标、在轨的星上定标、W及发射后利用场地目标的在轨定标方法等。目前 很多光学遥感卫星，均没有星上定标装置，而实验室定标系数，受发射过程振动的影响，精 度无法保障，因此，利用地面目标的在轨定标方法，是完成在轨卫星绝对福射标定的有效手 段。
[0003]W美国亚利桑那大学光学科学中也Slater教授为代表的科学家，提出了H种在 轨福射定标方法，分别是反射率法、福亮度法和福照度法。反射率法操作简单，在卫星过顶 时，同步测量地表反射率、大气消光特性及气象参数，根据大气传输模型M0DTRAN或6S，即 可计算出卫星入瞳福亮度。福照度法是对反射率法的一种改进方法，在计算过程中，利用地 面观测到的太阳福射漫总比，代替大气传输模型中关于气溶胶的假设，因此，精度比反射率 高。福亮度法是H种方法精度最高的，但是由于耗费大、测量过程中限制条件较多等因素， 很少被采用。
[0004] 采用福照度法进行光学遥感卫星的在轨福射定标，是国际上通行的做法，但是在 福照度法的计算过程中，由于大气传输模型中一些参数的假设，如大气模式和气溶胶模式 等，定标精度仍然有待提高。
[0005] 如何建立一种定标精度比现有定标模型更高的在轨福射定标模型，如何在处理地 面测量数据时，能够自动完成对大气参数的分析，选定最精确的大气模型参数，是现有技术 中需要解决的问题。
【发明内容】
[0006] 有鉴于此，为克服上述至少一个缺点，并提供下述至少一种优点。本发明公开了一 种在轨绝对福射定标方法及装置。
[0007] -方面，通过采用本发明简化了遥感卫星在轨绝对福射定标的大气参数处理过 程。
[0008] 另一方面，通过采用本发明可确定与实测大气条件最符合的大气传输模型，从而 提高了遥感卫星的在轨绝对福射定标精度。
[0009] 为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案为：
[0010] 本发明一方面公开了一种在轨绝对福射定标方法，包括W下步骤：
[0011] 根据地表太阳福照度数据，计算测量波段的大气透过率，并根据大气福射传输理 论，计算气溶胶的光学厚度；
[0012] 根据所述测量波段的大气光谱透过率确定MODTRAN模型的参数；
[0013] 根据选定的大气模型参数，W及卫星观测方位，采用确定参数的所述MODTRAN模 型，计算获取地面祀标-卫星路径上的大气光谱透过率；
[0014] 根据太阳-地面祀标路径上的大气光谱透过率、地表太阳福射漫总比和大气外太 阳光谱福照度数据，计算出祀标表面的总太阳福照度；
[0015] 根据地面祀标的双向反射分布函数、所述祀标表面的总太阳福照度、所述地面祀 标-卫星路径上的大气光谱透过率和卫星载荷光谱响应曲线，计算卫星入瞳福亮度。
[0016] 从卫星数字图像上查找各灰阶祀标的DN值，结合地面祀标对应的入瞳福亮度，确 定卫星载荷绝对定标系数。
[0017] 进一步的，所述气溶胶的光学厚度通过W下步骤获得：
[0018] 基于Bouguer-Lamber定律，根据观测到的太阳福照度数据，计算各观测波段上垂 直整层大气的光学厚度；
[0019]基于瑞利散射公式，根据大气压，计算无吸收气体波段上的瑞利散射厚度；
[0020] 根据无吸收气体波段上的大气总光学厚度和所述瑞利散射光学厚度，计算无吸收 其他波段上的气溶胶光学厚度。
[0021] 进一步的，所述根据所述测量波段的大气透过率确定MODTRAN模型的大气模式参 数，包括：
[0022] 根据太阳照射角度、所述气溶胶光学厚度，采用MODTRAN模型，计算太阳-地面祀 标路径上的大气光谱透过率；
[0023]W测量波段的大气光谱透过率为参考，比较所述MODTRAN模型计算出的大气光谱 透过率；
[0024] 根据所述测量波段的大气光谱透过率和所述MODTRAN模型计算出的大气光谱透 过率的均方根误差确定所述MODTRAN模型中的大气模式参数。
[00巧]进一步的，所述计算卫星入瞳福亮度，包括：
[0026] 根据所述祀标表面总太阳福照度、所述地面祀标-卫星路径上的大气光谱透过率 和光谱仪测量到的祀标双向反射分布函数，计算表观福亮度；
[0027] 采用卫星载荷光谱响应曲线对表观福亮度数据进行调制，计算出载荷响应波段范 围内的卫星入瞳福亮度。
[0028] 进一步的，所述确定卫星载荷绝对定标系数，包括：
[0029] 根据不同反射率祀标的所述卫星入瞳福亮度和所述DN值，根据下式采用最小二 乘法拟合，确定所述卫星载荷绝对定标系数，
[0030] DNt=A?Lt+DN。
[0031] 其中，Lt表示卫星入瞳处的福亮度，DNt表示Lt对应的卫星观测图像中的DN值，A 表示定标系数，DN。表示Lt等于零时卫星图像的本底值。
[0032] 本发明另一方面公开了一种在轨绝对福射定标装置，包括：
[0033] 光学厚度计算模块，用于根据地表太阳福照度数据，计算测量波段的大气透过率， 并根据大气福射传输理论，计算气溶胶的光学厚度；
[0034] 模型确定模块，根据所述测量波段的大气光谱透过率确定MODTRAN模型的参数；
[0035] 大气光谱透过率计算模块，用于根据选定的大气模型参数，W及卫星观测方位，采 用确定参数的所述MODTRAN模型，计算获取地面祀标-卫星路径上的大气光谱透过率；
[0036] 总太阳福照度计算模块，用于根据太阳-地面祀标路径上的大气光谱透过率、地 表太阳福射漫总比和大气外太阳光谱福照度数据，计算出祀标表面的总太阳福照度；
[0037] 卫星入瞳福亮度计算模块，根据地面祀标的双向反射分布函数、所述祀标表面的 总太阳福照度、所述地面祀标-卫星路径上的大气光谱透过率和卫星载荷光谱响应曲线， 计算卫星入瞳福亮度；
[0038] 定标系数确定模块，从卫星数字图像上查找各灰阶祀标的DN值，结合地面祀标对 应的入瞳福亮度，确定卫星载荷绝对定标系数。
[0039] 进一步的，所述光学厚度计算模块，基于Bouguer-Lamber定律，根据观测到的太 阳福照度数据，计算各观测波段上垂直整层大气的光学厚度；
[0040]基于瑞利散射公式，根据大气压，计算无吸收气体波段上的瑞利散射厚度；
[0041] 根据无吸收气体波段上的大气总光学厚度和所述瑞利散射光学厚度，计算无吸收 其他波段上的气溶胶光学厚度。
[0042] 进一步的，所述模型确定模块，根据太阳照射角度、所述气溶胶光学厚度，采用 MODTRAN模型，计算太阳-地面祀标路径上的大气光谱透过率；
[0043]W测量波段的大气光谱透过率为参考，比较所述MODTRAN模型计算出的大气光谱 透过率；
[0044] 根据所述测量波段的大气光谱透过率和所述MODTRAN模型计算出的大气光谱透 过率的均方根误差确定所述MODTRAN模型中的大气模式参数。
[0045] 进一步的，卫星入瞳福亮度计算模块，根据所述祀标表面总太阳福照度、所述地面 祀标-卫星路径上的大气光谱透过率和光谱仪测量到的祀标双向反射分布函数，计算表观 福亮度；
[0046] 采用卫星载荷光谱响应曲线对表观福亮度数据进行调制，计算出载荷响应波段范 围内的卫星入瞳福亮度。
[0047] 进一步的，所述定标系数确定模块，根据不同反射率祀标的所述卫星入瞳福亮度 和所述DN值，根据下式采用最小二乘法拟合，确定所述卫星载荷绝对定标系数，
[0048]DNt=A?Lt+DN〇
[0049] 其中，Lt表示卫星入瞳处的福亮度，DNt表示Lt对应的卫星观测图像中的DN值，A 表示定标系数，DN。表示Lt等于零时卫星图像的本底值。
[0050] 通过采用上述技术方案，本发明的所达到的有益效果为：
[0051] 采用本发明可简化遥感卫星在轨绝对福射定标的大气参数处理过程，并根据大气 实测参数与模型参数的自动对比分析，确定与实测大气条件最符合的大气模式，进而提高 遥感卫星的在轨绝对福射定标精度。
【附图说明】
[0052] 为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对本发明实施例描述中所 需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施 例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可W根据本发明实施 例的内容和该些附图获得