基于辐射不变点的高光谱遥感传感器交叉定标方法

针对遥感影像数据处理中的辐射定标问题,关键在于精确获取辐射标定系数,以确保遥感影像像元亮度(DN)值与地表辐射值之间的准确对应。文章引入了地表矿物粉尘源调查卫星一等B级(EMIT L1B)数据,结合先前光谱成像仪器的经验和方法,提出了一套高光谱遥感传感器交叉定标的方法,基于多卫星数据和自动化程序完成了高光谱卫星定标系数的获取并提高了辐射不变点选取的准确性与效率。基于地表矿物粉尘源调查卫星(EMIT)与资源一号02D卫星数据采集交叉点,通过辐射不变点回归得到一套准确的定标系数。同时,引入了哨兵二号(Sentinel-2)数据选取辐射不变点,选取方法为通过自动化的程序对比两个光谱之间的相似度,该方法进一步提高了选点的高效性和可靠性。使用标准误差和相关系数评价标定后波段间的误差和相关性,其中最大标准误差低于0.008,145个波段相关系数大于0.90,证明了交叉定标方法能够获得高质量的反射率光谱曲线,对提高影像数据的准确性和可用性具有借鉴意义。

中巴地球资源02星CCD图像交叉定标与大气校正研究

利用LANDSAT-5的TM对CBERS-2的CCD 1-4波段进行交叉定标,得到了CCD 1-4波段的参考辐射定标系数,并对这组定标系数进行了验证.利用6S模型和同步气象资料,对CBERS-2的CCD数据,进行了大气校正和反射率反演.最后对CCD 1-4波段大气校正前后的反射率和归一化植被指数(NDVI)的变化进行了对比研究.发现大气校正后的CCD3和CCD4波段的地面反射率明显升高,大气校正后的CCD图像呈现出高植被覆盖区NDVI增大,低植被覆盖区NDVI减小的趋势.

中巴地球资源一号卫星CCD图像质量评价和交叉定标研究

使用定量分析方法评价了中巴地球资源卫星CCD相机遥感数据质量 ,在此基础上利用LANDSAT 7ETM +对CCD的对应波段进行交叉定标计算 ,得到了一组CCD的参考定标系数。在遥感数据质量评价研究中 ,使用统计分析方法计算得到了CCD相机图像数据的条纹强度 ;应用结构函数方法计算获得了CCD的噪声数据 ;通过功率谱计算 ,对比分析了CCD和LANDSAT 7ETM +对应波段图像空间纹理特征。该文通过交叉定标计算 ,得到了CCD相机前 4个波段的参考定标系数、动态范围和噪声等效反射率等参考指标 ,并对这组定标系数进行了验证 ,从验证结果中发现CCD1,2 ,3和LANDSAT 7ETM +对应波段反射率最大相差 1 98% ,最小0 0 3% ,平均差要低于 1 31% ,而波段 4最大也仅相差 4 4 1% ,平均差 3 0 2 % 。

中巴地球资源一号卫星红外多光谱扫描仪交叉定标方法研究

建立CBERS 1上搭载的红外多光谱扫描仪 (IRMSS)与FY 1C通道 4及Landsat 7上ETM +波段 6多星星载热红外遥感仪器交叉定标的算法模型 ,利用美国Landsat 7上搭载的ETM +红外通道 6和FY 1C通道 4分别对IRMSS热红外通道进行交叉定标 ,得到二组定标结果 .相同地标点对比分析结果表明 ,二个定标结果得到的目标点亮度温度相对偏差为 1.2K ;IRMSS交叉定标结果与Landsat 7ETM +热红外通道在轨定标结果独立样本对比分析结果 ,均方根偏差为 1.6K .

北京一号小卫星多光谱遥感器交叉定标

北京一号小卫星是我国第一颗实用型对地观测小卫星。针对北京一号小卫星多光谱遥感器缺乏完整的光谱响应函数这一问题,改进了常规的'反射率法'交叉定标,在没有遥感器光谱响应函数的情况下提出一种较实用的光谱匹配因子计算方法。使用SPOT4/HRVIR2,Landsat5/TM和Terra/MODIS三种卫星遥感器共5组图像对北京一号小卫星多光谱遥感器进行交叉定标,初次得到北京一号小卫星多光谱遥感器的绝对辐射定标系数。通过对定标结果的误差分析,交叉辐射定标结果的误差约为8%~9%,略低于基于一般辐射定标5%~7%的定标要求,考虑到北京一号小卫星多光谱遥感器没有完整的光谱响应函数,定标结果是可以接受的。

高分一号卫星相机的辐射交叉定标研究

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。

利用EOS/MODIS交叉定标FY1D/VIRR可见光-近红外通道

以EOS/MODIS的星上定标结果为标准,采用交叉定标方法标定FY1D/VIRR的可见光-近红外通道。先获得两个传感器的配对通道,然后利用6S模式计算出他们的匹配因子,根据EOS/MODIS的观测敦煌辐射校正场扫描计数值和星上定标结果以及它和FY1D/VIRR的匹配因子计算出FY1D/VIRR同时观测敦煌辐射校正场时的表观辐亮度和表观反射率,最后将得到的表观辐亮度和表观反射率与FY1D/VIRR观测敦煌辐射校正场的计数值进行比较,就得到了FY1D/VIRR通道的绝对定标系数。将本次定标结果与敦煌场地定标试验的定标结果比较,定标结果一致性较好,并可用于对发射前定标偏差进行校正。

基于高光谱资料对FY-1C/1D气象卫星进行交叉定标

介绍了利用AQUA卫星高光谱AIRS资料对FY-1C、FY-1D气象卫星热红外通道进行交叉定标的方法及定标结果。首先利用卫星轨道预报软件预报出AQUA与FY-1C以及AQUA与FY-1D卫星交叉点,再对交叉区域卫星资料进行像元投影和像元匹配,像元匹配包括时间、观测角度、环境均匀性等检验。以AIRS探测结果作为辐射基准,利用其观测值和FY-1卫星热红外通道光谱响应函数进行光谱匹配,最终得到FY-1卫星热红外通道的准真值并与FY-1卫星的业务产品进行比较分析。对FY-1C、FY-1D两年多卫星资料进行多次交叉比对,结果表明FY-1C通道4比AIRS观测亮温低1.3K左右,通道5低3.6K左右;而FY-1D通道4比AIRS观测亮温低0.3K左右,通道5低3.6K左右。这个准真值与FY-1观测的计数值进行再定标得到新的定标系数。

CBERS-02 WFI的辐射交叉定标及其对植被指数的作用

本文以MOD IS作为参考传感器,对CBERS-02星上的WFI传感器进行辐射交叉定标,得到WFI两个波段TOA辐亮度、表观反射率的增益与计数值偏移量,两个波段的计数值偏移量分别为42和21个DN左右。利用定标结果计算图像上另一均匀区的表观反射率,与MOD IS反演的表观反射率比较验证。WFI与MOD IS第1波段的表观反射率相差3.6%,第2波段相差-3.6%。检验结果说明,本文得到辐射交叉定标系数的精度能满足定量化应用的要求。为了说明辐射定标对植被指数的影响,本文选择5个实验区,比较分析了实验区图像辐射定标前后的NDVI。当WFI的DN值扣除定标得到的数字计数值偏移量后,DN值的NDVI与表观反射率的二次非线性拟合度可达99%。另外,WFI辐射定标前后的NDVI、RVI与MOD IS反演的NDVI、RVI的比较分析说明,WFI辐射定标后表观反射率值的植被指数与MOD I反演植被指数较接近,而且两个传感器RVI的差异小于NDVI的差异。

针对GF-1遥感影像的基于影像与基于辐射传输模型的两种交叉定标方法比较

"高分一号"配置了4台16m分辨率多光谱宽幅(WFV)相机,组合观测幅宽达到800km。为了将其应用于定量遥感,需要对其进行精确的辐射定标。目前针对高分一号卫星有两种交叉定标方法,都在传统方法的基础上进行了改进。一种是基于影像的交叉定标方法(image-based),另一种是基于辐射传输模型和二向反射分布函数的交叉定标方法(RTM-BRDF)。本文采用这两种方法对高分一号(GF-1)的4个相机进行辐射定标,并对这两种方法进行了对比分析,发现对于WFV2和WFV3这两个近似星下点成像相机,image-based方法可以得到精度较高的辐射定标系数,而对于WFV1和WFV4这两个非星下点成像相机来说,RTM-BRDF方法得到的定标系数精度较高。因此,最终将两种方法结合给出GF-1 4个相机最终的定标系数。

HJ-1B卫星IRS传感器热红外通道交叉定标

以TERRA卫星中分辨率成像光谱仪(MODIS)传感器热红外通道的星上定标结果为标准,采用交叉定标方法获取HJ-1B卫星红外多光谱相机(IRS)传感器热红外通道定标系数。首先,获取两个传感器的对应通道,利用MODTRAN模拟光谱响应、观测角、大气条件和温度变化对匹配因子的影响,然后确定此研究只考虑对应通道的波谱响应和地表温度差异,并计算出不同地表温度下匹配因子的变化趋势。选择7次不同时间双星同步观测青海湖区域的图像作为交叉定标数据,根据MODIS的辐射亮度和匹配因子计算出IRS传感器热红外通道的辐射亮度,最后,将得到的辐射亮度和DN值进行线性回归,获得IRS热红外通道的定标系数。将此次定标结果与HJ-1B卫星IRS传感器热红外通道星上4次黑体定标结果进行比较,定标结果一致性较好。

风云三号气象卫星红外分光计在轨交叉定标精度监测系统

为了满足定量遥感对红外探测仪器定标精度监测的需求，采用风云三号气象卫星红外分光计（IRAS）与国际基准红外高光谱探测仪器进行交叉比对的方法，建立了FY-3C气象卫星红外分光计与高光谱仪器IASI的在轨交叉定标精度监测系统．通过对2014年一年的IRAS观测数据的定标精度监测和分析，结果显示，IRAS与IASI的相关系数均在O．98以上，通道1和18的定标偏差最大，分别为-3．7K和2．1K，通道9和16也有超过1K的偏差，其他通道的平均偏差均在1K以内．地表观测通道8、9、18、19、20由于受卫星观测时空变化频繁的影响偏差标准差较大，在1．5～3K左右，其他通道观测误差稳定性较好，均在1．5K以内．通道2、3、4，1O～13的定标偏差随目标亮温变化趋势不明显，通道14～20定标偏差随目标亮温变化趋势最强，最低和最高目标亮温对应的定标偏差之间的差别最大可达到5K．定标偏差的时间序列分析表明大部分通道的定标偏差在一年的时间内保持稳定，变化幅度不超过O．3K；通道15、19、20的定标偏差变化幅度约为1K，通道1、14、16、17、18定标偏差一年的变化范围达到2～4K．总之，在轨交叉定标精度监测系统为实时监测定标精度的变化提供了有效工具，为诊断仪器性能和改进定标方案提供了参考依据．

海洋水色遥感交叉定标精度分析与仿真

交叉定标是解决海洋水色遥感器在轨高频次、业务化绝对辐射定标问题的重要手段,为了研究交叉定标方法对定标精度的影响,文章介绍了基于谱段匹配和光谱重构两种交叉定标方法并分析其影响因素。仿真方案针对我国"海洋一号"系列卫星海洋水色水温扫描仪(COCTS)可见近红外谱段交叉定标,结合国际典型参考遥感器光谱响应特性,基于实测水体光谱反射率数据,对比了在不同水体反射特性、大气条件及遥感器光谱响应下两种交叉定标模型引入的误差。仿真结果表明:光谱重构法交叉定标精度总体上优于谱段匹配法,参考遥感器光谱分辨率为5nm时,光谱重构法模型引入误差小于0.05%,对比结果为海洋水色遥感器交叉定标方法选择提供支持。

“环境一号”B星热红外通道星上定标与交叉定标研究

文章以"环境一号"B星(HJ-1B)发射前实验室定标为基础,分析了HJ-1B红外相机的星上定标系统功能。利用2009年3次星上黑体定标数据对HJ-1B热红外通道进行星上定标,以青海湖不同时相的美国TERRA卫星MODIS传感器31通道(MODIS-31)数据对HJ-1B热红外通道进行交叉定标,得到了准确的定标系数,最后对两种定标方法进行误差对比分析,为实时准确的获取HJ-1B热红外通道定标系数提供方法借鉴。

海洋一号C/D卫星在轨交叉定标设计

为了满足定量遥感对海洋水色遥感仪器定标精度定期监测的需求,提出海洋一号(HY-1)C/D卫星在星上配置具备高光谱分辨率与高辐射定标精度的定标光谱仪的设计方法,实现对同一卫星平台载荷设备的交叉定标。根据交叉定标基本原理,给出HY-1C/D卫星在轨实现交叉定标的流程设计,指出星上定标光谱仪作为参考遥感器需要满足的设计要求,并从工程实际角度对在轨交叉定标精度进行了预估。结果表明:在轨同平台交叉定标设计能够有效提升光学遥感器之间的交叉定标精度。

环境卫星CCD传感器场地辐射定标与交叉定标的比较

利用2009年8月敦煌定标场实测光谱数据和大气参数数据,采取反射率定标法,获得环境卫星CCD传感器的定标系数。同时,利用LANDSAT-5的TM影像对环境卫星CCD传感器进行交叉定标。通过对比两组定标结果,并比较其与中国资源卫星应用中心公布的定标系数之间的差异,验证定标系数的可靠性。结果表明,交叉定标与场地定标的差异在10%以内,可以作为实时替代定标的方法,同时环境卫星CCD传感器各波段自运行以来存在3.4%～6.7%的退化。

高光谱成像仪交叉定标技术研究及应用

针对高光谱成像仪的在轨定标,提出三种交叉定标技术方案,分析了时相匹配、视场匹配、光谱匹配和几何匹配等交叉定标过程中的关键单元技术,结合HJ-1A/HSI、EO-1/Hyperion等开展了交叉定标算法模型验证。通过这三种技术方案的应用,与场地定标相结合,将有利于提高在轨定标的频次、快速校验场地定标系数,有效提升高光谱数据的定量化应用水平。

基于图像模拟的HJ星CCD相机交叉定标

针对同一HJ-1星的两台CCD相机,提出基于图像模拟的交叉辐射定标方法:通过建立两台CCD相机图像DC值的数学关系,以获取地面目标图像的已定标的CCD为标准对未同时获取图像的待定标的CCD进行交叉定标,得到了2008年10月A2CCD和B2CCD的定标系数.利用贡格尔场野外实验数据和敦煌场的MODIS数据对定标系数进行真实性检验,并对该方法的主要误差来源进行了分析.结果表明,交叉定标具有较高的精度和可信度,可以在保证定标精度的同时,提高定标的频次.

第4l届国际气象卫星协调组织会议和第14次国际卫星交叉定标会议简介

1概况 2013年7月8—12日，在日本筑波召开了第41届国际气象卫星协调组织（CGMS）会议，7月15—16日在日本东京召开了第14次国际卫星交叉定标（GSICS）执委会会议。

基于Terra/MODIS数据的HJ-1B/CCD1交叉定标方法研究

交叉辐射定标是国际上新近发展起来的一种无场地定标方法,它的应用弥补了场地定标成本较高、定标参数更新周期较长的不足。对于我国2008年发射的环境与灾害监测预报小卫星CCD数据而言,探索交叉辐射定标方法的适用性,对及时发现传感器辐射性能的变化,促进CCD遥感数据的定量化应用具有重要意义。本研究以辐射定标精度较高的Terra/MODIS数据为参考,分别使用光线匹配法(RM)和辐射传输模型方法(RTM)对HJ-1B/CCD1数据进行交叉辐射定标,并与相同条件下进行的场地定标结果比较。实验结果表明,使用这两种方法获取的CCD1的第2、3、4波段的定标结果与场地定标结果差异较小,只有第1波段定标结果与场地定标结果差异相对较大,这证明了交叉辐射定标方法的有效性。另外,虽然RTM方法考虑了参考传感器和待定标传感器光谱响应和观测几何的差异,但是由于RTM方法会受到所使用的6S模型本身的误差以及输入的大气参数、地表参数测量误差的影响,该方法并不总是优于RM方法。