遥感图像双角度偏振大气校正仪

研制了一种双角度偏振大气校正仪航空样机用于卫星遥感图像数据的定量化。该仪器通过时间同步和空间覆盖的探测方式获取被校正图像对应的角度、光谱、偏振三个维度的大气信息,实现气溶胶和水汽的高精度参数的反演;将反演获取的大气参数作为输入条件,利用辐射传输模型进行遥感图像的高精度大气校正。仪器采用天底（0°）和前向（55°）两个方向观测,具有8个探测波段,覆盖可见到短波红外（0.49~2.25μm）波段,其中5个波段具备偏振探测能力;采用高精度一体化结构设计保证各偏振探测通道的视场重合精度,降低偏振探测目标不一致引起的偏振测量误差。实验室定标和测试结果表明,偏振波段的视场重合度优于95%,偏振测量精度优于1%（偏振度DoLP=0.3）,满足仪器设计指标要求。

多角度偏振浊度计中扫描机构的设计

多角度偏振浊度计是一种利用了多角度散射和偏振测量技术的大气气溶胶测量仪器。核心扫描机构的设计是浊度计能否获取高精度大气气溶胶参数的关键。根据浊度计测量要求,选择了扫描机构实现方案,讨论了关键要求的实现方法,完成了扫描机构的设计并进行了验证。

环境减灾二号A/B卫星大气校正仪数据处理方法及初步在轨评估

环境减灾二号A/B卫星大气校正仪作为首个成功在轨运行的扫描型同时偏振遥感器,其技术原理和数据处理方法均有别于以往的在轨遥感器。文章在简要介绍大气校正仪原理的基础上,系统阐述了其数据预处理、大气参数反演和大气校正方法,评估和展示了部分在轨应用效果。在轨初步评估结果显示:基于大气校正仪L1级数据反演的气溶胶光学厚度(AOD)和水汽柱浓度(CWV)数据与全球气溶胶自动观测网(AERONET)数据的偏差落在期望误差(EE)范围内的比例分别为68.62%和95.39%,且与对应的中等分辨率成像光谱仪(MODIS)产品空间分布具有较好的一致性;空间同步覆盖的16 m相机多光谱数据校正前后图像清晰度和纹理特征均提升明显,地表反射率校正精度满足应用需求,初步显示了大气校正仪在气溶胶监测和大气校正等方面的应用潜力。

环境减灾二号A/B卫星大气校正仪设计与验证

大气校正仪搭载于环境减灾二号A/B卫星,采用同时偏振探测技术,通过穿轨扫描的方式同步获取与16 m相机相同观测区域内的光谱、偏振信息,通过数据融合反演气溶胶光学厚度、水汽柱浓度等大气参数,进而实现16 m相机图像的高精度大气校正。文章介绍了大气校正仪探测原理及系统构成、性能测试及定标结果,并展示了在轨应用结果。测试结果表明:环境减灾二号A/B卫星大气校正仪信噪比分别优于57.2 dB和57.5 dB,辐射定标不确定分别优于4.32%和4.37%,经大气校正后的16 m相机图像质量提升明显,满足仪器设计指标要求。

星载“偏振交火”传感器设计及初步在轨应用

针对近地表细颗粒物含量的卫星遥感精度问题,系统提出了“偏振交火”的卫星遥感策略和模型,开发了高精度偏振扫描仪(POSP)和多角度偏振成像仪(DPC)双偏振载荷套件,装载在大气环境监测卫星上并成功发射。本文在介绍“偏振交火”原理的基础上,系统论述了载荷工程的实现方法和在轨应用方法,初步展示和评估了在轨应用效果。在轨初步应用结果显示:双偏振载荷间能够实现稳定交火工作,视场匹配精度优于0.077 POSP像元;基于L1级数据初步开展了双偏振载荷间的辐射和偏振交叉定标/验证,共有波段拟合优度(R2)分别达到0.999和0.993;基于“偏振交火”载荷观测数据融合反演的近地表PM_(2.5)与地基网络监测结果的相关性为0.684,偏差落在期望误差(EE)范围内的比例为88.36%。初步在轨结果达到了预期应用目标,显示了“偏振交火”方案在气溶胶污染监测方面的应用潜力。

卫星PSAC载荷陆地观测中气溶胶和地表参数的信息量分析

针对卫星载荷大气校正仪分系统PSAC在陆地上空气溶胶反演领域的应用需求,基于最优化反演框架,引入信息量和后验误差分析方法,讨论了不同观测模式下气溶胶和地表参数的信号自由度(DFS)的观测角度依赖性,给出了气溶胶和地表参数的后验误差。在此基础上,分析了气溶胶和地表参数的DFS随光学厚度(AOD)和地表反射率的变化趋势。研究表明:1)不同的观测几何下,气溶胶参数总的DFS有很大差异,反演气溶胶参数的最优散射角范围是140°~180°;2)任意观测角度,细粒子为主的细模柱浓度v_(0)^(f),粗粒子为主的气溶胶柱浓度v_(0)^(f)和v_(0)^(c)能被反演出来,谱分布部分参数以及折射指数部分参数在大散射角能被反演获得;3)对不同AOD和地表反射率下参数的DFS分析,偏振信息的增加有助于亮地表下气溶胶参数的反演,增加短波红外波段能提升在AOD高值条件下对地表参数的获取能力。

基于星载偏振交火模式的气溶胶层高被动遥感成像反演信息量分析

为探究高精度偏振扫描仪(POSP)在偏振交火模式下紫外波段对气溶胶层高(ALH)的探测能力,基于最优估计理论和信息量分析方法,分析了紫外和近紫外波段模拟仿真数据对ALH的灵敏度,并进一步讨论了不同观测组合对ALH信息量和后验误差的影响。研究结果表明:拓展的紫外波段是卫星遥感ALH反演的重要信息源,进一步增加380 nm偏振探测后,ALH的信息自由度(DFS)提高了0.06~0.26,同时后验误差降低了5~30个百分点;联合近紫外410 nm探测信息后,ALH反演后验误差额外降低了7~10个百分点,尤其增加了标高H较低时ALH的反演信息量;观测信息对标高的敏感度随着卫星观测散射角的增大而逐渐降低;粗模态主导的气溶胶、裸土地表相较细模态主导的气溶胶、植被地表来说提供的ALH信息量更少。总体来说,虽然ALH信息量受到气溶胶类型影响表现出了一些差异,但是不同气溶胶类型间ALH信息量受地表类型和偏振测量等的影响通常是相似的。