基于多级靶标的航空多光谱相机绝对辐射定标

基于场地的绝对辐射定标是航空遥感数据定量化应用的重要保障手段,如何降低外场测量环境及各种测量误差的影响、提高定标结果的稳定性和精度是航空相机定标的关键。利用2020年12月26日—28日在云南普洱定标场布设的5种不同反射率的灰阶靶标,采用反射率基法对机载Lecia DMCⅢ航空多光谱相机连续进行3次辐射定标试验。在飞机飞越定标场上空的同时,获取地表反射率、大气参数和试验场内各采样点的几何信息,利用MODerate resolution atmospheric TRANsmission(MODTRAN)5.2.1大气辐射传输模型得到遥感器入瞳处各波段的辐亮度,然后结合影像选定区域的平均DN值,分别采用单点法、两点法和多点法计算得到不同的定标系数。通过系统对比不同方法得到的定标结果并分析各种误差源,提出了一种基于多级靶标多次观测的航空多光谱相机外场高精度绝对辐射定标的方法,各波段的定标不确定度分别为7.24%(蓝)、6.20%(绿)、5.35%(红)和4.68%(近红外)。为了验证辐射定标的结果,通过反射率反演的方法来验证不同方法计算得到的定标系数的合理性;利用单点法、两点法和多点法得到不同的定标系数,基于Atmospheric/Topographic Correction for Airborne Imagery(ATCOR 4)大气校正软件对试验场内的多种典型地物进行大气校正;将反演的地表反射率与实测地物反射率进行对比验证。结果表明:多级靶标和短期多次试验对于提高定标精度非常关键,5%、20%和60%灰阶靶标单点定标法和单次多点定标法的定标精度相对最差,40%灰阶靶标单点定标法和两点法的定标误差明显减小,多次多点法的定标精度相对较高,三类方法平均相对误差分别为10%、5.43%和3.18%。本文提出的基于多级靶标多次试验的航空多光谱相机定标方法,降低了单点法、两点法及单次试验定标的不确定性,对于今后航空相机的外场高精度定标及航空数据的定量化应用具有较高的参考价值。