基于SeaWiFS对月观测数据的月球辐照度模型分析

由于月表没有风和流水的侵蚀,月球的反射特性十分稳定,非常适合作为传感器辐射特性监视和定标的参考光源。基于地基对月观测数据,研究人员提出月球辐照度模型。然而现有的模型精度有限,难以满足高精度的应用需求。基于SeaWiFS对月观测数据,对月球反射特性的影响因子以及现有的ROLO和MT2009这两种月球辐照度模型进行分析,为进一步优化月球辐照度模型提供借鉴。

MODTRAN夜间辐亮度模式适用性分析与评估

MODTRAN(moderate resolution atmospheric transmission)的夜间辐亮度模式能够模拟夜间月球辐射传输,但是该模式中的月球辐照度模型在月相函数、月球反照率、日月距离以及地月距离的获取或计算方法上相对简略,导致月球辐照度模拟精度较低。利用扰动分析方法评价MODTRAN月球辐照度模型对月球模型参数的敏感性,结果表明影响MODTRAN月球辐照度模型精度的主要参数为地月距离、月相函数、月球反照率。为了分析MODTRAN月球辐照度模型适用范围,利用月球辐照度模型MT2009(Miller-Turner 2009)和SeaWiFS(sea-viewing wide field-of-view sensor)星上对月观测数据作为基准,对MODTRAN月球辐照度模型进行比较分析。结果显示:1)当波长大于0.675μm时,该模型模拟结果与2种辐射基准结果更为接近;2)月相角绝对值小于30°时,地月距离为390000 km处附近的相对差异小于10%;3)月相角绝对值大于30°时,远地点附近的相对差异更小,当月相角范围在-41°~-30°/30°~41°时,远地点处最大相对差异在10%左右。研究表明MODTRAN夜间辐亮度模式只有在有限几何条件下适宜开展微光遥感载荷定标工作,以此为基础,未来将对MODTRAN的月球辐照度模型进行改进以便将MODTRAN充分利用到微光遥感中。

月球目标监测风云二号静止气象卫星可见光辐射响应变化

月球的光度具有纪年级的稳定性,其辐照度可作为可见—近红外光谱辐射基准,基于此的月球辐射定标方法有望成为辐射定标的新方法之一。本文介绍一种利用月球目标作为稳定辐射定标源,结合月球辐照度模型,跟踪风云二号静止气象卫星遥感仪器可见光通道辐射响应变化的方法。通过轨道预报遴选出风云二号E星(FY-2E)的扫描辐射计2010年1月—2014年10月的对月观测数据,经过月球图像提取和筛选、月球照度模型计算、卫星观测月球照度模型计算、星—月—日距离校正等环节处理后,获取了FY-2E扫描辐射计可见光通道的辐射响应变化,并且与深对流云辐射定标方法进行了对比验证。主要结果:(1)利用月球辐射作为基准可有效监测遥感仪器可见光通道的辐射响应变化情况,通过线性回归分析发现FY-2E可见光通道的辐射响应总衰减率是9.2%,年衰减率为1.96%,95%置信区间的不确定度和稳定性指标分别为±0.79%和2.66,其结果与基于深对流云目标监测的仪器辐射响应结果相近;(2)FY-2E可见光通道较低的量化等级(6 bit)、杂散光影响等因素对利用月球进行辐射响应定标和跟踪监测有一定的影响;(3)FY-2E辐射响应除了衰减趋势,还存在周期性震荡的特点。基于月球目标的辐射定标方法能够有效监测卫星的辐射响应衰减,可作为星载遥感仪器辐射响应定标和检验的一种可靠手段,特别是针对卫星全生命周期的历史数据再定标,从而提高辐射定标精度。