CN108226059A - 一种卫星高光谱co2探测仪在轨辐射定标方法 - Google Patents

一种卫星高光谱co2探测仪在轨辐射定标方法 Download PDF

Info

Publication number
CN108226059A
CN108226059A CN201711285284.3A CN201711285284A CN108226059A CN 108226059 A CN108226059 A CN 108226059A CN 201711285284 A CN201711285284 A CN 201711285284A CN 108226059 A CN108226059 A CN 108226059A
Authority
CN
China
Prior art keywords
photosensitive pixel
dark background
observation
background data
data
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201711285284.3A
Other languages
English (en)
Other versions
CN108226059B (zh
Inventor
毕研盟
杨忠东
王倩
蔺超
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
National Satellite Meteorological Center
Original Assignee
Individual
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Individual filed Critical Individual
Priority to CN201711285284.3A priority Critical patent/CN108226059B/zh
Publication of CN108226059A publication Critical patent/CN108226059A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN108226059B publication Critical patent/CN108226059B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N21/25—Colour; Spectral properties, i.e. comparison of effect of material on the light at two or more different wavelengths or wavelength bands
    • G01N21/27—Colour; Spectral properties, i.e. comparison of effect of material on the light at two or more different wavelengths or wavelength bands using photo-electric detection ; circuits for computing concentration
    • G01N21/274—Calibration, base line adjustment, drift correction

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Image Processing (AREA)

Abstract

本发明提供一种卫星高光谱CO2探测仪在轨辐射定标方法，包括：S1，基于对目标高光谱CO2探测仪各不同观测模式下的单模式在轨观测，建立感光像元与不感光像元间暗背景定量关系；S2，基于不感光像元的科学观测暗背景数据，利用感光像元与不感光像元间暗背景定量关系，计算各感光像元的科学观测暗背景数据分量；S3，从各感光像元原始科学观测数据中扣除所述科学观测暗背景数据分量，获取感光像元的暗背景修正观测数据；S4，基于感光像元的暗背景修正观测数据，通过调用高光谱CO2探测仪的在轨定标模型，计算所述目标高光谱CO2探测仪的有效入瞳辐射值。本发明能够有效提高高光谱CO2探测仪暗背景校正精度，从而有效提高在轨定标的精度。

Description

一种卫星高光谱CO2探测仪在轨辐射定标方法
技术领域
本发明涉及遥感定标技术领域，更具体地，涉及一种卫星高光谱CO2探测仪在轨辐射定标方法。
背景技术
二氧化碳(CO2)是地球大气中最重要的温室气体成分之一，在全球气候变化当中扮演重要角色。为对大气中二氧化碳进行精确探测，我国成功发射了碳卫星，碳卫星通过对弱CO2吸收带(1.6μm)、强CO2吸收带(2.06μm)以及O2-A吸收带(0.76μm)的观测光谱进行高精度的CO2浓度定量反演，最高分辨率可达0.03nm，在约15nm的范围内，具有1000多个通道。
在平台和指向反射镜的配合下，碳卫星高光谱CO2探测仪具备天底、耀斑和目标3种科学观测模式，以及太阳定标、灯定标和暗场定标等多种定标模式。由于遥感大气CO2需要达到1-4ppm的精度，这对在轨辐射定标提出了极高的要求。
卫星在轨运行后，由于外界环境的变化，尤其是温度的变化，造成的暗信号漂移、非线性效应等，会对辐射定标精度产生严重的影响，因此，仪器在轨后，精确的辐射定标成为高光谱遥感数据预处理工作的重要技术点，是精确反演CO2浓度的基础。
发明内容
为了克服上述问题或者至少部分地解决上述问题，本发明提供一种卫星高光谱CO2探测仪在轨辐射定标方法，用以有效提高高光谱CO2探测仪暗背景校正精度，从而有效提高在轨定标的精度。
本发明提供一种卫星高光谱CO2探测仪在轨辐射定标方法，包括： S1，基于对目标高光谱CO2探测仪各不同观测模式下的单模式在轨观测，建立各所述不同观测模式下感光像元与不感光像元间暗背景定量关系；S2，基于所述不感光像元的科学观测暗背景数据，根据所述感光像元与不感光像元间暗背景定量关系，计算各所述感光像元的科学观测暗背景数据分量；S3，由各所述感光像元的原始科学观测数据中扣除所述科学观测暗背景数据分量，获取各所述感光像元的暗背景修正观测数据；S4，基于所述感光像元的暗背景修正观测数据，通过调用高光谱CO2探测仪的在轨定标模型，计算所述目标高光谱CO2探测仪的有效入瞳辐射值。
其中，所述S1的步骤进一步包括：S11，对所述目标高光谱CO2探测仪分别单独实施各所述不同观测模式下的多轨暗背景观测，获取各所述不同观测模式下不感光像元的单模式暗背景数据和各感光像元的单模式暗背景数据；S12，分别建立各所述感光像元的单模式暗背景数据与所述不感光像元的单模式暗背景数据的定量关系，获取所述感光像元与不感光像元间暗背景定量关系。
其中，步骤S11中所述获取各所述不同观测模式下不感光像元的单模式暗背景数据的步骤进一步包括：获取各所述不同观测模式下多个不同不感光像元的单模式暗背景数据，并对所述多个不同不感光像元的单模式暗背景数据求平均，获取不感光像元平均暗背景数据；相应的，所述S12的步骤进一步包括：分别建立各所述感光像元的单模式暗背景数据与所述不感光像元平均暗背景数据的定量关系，获取所述感光像元与不感光像元间暗背景定量关系。
其中，所述S2的步骤进一步包括：S21，获取科学观测模式下各所述不感光像元的科学观测暗背景数据，并对各所述不感光像元的科学观测暗背景数据求平均，获取不感光像元科学平均暗背景数据；S22，以所述不感光像元科学平均暗背景数据替换所述不感光像元平均暗背景数据，代入所述感光像元与不感光像元间暗背景定量关系，分别求取每个所述感光像元的科学观测暗背景数据分量。
其中，所述S12的步骤进一步包括：根据暗背景计算精度需求，分别建立各所述感光像元的单模式暗背景数据与所述不感光像元平均暗背景数据的线性定量关系；或者，分别建立各所述感光像元的单模式暗背景数据与所述不感光像元平均暗背景数据的非线性定量关系。
其中，建立各所述感光像元的单模式暗背景数据与所述不感光像元平均暗背景数据的线性定量关系如下：
式中，表示第i个空间感光像元在第j个通道上的单模式暗背景数据，表示不感光像元平均暗背景数据，Ci,j和Di,j表示感光像元与不感光像元间暗背景定量关系系数。
其中，所述感光像元与不感光像元间暗背景定量关系系数进一步通过最小二乘法获取。
其中，步骤S4中所述高光谱CO2探测仪的在轨定标模型进一步具体采用如下6阶多项式定标模型：
式中，Radiance表示有效入瞳辐射值，Ck表示多项式定标系数，表示第i个空间感光像元在第j个通道上的暗背景修正观测数据。
其中，各所述不同观测模式进一步具体包括：星下点观测模式、耀斑观测模式、目标观测模式、太阳定标模式和灯定标模式。
其中，所述目标高光谱CO2探测仪进一步具体采用光谱维为500、空间维为256的面阵探测器，以所述面阵探测器中间240个空间维作为所述感光像元，均匀选取所述面阵探测器两端中每端8列空间维的6 个像元作为所述不感光像元。
本发明提供的一种卫星高光谱CO2探测仪在轨辐射定标方法，通过区分观测模式开展暗背景信号校正，能够有效消除多模式统一定量关系引入的误差，提高暗背景校正精度，且不同模式下的定量关系可根据需要进行更新，处理方式灵活。同时采用高阶多项式定标模型，能够充分考虑仪器非线性响应，相比线性定标，定标精度更高。
附图说明
图1为本发明实施例一种卫星高光谱CO2探测仪在轨辐射定标方法的流程图；
图2为本发明实施例一种高光谱CO2探测仪感光像元与不感光像元分布示意图；
图3为本发明实施例一种建立感光像元与不感光像元间暗背景定量关系的流程图；
图4为本发明实施例一种利用感光像元与不感光像元间暗背景定量关系计算感光像元的科学观测暗背景数据分量的流程图；
图5为本发明实施例另一种卫星高光谱CO2探测仪在轨辐射定标方法的流程图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
作为本发明实施例的一个实施例，本实施例提供一种卫星高光谱CO2探测仪在轨辐射定标方法，参考图1，为本发明实施例一种卫星高光谱CO2探测仪在轨辐射定标方法的流程图，包括：
S1，基于对目标高光谱CO2探测仪各不同观测模式下的单模式在轨观测，建立各所述不同观测模式下感光像元与不感光像元间暗背景定量关系；
S2，基于各所述不感光像元的科学观测暗背景数据，根据所述感光像元与不感光像元间暗背景定量关系，计算各所述感光像元的科学观测暗背景数据分量；
S3，由各所述感光像元的原始科学观测数据中扣除所述科学观测暗背景数据分量，获取各所述感光像元的暗背景修正观测数据；
S4，基于所述感光像元的暗背景修正观测数据，通过调用高光谱CO2探测仪的在轨定标模型，计算所述目标高光谱CO2探测仪的有效入瞳辐射值。
上述步骤S1可以理解为，针对近红外谱段高光谱分辨率CO2遥感仪器，在搭载目标高光谱CO2探测仪的卫星在轨运行后，对目标高光谱CO2探测仪开展各种单独观测模式的多轨观测，以区分观测模式计算目标高光谱CO2探测仪中感光像元和不感光像元的暗背景信号。在一个实施例中，各所述不同观测模式进一步具体包括：星下点观测模式、耀斑观测模式、目标观测模式、太阳定标模式和灯定标模式。
然后针对各不同观测模式下获取的感光像元和不感光像元的暗背景信号，根据实际应用需求，建立每一种观测模式下，每个感光像元暗背景信号分别与不感光像元暗背景信号的定量关系，即建立不同观测模式下感光像元与不感光像元间暗背景定量关系。
其中可选的，所述目标高光谱CO2探测仪进一步具体采用如图2 所示的高光谱CO2面阵探测仪。参考图2，为本发明实施例一种高光谱CO2探测仪感光像元与不感光像元分布示意图，图中面阵探测仪的光谱维为500、空间维为256，空间维中仅以所述面阵探测器中间240 个空间维作为所述感光像元，均匀选取所述面阵探测器两端中每端8 列空间维的6个像元作为所述不感光像元。图2所示面阵两侧的阴影像元为不感光像元，由图2可见，面阵的两个端头处每端都均匀分布有6个不感光像元，两端加起来共12个不感光像元。
其中可选的，所述S1的进一步处理步骤参考图3，为本发明实施例一种建立感光像元与不感光像元间暗背景定量关系的流程图，包括：
S11，对所述目标高光谱CO2探测仪分别单独实施各所述不同观测模式下的多轨暗背景观测，获取各所述不同观测模式下不感光像元的单模式暗背景数据和各感光像元的单模式暗背景数据。
可以理解为，本步骤首先提取卫星在轨每一种观测模式下的暗背景信号观测。卫星遥感大气CO2需要多种观测模式，每一种观测模式由于地球、卫星、太阳三者的空间位置不同，导致高光谱仪器光机、探测器温度变化规律并不相同，这些规律在实验室测试环境下也不可能完全准确地测出，需要开展卫星不同观测模式下的整轨暗背景观测，并提取出探测器面阵边缘不感光像元和感光像元上的暗背景。
在搭载目标高光谱CO2探测仪的卫星在轨运行后，分别单独实施各观测模式下的连续多轨暗背景观测，包括对感光像元的暗背景观测数据采集和不感光像元的暗背景观测数据采集，获取各个单独的观测模式下分别对应的感光像元暗背景数据和不感光像元暗背景数据，即不感光像元的单模式暗背景数据和各感光像元的单模式暗背景数据。以光照区一轨天底观测为例，执行天底观测时，指向镜遮挡进光口，此时整个探测器为暗背景响应，提取探测器上不感光像元的暗背景数据，以及此观测模式下感光像元的暗背景数据。
S12，分别建立各所述感光像元的单模式暗背景数据与所述不感光像元的单模式暗背景数据的定量关系，获取所述感光像元与不感光像元间暗背景定量关系。
可以理解为，在根据上述步骤获取各个单独观测模式下感光像元和不感光像元的暗背景信号之后，可以根据大量的观测数据建立感光像元暗背景数据与不感光像元暗背景数据之间的定量关系。处于探测器边缘处的不感光像元反映了探测器温度变化造成的暗背景漂移，对每一个感光像元暗背景值，分别建立其与不感光像元暗背景信号的定量关系，获取感光像元与不感光像元间暗背景定量关系，该定量关系中包含每一个感光像元与不感光像元的暗背景定量关系。
在一个实施例中，步骤S11中所述获取各所述不同观测模式下不感光像元的单模式暗背景数据的步骤进一步包括：获取各所述不同观测模式下多个不同不感光像元的单模式暗背景数据，并对所述多个不同不感光像元的单模式暗背景数据求平均，获取不感光像元平均暗背景数据；
相应的，所述S12的步骤进一步包括：分别建立各所述感光像元的单模式暗背景数据与所述不感光像元平均暗背景数据的定量关系，获取所述感光像元与不感光像元间暗背景定量关系。
可以理解为，根据上述实施例的步骤S11中，为消除噪音响应，在提取目标高光谱CO2探测仪的不感光像元单模式观测数据时，针对各个单独的观测模式，均提取多个不同不感光像元的暗背景观测数据。以上述面阵探测仪为例，提取探测仪上12个不感光像元的暗背景观测数据。
然后针对各个不同单独观测模式，分别对该观测模式下的多个不同不感光像元的暗背景数据按下式求取平均值，获取不感光像元平均暗背景数据：
式中，表示不感光像元平均暗背景数据，DNn表示第n个不感光像元的暗背景观测数据，N表示观测的不感光像元的总个数。
以光照区一轨天底观测为例，提取探测仪上12个不感光像元的暗背景观测数据值，并对该12个不感光像元暗背景数据求取均值，得到如下平均响应：
相应的，在步骤S12中，对每一个感光像元暗背景值，分别建立其与上述不感光像元平均暗背景数据的定量关系，获取感光像元与不感光像元间暗背景定量关系，此处定量关系中包含每一个感光像元暗背景值与上述不感光像元平均暗背景数据的定量关系。
其中可选的，所述S12的步骤进一步包括：根据暗背景计算精度需求，分别建立各所述感光像元的单模式暗背景数据与所述不感光像元平均暗背景数据的线性定量关系；或者，分别建立各所述感光像元的单模式暗背景数据与所述不感光像元平均暗背景数据的非线性定量关系。
可以理解为，在实际应用中，在利用单独观测模式下的感光像元暗背景数据和不感光像元的暗背景数据建立二者间定量关系时，可以根据暗背景计算精度要求，确定建立二者间的线性定量关系或者非线性定量关系。
在一个实施例中，建立各所述感光像元的单模式暗背景数据与所述不感光像元平均暗背景数据的线性定量关系如下：
式中，表示第i个空间感光像元在第j个通道上的单模式暗背景数据，表示不感光像元平均暗背景数据，Ci,j和Di,j表示感光像元与不感光像元间暗背景定量关系系数。
在另一个实施例中，所述感光像元与不感光像元间暗背景定量关系系数进一步通过最小二乘法获取。
可以理解为，若根据实际应用需要获知，建立各感光像元的单模式暗背景数据与不感光像元平均暗背景数据的线性定量关系即能满足精度需求，则对于每一种单独观测模式，按上式建立每一个感光像元的单模式暗背景数据与不感光像元平均暗背景数据的线性定量关系。
具体将实际观测到的感光像元暗背景观测数据，以及根据上述实施例计算获取的不感光像元平均暗背景数据代入上述线性定量关系式，通过最小二乘法计算获取式中的感光像元与不感光像元间暗背景定量关系系数。
应当理解的是，对于每一种观测模式，均包含与感光像元个数对应的上述定量关系式，以及对应组数的上述定量关系系数。如对于上述实施例的光照区一轨天底观测模式，240个感光像元即对应240个感光像元暗背景数据与不感光像元平均暗背景数据的线性定量关系，以及240组感光像元与不感光像元间暗背景定量关系系数。同样的，对于耀斑观测模式和所有其他观测模型都可以得到相应的多个线性定量关系和多组定量关系系数。
上述步骤S2可以理解为，在根据步骤S1获取感光像元与不感光像元间暗背景定量关系的基础上，再对目标高光谱CO2探测仪进行科学观测，获取科学观测原始数据。科学观测模式下，指向镜指向地球，天底模式指向星下点位置，耀斑模式则指向洋面反射太阳光的区域。科学观测模式下的观测值，不感光像元仍然是接收不到能量的，其响应代表了探测器本底暗背景值；感光像元则接收能量，其响应代表暗背景值和能量响应的叠加。
对于卫星下传的每一种观测模式下的CO2遥感数据，在区分出科学观测类型的同时，还需提取探测仪边缘处不感光像元的暗背景数据值，以获取感光像元在科学观测暗背景数据。具体对目标高光谱CO2探测仪实施科学观测，提取探测仪边缘不感光像元的暗背景数据，即不感光像元的科学观测暗背景数据。然后，以不感光像元的科学观测暗背景数据替换上述感光像元与不感光像元间暗背景定量关系式中的单模式在轨观测不感光像元暗背景数据，利用定量关系式中的关系系数，求取科学观测模式下各感光像元的暗背景数据分量。
其中可选的，所述S2的进一步处理步骤参考图4，为本发明实施例一种利用感光像元与不感光像元间暗背景定量关系计算感光像元的科学观测暗背景数据分量的流程图，包括：
S21，获取科学观测模式下各所述不感光像元的科学观测暗背景数据，并对各所述不感光像元的科学观测暗背景数据求平均，获取不感光像元科学平均暗背景数据。
可以理解为，在科学观测模式下，获取各不感光像元的暗背景数据，根据各个不感光像元的科学观测暗背景数据求取平均值，获取不感光像元科学平均暗背景数据。即，对于目标高光谱CO2探测仪中共 N个不感光像元，对科学观测模式下各个不感光像元的暗背景数据按下式求取不感光像元科学平均暗背景数据：
式中，表示不感光像元科学平均暗背景数据，DN1n表示第n 个不感光像元的科学观测暗背景数据，N表示观测的不感光像元的总个数。
S22，以所述不感光像元科学平均暗背景数据替换所述不感光像元平均暗背景数据，代入所述感光像元与不感光像元间暗背景定量关系，分别求取每个所述感光像元的科学观测暗背景数据分量。
可以理解为，对于步骤S21中计算获取的不感光像元科学平均暗背景数据，以及上述实施例建立的感光像元与不感光像元间暗背景定量关系，根据所处的观测模式，用不感光像元科学平均暗背景数据代替感光像元与不感光像元间暗背景定量关系式中的不感光像元平均暗背景数据，利用感光像元与不感光像元间暗背景定量关系式中已知的关系系数，计算获取科学观测模式下每个感光像元的暗背景数据分量。
即对于不感光像元科学平均暗背景数据按下式计算感光像元的科学观测暗背景数据分量：
式中，表示第i个空间感光像元在第j个通道上的科学观测暗背景数据分量，表示不感光像元科学平均暗背景数据，Ci,j和 Di,j表示感光像元与不感光像元间暗背景定量关系系数，其取值根据上述感光像元与不感光像元间暗背景定量关系为已知。
上述步骤S3可以理解为，在科学观测模式下，感光像元的响应数据为暗背景响应数据和能量响应数据的叠加，在根据步骤S2计算获取感光像元的科学观测暗背景数据分量的基础上，从科学观测模式下感光像元的原始观测数据中扣除感光像元的科学观测暗背景数据分量，得到科学观测模式下经暗背景校正的探测仪响应值，即获取各感光像元的暗背景修正观测数据。
具体采用下式进行感光像元响应中暗背景分量的扣除：
式中，表示第i个空间感光像元在第j个通道上的暗背景修正观测数据，表示第i个空间感光像元在第j个通道上的原始科学观测数据，表示第i个空间感光像元在第j个通道上的科学观测暗背景数据分量。
上述步骤S4可以理解为，在根据步骤S3计算获取各感光像元的暗背景修正观测数据的基础上，根据实际应用精度需求，调用预先建立的高光谱CO2探测仪在轨定标模型，将感光像元的暗背景修正观测数据代入在轨定标模型，计算目标高光谱CO2探测仪的有效入瞳辐射值，完成目标高光谱CO2探测仪的在轨辐射定标。
其中可选的，步骤S4中所述高光谱CO2探测仪的在轨定标模型进一步具体采用如下6阶多项式定标模型：
式中，Radiance表示有效入瞳辐射值，Ck表示多项式定标系数，表示第i个空间感光像元在第j个通道上的暗背景修正观测数据。
可以理解为，碳卫星高光谱CO2探测仪具体采用如上6阶多项式定标模型，将校正后的值代入该6阶多项式定标模型，利用已建模型中的已知定标系数，计算获取目标入瞳辐射值，完成辐射定标处理。采用高阶多项式定标模型，可以有效处理探测器在宽动态范围内的非线性响应，精度更高。
本发明实施例提供的一种卫星高光谱CO2探测仪在轨辐射定标方法，通过区分观测模式开展暗背景信号校正，能够有效消除多模式统一定量关系引入的误差，提高暗背景校正精度，且不同模式下的定量关系可根据需要进行更新，处理方式灵活。同时采用高阶多项式定标模型，能够充分考虑仪器非线性响应，相比线性定标，定标精度更高。
为了进一步说明本发明技术方案，本实施例提供如图5所示的控制流程，图5为本发明实施例另一种卫星高光谱CO2探测仪在轨辐射定标方法的流程图。图中首先开展卫星在轨每一种观测模式下的暗背景信号观测，建立探测器焦面上不感光像元平均响应和每一个感光像元暗背景定量关系。而后，对搭载目标高光谱CO2探测仪的卫星开展科学观测，获取不感光像元科学观测暗背景数据，并通过前面建立的感光像元与不感光像元暗背景响应的定量计算关系，得到各感光像元的暗背景值。再然后根据该暗背景值对感光像元的原始科学观测值进行暗背景校正，并根据暗背景校正后的科学观测数据，利用高光谱CO2探测仪高阶多项式定标模型，计算得到最终的辐射值。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种卫星高光谱CO2探测仪在轨辐射定标方法，其特征在于，包括：
S1，基于对目标高光谱CO2探测仪各不同观测模式下的单模式在轨观测，建立各所述不同观测模式下感光像元与不感光像元间暗背景定量关系；
S2，基于所述不感光像元的科学观测暗背景数据，根据所述感光像元与不感光像元间暗背景定量关系，计算各所述感光像元的科学观测暗背景数据分量；
S3，由各所述感光像元的原始科学观测数据中扣除所述科学观测暗背景数据分量，获取各所述感光像元的暗背景修正观测数据；
S4，基于所述感光像元的暗背景修正观测数据，通过调用高光谱CO2探测仪的在轨定标模型，计算所述目标高光谱CO2探测仪的有效入瞳辐射值。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述S1的步骤进一步包括：
S11，对所述目标高光谱CO2探测仪分别单独实施各所述不同观测模式下的多轨暗背景观测，获取各所述不同观测模式下不感光像元的单模式暗背景数据和各感光像元的单模式暗背景数据；
S12，分别建立各所述感光像元的单模式暗背景数据与所述不感光像元的单模式暗背景数据的定量关系，获取所述感光像元与不感光像元间暗背景定量关系。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤S11中所述获取各所述不同观测模式下不感光像元的单模式暗背景数据的步骤进一步包括：获取各所述不同观测模式下多个不同不感光像元的单模式暗背景数据，并对所述多个不同不感光像元的单模式暗背景数据求平均，获取不感光像元平均暗背景数据；
相应的，所述S12的步骤进一步包括：分别建立各所述感光像元的单模式暗背景数据与所述不感光像元平均暗背景数据的定量关系，获取所述感光像元与不感光像元间暗背景定量关系。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述S2的步骤进一步包括：
S21，获取科学观测模式下各所述不感光像元的科学观测暗背景数据，并对各所述不感光像元的科学观测暗背景数据求平均，获取不感光像元科学平均暗背景数据；
S22，以所述不感光像元科学平均暗背景数据替换所述不感光像元平均暗背景数据，代入所述感光像元与不感光像元间暗背景定量关系，分别求取每个所述感光像元的科学观测暗背景数据分量。
5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述S12的步骤进一步包括：
根据暗背景计算精度需求，分别建立各所述感光像元的单模式暗背景数据与所述不感光像元平均暗背景数据的线性定量关系；或者，分别建立各所述感光像元的单模式暗背景数据与所述不感光像元平均暗背景数据的非线性定量关系。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，建立各所述感光像元的单模式暗背景数据与所述不感光像元平均暗背景数据的线性定量关系如下：
式中，表示第i个空间感光像元在第j个通道上的单模式暗背景数据，表示不感光像元平均暗背景数据，Ci,j和Di,j表示感光像元与不感光像元间暗背景定量关系系数。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述感光像元与不感光像元间暗背景定量关系系数进一步通过最小二乘法获取。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S4中所述高光谱CO2探测仪的在轨定标模型进一步具体采用如下6阶多项式定标模型：
式中，Radiance表示有效入瞳辐射值，Ck表示多项式定标系数，表示第i个空间感光像元在第j个通道上的暗背景修正观测数据。
9.根据权利要求1-8中任一所述的方法，其特征在于，所述不同观测模式进一步具体包括：星下点观测模式、耀斑观测模式、目标观测模式、太阳定标模式和灯定标模式。
10.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述目标高光谱CO2探测仪进一步具体采用光谱维为500、空间维为256的面阵探测器，以所述面阵探测器的中间240个空间维作为所述感光像元，均匀选取所述面阵探测器两端中每端8列空间维的6个像元作为所述不感光像元。
CN201711285284.3A 2017-12-07 2017-12-07 一种卫星高光谱co2探测仪在轨辐射定标方法 Active CN108226059B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201711285284.3A CN108226059B (zh) 2017-12-07 2017-12-07 一种卫星高光谱co2探测仪在轨辐射定标方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201711285284.3A CN108226059B (zh) 2017-12-07 2017-12-07 一种卫星高光谱co2探测仪在轨辐射定标方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN108226059A true CN108226059A (zh) 2018-06-29
CN108226059B CN108226059B (zh) 2020-05-15

Family

ID=62653897

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201711285284.3A Active CN108226059B (zh) 2017-12-07 2017-12-07 一种卫星高光谱co2探测仪在轨辐射定标方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN108226059B (zh)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111721734A (zh) * 2020-06-29 2020-09-29 中国科学院合肥物质科学研究院 一种用于高分五号卫星的红外甚高光谱分辨率探测仪在轨光谱定标方法
CN112284535A (zh) * 2020-09-15 2021-01-29 中国科学院上海技术物理研究所 渐进式在轨推扫式中短波红外成像光谱仪暗背景去除方法
CN112880828A (zh) * 2021-01-20 2021-06-01 中国科学院西安光学精密机械研究所 一种色散型成像光谱仪对月成像的暗电平校正方法
WO2023052608A1 (en) * 2021-10-01 2023-04-06 Trinamix Gmbh Multi single detector application specific spectrometer

Citations (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2004021050A3 (en) * 2002-08-29 2004-11-11 Kestrel Corp Hyperspectral imaging of the human retina
CN102540166A (zh) * 2011-12-05 2012-07-04 北京航空航天大学 一种基于优化算法的高光谱传感器交叉辐射定标方法
CN102788643A (zh) * 2012-07-13 2012-11-21 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 一种空间遥感光谱仪器在轨高精度光谱定标的方法
CN102879094A (zh) * 2012-09-28 2013-01-16 北京航空航天大学 一种成像光谱仪辐射定标精度对数据质量影响分析方法
JP2013036973A (ja) * 2011-07-12 2013-02-21 Seiko Epson Corp 検量線作成方法およびその装置、並びに目的成分検量装置
US20140022381A1 (en) * 2012-07-17 2014-01-23 Tetracam, Inc. Radiometric multi-spectral or hyperspectral camera array using matched area sensors and a calibrated ambient light collection device
CN104237869A (zh) * 2014-08-29 2014-12-24 中国资源卫星应用中心 一种基于高光谱载荷的多光谱载荷无场地交叉定标方法
CN104729535A (zh) * 2015-03-17 2015-06-24 航天东方红卫星有限公司 一种基于恒星的空间相机在轨绝对定标方法
CN104914424A (zh) * 2015-05-12 2015-09-16 中国科学院遥感与数字地球研究所 同时反演在轨高光谱传感器辐射及光谱定标参数的方法
CN106643796A (zh) * 2016-12-02 2017-05-10 北京空间机电研究所 一种基于在轨基准星的辐射定标方法
CN106871925A (zh) * 2016-12-29 2017-06-20 中国资源卫星应用中心 一种在轨综合动态调整的遥感卫星相对辐射定标处理方法
CN106908813A (zh) * 2017-04-28 2017-06-30 国家卫星气象中心 一种卫星遥感器辐射定标方法及装置
CN106940219A (zh) * 2017-02-15 2017-07-11 中国科学院遥感与数字地球研究所 一种在轨运行的宽波段卫星遥感器的光谱响应获取方法
WO2017160382A1 (en) * 2016-03-17 2017-09-21 Raytheon Company Ultraviolet led and phosphor based hyperspectral calibrator
CN107219497A (zh) * 2017-05-17 2017-09-29 武汉大学 用于大观测角传感器的交叉辐射定标方法及系统
CN107329189A (zh) * 2017-07-21 2017-11-07 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 光谱仪探测器无效像元筛选方法及辐射校正方法

Patent Citations (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2004021050A3 (en) * 2002-08-29 2004-11-11 Kestrel Corp Hyperspectral imaging of the human retina
JP2013036973A (ja) * 2011-07-12 2013-02-21 Seiko Epson Corp 検量線作成方法およびその装置、並びに目的成分検量装置
CN102540166A (zh) * 2011-12-05 2012-07-04 北京航空航天大学 一种基于优化算法的高光谱传感器交叉辐射定标方法
CN102788643A (zh) * 2012-07-13 2012-11-21 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 一种空间遥感光谱仪器在轨高精度光谱定标的方法
US20140022381A1 (en) * 2012-07-17 2014-01-23 Tetracam, Inc. Radiometric multi-spectral or hyperspectral camera array using matched area sensors and a calibrated ambient light collection device
CN102879094A (zh) * 2012-09-28 2013-01-16 北京航空航天大学 一种成像光谱仪辐射定标精度对数据质量影响分析方法
CN104237869A (zh) * 2014-08-29 2014-12-24 中国资源卫星应用中心 一种基于高光谱载荷的多光谱载荷无场地交叉定标方法
CN104729535A (zh) * 2015-03-17 2015-06-24 航天东方红卫星有限公司 一种基于恒星的空间相机在轨绝对定标方法
CN104914424A (zh) * 2015-05-12 2015-09-16 中国科学院遥感与数字地球研究所 同时反演在轨高光谱传感器辐射及光谱定标参数的方法
WO2017160382A1 (en) * 2016-03-17 2017-09-21 Raytheon Company Ultraviolet led and phosphor based hyperspectral calibrator
CN106643796A (zh) * 2016-12-02 2017-05-10 北京空间机电研究所 一种基于在轨基准星的辐射定标方法
CN106871925A (zh) * 2016-12-29 2017-06-20 中国资源卫星应用中心 一种在轨综合动态调整的遥感卫星相对辐射定标处理方法
CN106940219A (zh) * 2017-02-15 2017-07-11 中国科学院遥感与数字地球研究所 一种在轨运行的宽波段卫星遥感器的光谱响应获取方法
CN106908813A (zh) * 2017-04-28 2017-06-30 国家卫星气象中心 一种卫星遥感器辐射定标方法及装置
CN107219497A (zh) * 2017-05-17 2017-09-29 武汉大学 用于大观测角传感器的交叉辐射定标方法及系统
CN107329189A (zh) * 2017-07-21 2017-11-07 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 光谱仪探测器无效像元筛选方法及辐射校正方法

Non-Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
EVAN M. MANNING.ET: "Spectral calibration in hyperspectral sounders", 《PROC.OF SPIE》 *
JOHN T. WOODWARD.ET: "Hyperspectral Imager Characterization and Calibration", 《IGARSS》 *
王锐等: "高精度紫外探测器辐射定标系统", 《光学精密工程》 *
蔺超: "碳卫星高光谱CO_2探测仪发射前光谱定标", 《光学精密工程》 *

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111721734A (zh) * 2020-06-29 2020-09-29 中国科学院合肥物质科学研究院 一种用于高分五号卫星的红外甚高光谱分辨率探测仪在轨光谱定标方法
CN112284535A (zh) * 2020-09-15 2021-01-29 中国科学院上海技术物理研究所 渐进式在轨推扫式中短波红外成像光谱仪暗背景去除方法
CN112880828A (zh) * 2021-01-20 2021-06-01 中国科学院西安光学精密机械研究所 一种色散型成像光谱仪对月成像的暗电平校正方法
CN112880828B (zh) * 2021-01-20 2021-11-16 中国科学院西安光学精密机械研究所 一种色散型成像光谱仪对月成像的暗电平校正方法
WO2023052608A1 (en) * 2021-10-01 2023-04-06 Trinamix Gmbh Multi single detector application specific spectrometer

Also Published As

Publication number Publication date
CN108226059B (zh) 2020-05-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN108226059A (zh) 一种卫星高光谱co2探测仪在轨辐射定标方法
Peterson et al. Optical continuum and emission-line variability of Seyfert 1 galaxies
Sabbi et al. Hubble Tarantula Treasury Project. III. Photometric catalog and resulting constraints on the progression of star formation in the 30 Doradus region
US11635481B2 (en) Stellar atmospheric refraction measurement correction method based on collinearity of refraction surfaces
CN104299268B (zh) 一种高动态范围成像的火焰三维温度场重建方法
CN111368817B (zh) 一种基于地表类型进行热效应定量评价方法及系统
CN104729535B (zh) 一种基于恒星的空间相机在轨绝对定标方法
CN107092752A (zh) 一种基于光线追迹的光学相机仿真成像方法和系统
CN104359556B (zh) 一种用于宽带光谱成像系统的最优化训练样本选择方法
Thatte et al. Stellar dynamics observations of a double nucleus in M 83
Cairós et al. Mapping the properties of blue compact dwarf galaxies: integral field spectroscopy with PMAS
CN106706132B (zh) 一种用于海面太阳亮带内目标识别的红外探测装置及方法
CN104849220A (zh) 一种平面式文物光谱图像获取方法
Bernstein et al. Data reduction with the MIKE spectrometer
CN111458045A (zh) 一种基于焦面哈特曼波前传感器的大视场波前探测方法
CN112834051A (zh) 一种基于多光谱相机的辐射测温法
CN107588785A (zh) 一种考虑像点误差的星敏感器内外参数简化标定方法
CN111859695A (zh) 基于高分五号卫星紫外可见高光谱的大气污染成分反演方法
NL2010457A (en) Hartmann wavefront measuring instrument adapted for non-uniform light illumination.
Guillén-Climent et al. Estimating radiation interception in an olive orchard using physical models and multispectral airborne imagery
CN108489606A (zh) 一种应用于太阳观测的可调谐滤光器在线标定方法
CN110702228B (zh) 一种航空高光谱影像的边缘辐射校正方法
CN104537653A (zh) 星敏感器星像质心坐标和半径的高斯解析求解方法
CN107991282B (zh) 一种利用卫星分析大气Ring效应的方法及系统
CN102564453B (zh) 一种星敏感器光学系统的校正方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20230717

Address after: 100081 No. 46 South Main Street, Haidian District, Beijing, Zhongguancun

Patentee after: NATIONAL SATELLITE METEOROLOGICAL CENTER (NATIONAL CENTER FOR SPACE WEATHER)

Address before: National Satellite Meteorological Center, No.46, Zhongguancun South Street, Haidian District, Beijing 100081

Patentee before: Bi Yanmeng

TR01 Transfer of patent right