CN112665829B - 一种光学遥感卫星的波段间定标方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种光学遥感卫星的波段间定标方法，包括：确定光学遥感卫星各相机各波段间定标精度；在地面定标场测量光学遥感卫星相机的全色波段以及多光谱各波段的地表真实反演辐亮度值；针对每个所述地表真实反演辐亮度值，量测对应光学遥感卫星影像像元的表观辐亮度值，并计算地表真实反演辐亮度值与对应表观辐亮度值的线性关系；基于各所述线性关系确定各波段间的线性斜率误差。本发明公开的光学遥感卫星的波段间定标方法，能够实现光学遥感卫星的波段间定标。

Description

一种光学遥感卫星的波段间定标方法
技术领域
本发明属于航天技术领域，尤其涉及一种光学遥感卫星的波段间定标方法。
背景技术
光学遥感卫星在轨期间，针对辐射定标，国内外学者主要是利用卫星-地面定标场同步测量数据，获取卫星相机的全色波段与多光谱各波段的真实反演辐亮度值与表观辐亮度值线性关系，进而求取各波段的绝对定标系数，以进行卫星数据的绝对辐射校正。而针对遥感卫星波段间的定标，尚未查找到有效文献与著作。
遥感卫星波段间的定标旨在获取辐射定标后，各波段绝对定标结果是否精确，能否达到业务系统使用要求，不仅可对单波段辐射定标结果进行评价，还可针对整星相机各波段间辐射标定后关系是否符合相机实验室要求。
发明内容
本发明要解决的技术问题为:提供一种光学遥感卫星的波段间定标方法，以获取不同波段绝对定标测量结果的比率值关系。
为了解决上述技术问题，本发明公开了一种光学遥感卫星的波段间定标方法，其中，所述方法包括：
确定光学遥感卫星各相机各波段间定标精度；
在地面定标场测量光学遥感卫星相机的全色波段以及多光谱各波段的地表真实反演辐亮度值；
针对每个所述地表真实反演辐亮度值，量测对应光学遥感卫星影像像元的表观辐亮度值，并计算地表真实反演辐亮度值与对应表观辐亮度值的线性关系；
基于各所述线性关系确定各波段间的线性斜率误差。
可选的，所述确定光学遥感卫星各相机各波段间定标精度的步骤，包括：
进行大气气象参数同步测量、典型地物及靶标光谱反射率同步测量，得到同步测量数据；
对所述同步测量数据进行预处理；
根据辐射定标流程算法，对预处理后的所述同步测量数据进行计算，得到相机的绝对辐射定标系数；
基于多次定标得到的相机绝对辐射定标系数、MODIS辐亮度比较验证结果，确定相机的绝对辐射定标精度。
可选的，在所述在地面定标场测量光学遥感卫星相机的全色波段以及多光谱各波段的地表真实反演辐亮度值的步骤之前，所述方法还包括：
判断所述相机的绝对辐射定标精度是否满足预设条件；
在满足预设条件的情况下，执行所述在地面定标场测量光学遥感卫星相机的全色波段以及多光谱各波段的地表真实反演辐亮度值的步骤。
可选的，在所述进行大气气象参数同步测量、典型地物及靶标光谱反射率同步测量，得到同步测量数据的步骤之前，所述方法还包括：
根据任务特点及需求制定外场辐射定标试验方案，其中，所述试验方案中包括：成像计划、试验日程、场地要求、仪器设备校准方案、靶标布设方案；
根据所述试验方案对定标场地进行实地勘探考察，选取合适的区域完成灰阶靶标的布设；
对实验所需的太阳光度计、光谱辐射计、参考板进行定标检测。
可选的，在所述对实验所需的太阳光度计、光谱辐射计、参考板进行定标检测的步骤之后，所述方法还包括：
建立光学遥感规划成像、太阳高度数据、地物光谱数据、气象信息、定位信息的同步测量机制，以实现星地同步获取光学遥感卫星数据、地面各测量数据的联动机制。
可选的，地表真实反演辐亮度值与对应表观辐亮度值的线性关系可通过如下公式表示：
L'i＝(Li+Lbias)*K*Ki
其中，L'i为i波段的等效辐亮度值，Li为地表反射率反演得到的真实辐亮度值，Lbias为理论线性值的偏差，K为理论线性的斜率，Ki为理论线性斜率偏差。
本发明具有以下优点：
本发明实施例公开了一种光学遥感卫星的波段间定标方法，基于光学遥感卫星-地面定标场同步测量数据，在地面定标场测量光学遥感卫星相机的全色波段以及多光谱各波段的地表真实反演辐亮度值，通过量测对应光学遥感卫星影像像元的表观辐亮度值，建立地表真实反演辐亮度值与相应表观辐亮度值的线性关系，获得各波段间的线性斜率误差，实现光学遥感卫星的波段间定标，通过波段间定标可反应不同波段绝对定标测量结果的比率值关系。
附图说明
图1为本发明实施例的一种光学遥感卫星的波段间定标方法的步骤流程图；
图2为本发明实施例的又一种光学遥感卫星的波段间定标方法的步骤流程图。
具体实施方式
下面根据具体的实施例，结合附图针对本发明进行详细说明。应当理解，此处所述的具体实施例仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明中基于光学遥感卫星-地面定标场同步测量数据，测量卫星相机的全色波段地表真实反演辐亮度值与表观辐亮度值线性关系，多光谱各波段的真实反演辐亮度值与表观辐亮度值线性关系，求取各波段间线性斜率误差。波段间定标反应不同波段绝对定标测量结果的比率值关系，基于此理念设计出如下述各实施例中所示的光学遥感卫星的波段间定标方法。
图1为本发明实施例提供的一种光学遥感卫星的波段间定位方法的步骤流程图。
本发明实施例的光学遥感卫星的波段间定标方法包括如下步骤：
步骤101：确定光学遥感卫星各相机各波段间定标精度。
本步骤中评判光学遥感卫星各相机各波段间定标精度,应用于卫星的在轨辐射标定。
一种可选地确定光学遥感卫星各相机各波段间定标精度的步骤，包括以下子步骤：
子步骤一：进行大气气象参数同步测量、典型地物及靶标光谱反射率同步测量，得到同步测量数据；
子步骤二：对所述同步测量数据进行预处理；
子步骤三：根据辐射定标流程算法，对预处理后的所述同步测量数据进行计算，得到相机的绝对辐射定标系数；
子步骤四：基于多次定标得到的相机绝对辐射定标系数、MODIS辐亮度比较验证结果，确定相机的绝对辐射定标精度。
MODIS(Moderate-resolution Imaging Spectroradiometer，中分辨率成像光谱仪)是搭载在TERRA和AQUA卫星上的一个重要的传感器,是卫星上唯一将实时观测数据通过x波段向全世界直接广播,并可以免费接收数据并无偿使用的星载仪器。
在一种可选地实施例中，在进行大气气象参数同步测量、典型地物及靶标光谱反射率同步测量，得到同步测量数据的步骤之前，还包括如下子步骤：
子步骤五：根据任务特点及需求制定外场辐射定标试验方案，其中，所述试验方案中包括：成像计划、试验日程、场地要求、仪器设备校准方案、靶标布设方案；
子步骤六根据所述试验方案对定标场地进行实地勘探考察，选取合适的区域完成灰阶靶标的布设；
子步骤七：对实验所需的太阳光度计、光谱辐射计、参考板进行定标检测。
在对实验所需的太阳光度计、光谱辐射计、参考板进行定标检测的步骤之后，方法还可以包括：子步骤八：建立光学遥感规划成像、太阳高度数据、地物光谱数据、气象信息、定位信息的同步测量机制，以实现星地同步获取光学遥感卫星数据、地面各测量数据的联动机制。
步骤102：在地面定标场测量光学遥感卫星相机的全色波段以及多光谱各波段的地表真实反演辐亮度值。
本发明实施例中，基于光学遥感卫星在轨期间，测量各相机各波段辐亮度值。
在一种可选地实施例中，在在地面定标场测量光学遥感卫星相机的全色波段以及多光谱各波段的地表真实反演辐亮度值的步骤之前，还包括如下步骤：
判断相机的绝对辐射定标精度是否满足预设条件；在满足预设条件的情况下，执行在地面定标场测量光学遥感卫星相机的全色波段以及多光谱各波段的地表真实反演辐亮度值的步骤。
预设条件可设定为大于预设精度阈值。
步骤103：针对每个地表真实反演辐亮度值，量测对应光学遥感卫星影像像元的表观辐亮度值，并计算地表真实反演辐亮度值与对应表观辐亮度值的线性关系。
其中，地表真实反演辐亮度值与对应表观辐亮度值的线性关系可通过如下公式表示：
L'i＝(Li+Lbias)*K*Ki
其中，L'i为i波段的等效辐亮度值，Li为地表反射率反演得到的真实辐亮度值，Lbias为理论线性值的偏差，K为理论线性的斜率，Ki为理论线性斜率偏差。
步骤104：基于各线性关系确定各波段间的线性斜率误差。
所建立的各线性关系，能够反应不同波段绝对定标测量结果的比率值关系，达到光学遥感卫星辐射检校验证的要求。
本发明实施例公开了一种光学遥感卫星的波段间定标方法，基于光学遥感卫星-地面定标场同步测量数据，在地面定标场测量光学遥感卫星相机的全色波段以及多光谱各波段的地表真实反演辐亮度值，通过量测对应光学遥感卫星影像像元的表观辐亮度值，建立地表真实反演辐亮度值与相应表观辐亮度值的线性关系，获得各波段间的线性斜率误差，实现光学遥感卫星的波段间定标，通过波段间定标可反应不同波段绝对定标测量结果的比率值关系。
图2为本发明实施例提供的又一种光学遥感卫星的波段间定位方法的步骤流程图。
下面结合附图2对本发明的具体实施方式进行进一步的详细描述，定位方法整体可分为如下三部分：
第一部分：光学遥感卫星任务规划，同步准备地面定标场测量仪器及布设靶标。
首先根据任务特点及需求制定了外场辐射定标试验方案，明确了成像计划、试验日程、场地要求、仪器设备校准方案、靶标布设方案等内容，根据试验方案对定标场地进行实地勘探考察，选取合适的区域完成灰阶靶标的布设，同时对参试的太阳光度计、光谱辐射计、参考板等定标检测，确保仪器状态正常，以上准备工作完成后开展了卫星规划观测、大气气象参数同步测量、典型地物及靶标光谱反射率同步测量。
第二部分：对同步测量数据质量检查完成地面数据预处理，然后根据辐射定标流程算法计算出相机的绝对辐射定标系数，最后结合多次定标结果统计分析及MODIS辐亮度比较验证等完成绝对辐射定标精度分析评估。
第三部分：建立地表真实反演辐亮度值(真值)与相应表观辐亮度值的数学模型，获得各波段间的线性斜率误差。
定标后地表反射率反演可得到的真实辐亮度值(真值)与等效辐亮度间关系具体可通过以下公式得到：
L'i＝(Li+Lbias)*K*Ki
其中，L'i为i波段的等效辐亮度值，Li为地表反射率反演得到的真实辐亮度值(真值)，通过测量地表反射率反演得到，Lbias为理论线性值的偏差，K为理论线性的斜率，Ki为理论线性斜率偏差。
本实施例提供的光学遥感卫星的波段间定标方法，评判光学遥感卫星各相机各波段间定标精度,应用于卫星的在轨辐射标定。基于光学遥感卫星-地面定标场同步测量数据，建立地表真实反演辐亮度值(真值)与相应表观辐亮度值的数学模型，获得各波段间的线性斜率误差，该设计可应用于光学遥感卫星在轨辐射标定检校。反应不同波段绝对定标测量结果的比率值关系，达到光学遥感卫星辐射检校的要求。
需要说明的是，以上说明仅是本发明的优选实施方式，应当理解，对于本领域技术人员来说，在不脱离本发明技术构思的前提下还可以做出若干改变和改进，这些都包括在本发明的保护范围内。
本发明说明书中未作详细描述的内容属于本领域技术人员的公知技术。

Claims (5)

1.一种光学遥感卫星的波段间定标方法，其特征在于，所述方法包括：
确定光学遥感卫星各相机各波段间定标精度；
在地面定标场测量光学遥感卫星相机的全色波段以及多光谱各波段的地表真实反演辐亮度值；
针对每个所述地表真实反演辐亮度值，量测对应光学遥感卫星影像像元的表观辐亮度值，并计算地表真实反演辐亮度值与对应表观辐亮度值的线性关系；
基于各所述线性关系确定各波段间的线性斜率误差；
地表真实反演辐亮度值与对应表观辐亮度值的线性关系通过如下公式表示：
L'i＝(Li+Lbias)*K*Ki
其中，L'i为i波段的表观辐亮度值，Li为地表反射率反演得到的地表真实反演辐亮度值，Lbias为理论线性值偏差，K为理论线性斜率，Ki为理论线性斜率误差。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述确定光学遥感卫星各相机各波段间定标精度的步骤，包括：
进行大气气象参数同步测量、典型地物及靶标光谱反射率同步测量，得到同步测量数据；
对所述同步测量数据进行预处理；
根据辐射定标流程算法，对预处理后的所述同步测量数据进行计算，得到相机的绝对辐射定标系数；
基于多次定标得到的相机绝对辐射定标系数、MODIS辐亮度比较验证结果，确定相机的绝对辐射定标精度。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，在所述在地面定标场测量光学遥感卫星相机的全色波段以及多光谱各波段的地表真实反演辐亮度值的步骤之前，所述方法还包括：
判断所述相机的绝对辐射定标精度是否满足预设条件；
在满足预设条件的情况下，执行所述在地面定标场测量光学遥感卫星相机的全色波段以及多光谱各波段的地表真实反演辐亮度值的步骤。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，在所述进行大气气象参数同步测量、典型地物及靶标光谱反射率同步测量，得到同步测量数据的步骤之前，所述方法还包括：
根据任务特点及需求制定外场辐射定标试验方案，其中，所述试验方案中包括：成像计划、试验日程、场地要求、仪器设备校准方案、靶标布设方案；
根据所述试验方案对定标场地进行实地勘探考察，选取合适的区域完成灰阶靶标的布设；
对实验所需的太阳光度计、光谱辐射计、参考板进行定标检测。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，在所述对实验所需的太阳光度计、光谱辐射计、参考板进行定标检测的步骤之后，所述方法还包括：
建立光学遥感规划成像、太阳高度数据、地物光谱数据、气象信息、定位信息的同步测量机制，以实现星地同步获取光学遥感卫星数据、地面各测量数据的联动机制。
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