[发明专利]HJ-1A卫星超光谱成像仪在轨辐射定标方法

说明书

技术领域

本发明涉及航空遥感成像领域，尤指一种超光谱成像仪在轨辐射定标方法。

背景技术

同多光谱传感器相比，超光谱成像仪具有波段数目多，光谱分辨率高等特点。在对多光谱进行在轨辐射定标时，通常将地表、大气、观测几何及传感器各通道光谱响应函数输入辐射传输模型，依次得到各通道的定标系数。而超光谱成像仪的波段数目高达115个，如果分波段进行辐射定标计算，不仅工作量大，计算过程复杂，而且由于超光谱成像仪未能提供各通道光谱响应函数，传统的多光谱定标方法无法直接应用。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供一种新的辐射定标方法，实现了超光谱成像仪各通道的快速定标。

为实现上述目的，本发明的HJ-1A卫星超光谱成像仪在轨辐射定标方法，具体为：1)根据大气参数，将场地平均反射率重新采样成2.5nm间隔，并计算出2.5nm间隔的表观反射率曲线；2)利用超光谱成像仪各通道中心波长对表观反射率曲线进行插值，得到超光谱成像仪各通道等效表观反射率；3)根据各通道的相对光谱响应函数，计算超光谱成像仪各通道对应的表观辐亮度；4)根据场地位置，提取出超光谱成像仪图像各通道平均DN值；5)根据各通道平均DN值和各通道的表观辐亮度，计算得到各通道的表观辐亮度定标系数。

进一步，所述大气参数包括大气层半球反射率、大气吸收透过率、太阳入射方向大气散射透过率、卫星观测方向大气散射透过率和大气层自身反射率。

进一步，所述大气参数通过以下方法获得：将大气气溶胶、大气类型、观测天顶角、观测方位角、太阳天顶角、太阳方位角、大气类型和气溶胶模式参数输入6S模型，计算出大气参数。

进一步，所述表观反射率曲线为400-1000nm的表观反射率曲线。

进一步，步骤1)中对表观反射率曲线进行插值为线性插值方法，其根据超光谱成像仪可反演连续光谱曲线的特点，将400-1000nm的表观反射率曲线转化成超光谱成像仪所有通道中心波长对应的表观反射率曲线。

进一步，所述各通道的相对光谱响应函数均为矩形函数其中λ₁为起始波长，λ₂为终止波长。

进一步，步骤3)计算各通道的表观辐亮度具体为：将矩形函数代入公式得到各通道大气层外太阳等效辐照度E_s，利用公式计算出超光谱成像仪各通道表观辐亮度其中E₀(λ)表示波长为λ时大气层顶的太阳辐照度，θs为太阳天顶角，d_s为日地距离修正因子，为超光谱成像仪各通道等效表观反射率。

本发明的超光谱成像仪在轨辐射定标方法，利用大气层半球反射率，大气吸收透过率，太阳入射方向大气散射透过率，卫星观测方向大气散射透过率，大气层自身反射率等中间参数，然后利用相关公式实现表观辐亮度的计算，有效避免了根据6S模型计算结果计算量大的问题。另外，在定标过程中采用线性插值方法对表观反射率曲线进行插值，提高了处理速度，简化了定标过程。

附图说明

图1为线性插值法示意图；

图2a为2009年8月26日敦煌场地大气参数曲线图；

图2b为2009年8月26日敦煌场地大气参数曲线图；

图3为敦煌场地地表及表观反射率曲线图；

图4为敦煌场地表观辐亮度光谱曲线图；

图5为2009年8月26日超光谱成像仪图像DN值；

图6为2009年8月26日超光谱成像仪辐射定标系数。

具体实施方式

本发明的HJ-1A卫星超光谱成像仪在轨辐射定标方法，分为以下步骤：

(1)计算出光谱间隔为2.5nm的大气吸收透过率、太阳入射方向散射透过率、卫星观测方向散射透过率、大气程辐射等大气参数，然后将场地平均反射率重新采样成2.5nm间隔，根据公式1计算出2.5nm间隔的表观反射率曲线。计算2.5nm间隔的表观反射率曲线是为计算表观辐亮度曲线提供基础，将地表反射率采样成2.5nm的间隔是由于6S模型输出的所有大气参数模型都为2.5nm，只有两者的光谱分辨率一致，才能进行表观反射率的计算。

ρ^*(λ)＝ρ₀(λ)+ρ(λ)·τ_g(λ)·τ_↑(λ)·τ_↓(λ)/(1-ρ(λ)s(λ))    (1)