[发明专利]基于多能级目标简化辐射传输计算在轨绝对辐射定标方法

说明书

本发明公开了一种基于多能级目标简化辐射传输计算在轨绝对辐射定标方法，以灰阶靶标（靶板）、反射镜、主动光源等多能级目标为参照，利用线性回归计算分离目标辐射和大气程辐射、地气耦合辐射。通过现场大气光学厚度、漫总比（如果目标是漫射的话需要）以及多能级目标能量测量结合大气吸收气体透过率计算，实现光学遥感器在轨绝对辐射定标。本发明的在轨绝对辐射定标技术以地面实测数据为主，不依赖辐射传输计算，减小了气溶胶、大气模式等因素的影响，该定标技术可实现光学遥感器全动态范围、高精度定标。

技术领域

本发明涉及光学遥感科学技术领域，尤其涉及一种基于多能级目标简化辐射传输计算在轨绝对辐射定标方法。

背景技术

光学遥感在国土资源调查、测绘制图、城市规划以及军事侦察等领域有重要的应用意义。观测目标的生物物理参数等遥感数据产品和遥感器的辐射响应有直接关系，因此遥感器运行期间的绝对辐射定标的精确度直接影响着其遥感数据应用的广度和深度。

光学遥感器发射前的实验室定标是最全面、精确度最高的，然而发射时的剧烈振动、外太空恶劣的环境以及光学元件的老化等原因，仪器的辐射响应等性能会发生变化。部分光学遥感器虽然搭载了灯或者漫射板等星上定标系统，但定标系统自身可能会发生衰变(有的具有稳定性监视系统)，并且这些系统大多只能实现部分孔径或部分光路的定标。光学遥感器在轨运行期间，以大面积均匀场或人工目标为场景，通过地面光谱反射率、大气光学参数测量结合辐射传输计算的场地替代定标方式，物理量直接溯源至大气外太阳常数，因此可实现光学遥感器工作状态下绝对辐射定标。

反射率法、辐亮度法以及辐照度法是三种常用的场地替代定标方式，其中辐照度法与反射率法唯一不同的是增加了地面的漫射/总辐射比测量，从而减小了反射率法中对气溶胶散射的假设带来的不确定度。基于大面积均匀场的替代定标对场地的条件(如海拔高度、地表反射率等)要求较高，并且仅能实现单点定标(单一辐亮度)。满足定标要求的大面积均匀场数量有限，并且我国的辐射定标场反射率较低，响应的高端需要外推得到，目前传统的定标方法能达到的精度水平在6％以上。

随着光学遥感器空间分辨率的提高，场地的均匀性和朗伯性不能满足定标的需要，另外，多星组网时间分辨率提高，而定标场地少而单一、定标机会少、效率低、定标周期长，要求定标参照有更高稳定性、机动性和时空适应性，现有的在轨定标技术手段难以满足我国光学遥感器全动态范围内高精度、高频次业务化定标的需要。

光学遥感器空间分辨率的提高，使得基于具备光谱平坦、空间均匀、近似朗伯体特性的人工靶标的高精度、高频次的在轨绝对辐射定标成为可能。美国南达科他州立大学(South Dakota State University)实现了光学遥感器基于人工靶标的全动态范围内的多级辐射定标，然而传统的以辐射传输计算为核心的辐射定标方法需要对气溶胶特性、大气点扩散函数、周围环境反射率等进行假设，在复杂背景情况下，实际情况和假设难以相符。模型假设导致的计算误差在蓝波段高达20％以上。

发明内容

本发明目的就是为了弥补已有技术的缺陷，提供一种基于多能级目标简化辐射传输计算在轨绝对辐射定标方法。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种基于多能级目标简化辐射传输计算在轨绝对辐射定标方法，具体内容如下：

根据辐射传输模型，复杂环境下光学遥感器入瞳辐亮度可表示为：