[发明专利]一种星载光学遥感器全视场表观光谱辐亮度确定方法

摘要

本发明一种星载光学遥感器全视场表观光谱辐亮度确定方法，首先对光学遥感卫星观测模型及场景进行了仿真，含卫星遥感器模型、观测目标、卫星轨道和姿态参数设置等，并对场景进行约束；其次对光学遥感卫星全视场观测参数进行计算；最后对光学遥感卫星全视场表观光谱辐亮度进行确定。本发明遥感器接收的表观光谱辐亮度的确定基于辐射传输理论，根据卫星平台和遥感器的工作特性，对地球、地物目标及背景特性、大气条件及星载遥感器这整个辐射传输链路进行仿真。利用辐射传输模型软件，逐个像元确定遥感器焦面不同位置处像元对应视场处接收的表观光谱辐亮度。

主权项

一种星载光学遥感器全视场表观光谱辐亮度确定方法，其特征在于步骤如下：1)利用STK软件进行光学遥感卫星观测模型场景仿真；11)创建仿真场景；12)创建卫星及遥感器模型；13)设置目标观测对象；14)设置卫星轨道和姿态；15)根据实际遥感器类型和遥感卫星工作模式，对仿真场景进行约束；2)计算获得光学遥感卫星全视场观测参数；21)地物目标与参数获取；21a)根据场景约束关系，获取不同时刻遥感器不同视场处的地物目标在WGS84坐标系下的位置数据，所述的位置数据包括经度、纬度和高程数据；21b)根据步骤21a)获得的位置数据，得到该位置处地物目标的反射率特性数据；22)卫星观测几何参数建模与获取；22a)创建地物目标，所需的地物目标的经度、纬度和高程数据按步骤21a)获取的地物目标位置数据进行设置；22b)创建参考坐标系，参考坐标系原点位于地物目标质心，+X轴指向正北，+Y轴指向正西，+Z轴与+X轴和+Y轴满足右手正交关系，指向天顶；22c)创建地物目标指向卫星的向量Vec_Fac2Sat，向量起点为地物目标本体质心，向量终点为卫星本体质心；22d)创建地物目标指向太阳的向量Vec_Fac2Sun，向量起点为地物目标本体质心，向量终点为太阳质心；22e)创建地物目标指向卫星参考矢量在地物目标本体系XOY面上的投影向量Vec_Sat_Proj；22f)创建地物目标指向太阳参考矢量在地物目标本体系XOY面上的投影向量Vec_Sun_Proj；22g)创建地物目标天顶方向向量与地物目标指向卫星的向量Vec_Fac2Sat之间的夹角Angle_FacZ2Sat；所述地物目标天顶方向向量指向参考坐标系+Z轴方向；22h)创建地物目标天顶方向向量与地物目标指向太阳的向量Vec_Fac2Sun之间的夹角Angle_FacZ2Sun；22i)创建地物目标正北方向向量与地物目标指向太阳向量的投影向量Vec_Sun_Proj之间的夹角Angle_Azim_Sun；所述地物目标正北方向向量指向参考坐标系+X轴方向；22j)创建地物目标正西方向向量与地物目标指向太阳向量的投影向量Vec_Sun_Proj之间的夹角Angle_Posi_Y_Sun_Proj；所述地物目标正西方向向量指向参考坐标系+Y轴方向；22k)创建地物目标正北方向向量与地物目标指向卫星向量的投影向量Vec_Sat_Proj之间的夹角Angle_Azim_Sat；22l)创建地物目标正西方向向量与地物目标指向卫星向量的投影向量Vec_Sat_Proj之间的夹角Angle_Posi_Y_Sat_Proj；22m)获取遥感器成像时刻卫星轨道高度H，并根据步骤22a)‑步骤22l)，得到地物目标摄影点以下六个角度观测参数，即卫星观测天顶角Angle_FacZ2Sat、卫星观测方位角Angle_Azim_Sat、太阳天顶角Angle_FacZ2Sun、太阳方位角Angle_Azim_Sun、太阳方位参考角Angle_Posi_Y_Sun_Proj、卫星观测方位参考角Angle_Posi_Y_Sat_Proj；23)计算获得遥感器不同视场观测参数；23a)计算太阳天顶角和太阳方位角；对步骤22m)中太阳天顶角Angle_FacZ2Sun进行判断，若Angle_FacZ2Sun大于90°，表明获取的六个角度数据均为异常值，则直接读取下一时刻数据，直至太阳天顶角Angle_FacZ2Sun小于等于90°后，对步骤22m)中获取的太阳方位参考角Angle_Posi_Y_Sun_Proj进行判断，若获取的太阳方位参考角Angle_Posi_Y_Sun_Proj小于90°，则修正后的太阳方位角Angle_Azim_Sun＝360‑Angle_Azim_Sun；若获取的太阳方位参考角Angle_Posi_Y_Sun_Proj大于等于90°，则太阳方位角Angle_Azim_Sun＝Angle_Azim_Sun；23b)计算卫星观测天顶角和卫星观测方位角；对步骤22m)中卫星观测天顶角Angle_FacZ2Sat进行判断，若卫星观测天顶角Angle_FacZ2Sat大于90°，则表明获取的六个角度数据均为异常值，则直接读取下一时刻数据，直至卫星观测天顶角Angle_FacZ2Sat小于等于90°后，对步骤22m)中获取的卫星方位参考角Angle_Posi_Y_Sat_Proj进行判断，若获取的卫星方位参考角Angle_Posi_Y_Sat_Proj小于90°，则卫星观测方位角Angle_Azim_Sat＝360‑Angle_Azim_Sat；若获取的卫星方位参考角Angle_Posi_Y_Sat_Proj大于等于90°，卫星观测方位角Angle_Azim_Sat＝Angle_Azim_Sat；3)光学遥感卫星单个像元对应视场输入参数设置；31)从STK仿真场景中获取成像时刻和成像时刻对应的轨道高度；32)设置遥感器谱段参数；33)根据观测区域大气和气溶胶实测数据情况，设置大气和气溶胶参数；4)根据步骤2)获得的光学遥感卫星全视场观测参数，利用6S大气辐射传输模型，计算得到遥感器单个像元对应视场处的表观光谱辐亮度值，重复步骤2)‑步骤3)，通过单个像元对应的输入参数，逐个像元确定遥感器接收的表观光谱辐亮度。