本文關(guān)鍵詞： 國產(chǎn)光學(xué)遙感衛(wèi)星 VNIR波段 中低分辨率 中高分辨率 交叉輻射定標(biāo)　出處：《中國科學(xué)院大學(xué)(中國科學(xué)院遙感與數(shù)字地球研究所)》2017年博士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：為了更好的實現(xiàn)國產(chǎn)衛(wèi)星影像在各行業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用,必須進(jìn)一步提高衛(wèi)星傳感器的定量化程度,而傳感器的輻射定標(biāo)是實現(xiàn)遙感衛(wèi)星數(shù)據(jù)定量化的前提。目前,我國大多數(shù)國產(chǎn)光學(xué)遙感衛(wèi)星的在軌星上定標(biāo)設(shè)備不夠完善,在軌衛(wèi)星傳感器的定標(biāo)主要依賴于場地定標(biāo),而場地定標(biāo)成本高,且易受實驗條件限制,定標(biāo)頻次低,難以及時監(jiān)測傳感器的性能變化并加以糾正。因此,低成本、高效率的交叉輻射定標(biāo)技術(shù)成為了研究熱點。本文的研究成果和主要結(jié)論如下:(1)發(fā)展了一套國產(chǎn)光學(xué)遙感衛(wèi)星傳感器輻射性能評價流程。時間序列上的穩(wěn)定性和精度是傳感器輻射性能評價的兩個主要指標(biāo)。時間序列上的穩(wěn)定性通過分析TOA反射率在時間序列上的變化趨勢進(jìn)行評價;輻射精度則通過與光譜匹配后的MODIS TOA反射率進(jìn)行比較來評價�；谠摿鞒�,完成了HJ-1/CCD,FY-3的MERSI和VIRR共8個傳感器VNIR波段的輻射性能評價。評價結(jié)果表明,這些傳感器現(xiàn)有的場地定標(biāo)頻次低,不能及時監(jiān)測傳感器的性能變化。因此,需尋求更高效的定標(biāo)方法。(2)提出了基于MODIS時間序列數(shù)據(jù)的中低分辨率數(shù)據(jù)VNIR波段交叉輻射定標(biāo)流程。由于中低分辨率衛(wèi)星具有大角度觀測的特點,必須考慮定標(biāo)場的BRDF效應(yīng)。在干凈像元法的基礎(chǔ)上,選取適合定標(biāo)場的Staylor-Suttles BRDF模型進(jìn)行擬合,得到BRDF模型系數(shù)。待定標(biāo)傳感器影像的地表反射率即可通過BRDF模型進(jìn)行反演得到。建立MODTRAN查找表,以反演的地表反射率和氣溶膠光學(xué)厚度為輸入,即可得到待定標(biāo)影像的TOA反射率,進(jìn)而完成交叉輻射定標(biāo)。基于該流程,完成了FY-3A/MERSI、FY-3A/VIRR、FY-3B/MERSI、FY-3B/VIRR等4個國產(chǎn)中低分辨率衛(wèi)星傳感器VNIR波段的交叉輻射定標(biāo)。通過與官方公布的場地定標(biāo)結(jié)果比較,發(fā)現(xiàn)本文提出的中低分辨率衛(wèi)星交叉輻射定標(biāo)方法能更有效地糾正傳感器輻射性能的不一致性。(3)提出了基于Landsat-8/OLI和ZY-3/TLC數(shù)據(jù)的國產(chǎn)寬覆蓋中高分辨率數(shù)據(jù)VNIR波段交叉輻射定標(biāo)流程。該流程改進(jìn)了基于Landsat-7/ETM+和ASTER GDEM的交叉輻射定標(biāo)方法,主要包括幾個關(guān)鍵步驟:首先,利用OLI影像的角度信息和ZY-3/TLC的DEM產(chǎn)品的坡度、坡向信息,構(gòu)建地表的BRDF模型;其次,建立查找表,擬合待定標(biāo)傳感器的TOA輻亮度。查找表中需要的待定標(biāo)影像的地表反射率可以通過BRDF模型擬合,氣溶膠光學(xué)厚度可以利用(2)中改進(jìn)的干凈像元法獲取;最后,建立TOA輻亮度與影像DN值的線性關(guān)系,擬合出定標(biāo)系數(shù)�；谠摿鞒�,完成了GF-1/WFV和GF-4/PMS傳感器VNIR波段的交叉輻射定標(biāo)。該流程擬合的BRDF模型精度高,并具有更多的細(xì)節(jié)信息,交叉輻射定標(biāo)的精度控制在5%以內(nèi),與定標(biāo)前的結(jié)果相比,定標(biāo)后的數(shù)據(jù)能明顯改善不同傳感器之間,以及同一傳感器不同時期的輻射差異。(4)構(gòu)建了一套完整的國產(chǎn)光學(xué)遙感衛(wèi)星VNIR波段的交叉輻射定標(biāo)體系。根據(jù)傳感器的特點,將現(xiàn)有的國產(chǎn)衛(wèi)星傳感器進(jìn)行分類,并為每一類別選擇合適的交叉輻射定標(biāo)流程。該體系涵蓋了多種國產(chǎn)光學(xué)遙感衛(wèi)星傳感器,同時也適用于國外一些同類型的傳感器�；谠擉w系輻射歸一化后的多源數(shù)據(jù)生產(chǎn)了一系列定量遙感產(chǎn)品,如中國-東盟1km 5天合成植被指數(shù)產(chǎn)品和黑河流域30m月度土地覆蓋分類產(chǎn)品,說明了交叉輻射定標(biāo)在多源遙感數(shù)據(jù)協(xié)同反演地表參數(shù)中具有重要作用。本文的交叉輻射定標(biāo)方法和體系對實時監(jiān)測國產(chǎn)衛(wèi)星傳感器的性能,促進(jìn)國產(chǎn)衛(wèi)星產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用和促進(jìn)國產(chǎn)衛(wèi)星與國際衛(wèi)星的多源綜合應(yīng)用方面具有重要意義。
[Abstract]:In order to better realize the application of the home - made satellite image in various industries , it is necessary to further improve the quantitative degree of the satellite sensor , and the radiometric calibration of the sensor is the precondition for the quantification of the remote sensing satellite data . ( 3 ) The cross - radiation scaling process of high - resolution data VNIR band in China is proposed based on the data of TM data .

【學(xué)位授予單位】：中國科學(xué)院大學(xué)(中國科學(xué)院遙感與數(shù)字地球研究所)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：P237

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