基于深对流云的夜间微光传感器定标技术.pdf

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基于深对流云的夜间微光传感器定标技术黄云仙马烁，严艾未华，赵现斌红外与毫米波学报引言卫，蛳旅拦嶂罩咕窆餐⒄辜苹甆．螅拦鶱第卷第年月甀．文章编号：一——夥啪砉ご笱蠛Ｑ笱г海漳暇摘要：佬怯辗⑸渖眨渖洗钤氐腣传感器包含ǘ危貌ǘ尾捎萌鲆嫔柚茫稍诎滋臁⒊炕枭至夜间实现地球观测．其中，在夜间月光条件下，主要采用高增益，定标实现较为困难．以此为目的，首次提出了基于深对流云的夜间微光传感器替代定标方法．将月亮辐射模型引入到中，实现了全天候的辐射传输计算，并利用该改进的辐射传输模式，通过确定深对流云光学属性、地表特性及大气廓线等的参考值，对接收大气层顶反射辐射进行敏感性试验，分析得到主要影响因子为云光学厚度与有效粒子半径依霉潭ú慰贾档玫阶畲竽Ｄ馕蟛钚∮％．为了检验该替代方法的可行性，通过改进的辐射传输模式，对年月一年月共鲈乱辜銬数据所确定的深对流云替代目标像素进行辐射传输模拟，结果表明基于深对流云的替代定标方法效果较好，基于日变化的辐射不确定度在±％之内，可实现对辜涓咴鲆娼锥蔚闹苯臃涠ū辏关键词：辐射定标；簧疃粤髟疲环浯淠Ｊ中图分类号：．文献标识码：珻騌曲絜，：．．．．．，．．，．．／甶鱪，—，礱．印收稿日期：，修回日期：—一基金项目：国家自然科学基金—作者简介：马烁，男，安徽利辛人，博士研究生，主要从事大气与海洋遥感研究．猰簃甤ㄑ蹲髡呻篍—：甤甆卜，：畂．絜瑃瑃．，瑂甀猯譬甌．，山．絜艳緄ィ甀，±％，．簉琋，，萫篠、：瑀癝：——
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光谱特征类似于辐射定标用参考白板，在可见彤近萦敕椒男乱淮ü炱笪佬窍验前期研究成果，由卫星向过渡的演示验证试验卫星，于年月发射升空心梦佬巧闲目杉夂焱馍璩上穹浼共包含斗范围内的个波段，刈幅宽，是目前世界上综合探测能力最强的扫描成像辐射计∞渲校珼在白天、夜间以及晨昏时段获取影像，是该探测器的特色之一．馄撞ǘ挝?杉饨焱獠ǘ～斗，辐射动态范围为玸猵ā玸弧癿～，跨度达七个数量级旧A满足如此大的动态范围，捎昧巳植煌慕平面设计，实现了三种不同的增益一高增益、中间增益条件选择不同增益．在三个增益相互转换之间存在两个过渡区域，在该过渡区域内使用相邻增益进行目标观测，既保证像素不饱和，同时又能使两者的信噪比达到规定的范围，从而可确定不同增益间的比例关系．通过传递机制可由低增益推知中间增益与高增益，巧妙地实现了姆涠ū闙一般采用星上定标器如太阳漫反射板等进行在轨定标，但由于受电力、重量及空间限制，有些卫星上并限性，一些替代定标方法逐渐涌现怕引．基于几乎不变的地表属性，沙漠以及海洋地区经常作为替代定标的目标区域¨窃诜浯淠Ｄ庵校喽较小的海洋及沙漠目标反射率会使小的输入误差产率的云目标可提高模拟准确率，减少模拟的相对不红外波段能够提供较高且相对稳定的反照率¨较为适合作为替代定标源．相对于海洋、沙漠目标而言，唤瞿芴峁└吒榷ǖ姆凑章剩夷标数目较多，更适合将其应用于不同卫星的数据定标中¨硗猓珼发展深厚且多位于对流层顶部，不需考虑地表信息及低层大气廓线等的影响【’目前，针对疕匆辜湮⒐馓跫而言，太阳漫反射光会造成其像素饱和，导致直接在轨定标实现较为困难；另外，就交叉定标而言，在夜间月光条件下没有比疍辐***度更好的传感器，所以替代定标可能是实现夜间数据定标的较好方式．由于辐射较小会引起辐射不确定度成倍增加，所以在夜间月光条件下，反射率较低的海洋目标并不适合作为替代定标源．等¨引通过对沙漠地区的观测实现对疕的直接定标，但是其对月光光照条件的严格限制及辐射传输模型对当地大气廓线等参数的要求使结果有待进一步考究．等【加。利用及蚨訢／接定标进行初步研究，但是观测几何条件同样受到严格限制，且辐射极易受杂散光影响，使满足定标条件的个例较少．相对于上述替代定标方法来说，反射率较高且稳定的谥械臀车厍惴捍嬖冢砺上可作为较好的替代定标源．本文就此展开研究，以魑L娲ū暝炊訢／蟹涠ū辏菁际菁疪、传感器数据集环境数据集．其中，为了实现夜间疕的辐射定标，用到以下四种数据：疍ㄎ皇菁疓，疢ㄎ皇菁疓．其中，包括所测辐射率及质量标志信息；钒与之对应的经纬度信息、月亮天顶角、月相角、月亮方位角、卫星方位角等地理定位信息；量标志信息；胫杂Φ木扯鹊认关定位信息．由于胫蟹直媛什ǘ蚊姘迳杓撇同导致两者定位信息不同，所以上述两种定位信息用来匹配数据．为了检验利用幸辜銬／ū甑目尚行裕疚牟捎昧乱年月共鲈碌氖≥惺笛对流云发展到对流层顶之上时，上升气团的温度随着上升运动而降低．由于该高度水汽含量较低，此上歹．是检组度为及低增益．在不同的时间段内，ü袼乇ズ陀敕窦靶旁氡却笮×礁针对目前的可见光一近红外通道辐射定标技术，没有携带此类定标器．为了补偿星上定标系统的局生相对较大的辐射模拟误差，误差的相对不确定度超过了ァ璊．相对于海洋以及沙漠目标，高反射确定度．其中，是一种发展深厚的对流云，它