天基光学遥感成像仿真中大气影响分析与模拟
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摘 要： 模拟大气对成像的影响是天基光学遥感成像仿真中一项非常重要的工作。首先针对工作于 可见光到热红外波段(0.4～14 μm)的天基光学遥感成像系统，引入了考虑场景内部目标与背景之间相 互影响的遥感器入瞳处的辐射方程，并基于线性模型模拟了邻近效应。设计了计算大气透过率、上涌 辐 射 和 下 涌 辐 射 的 大 气 查 找 表 ，分 析 了 水 汽 含 量 、气 象 视 距 、目 标 高 度 、太 阳 - 遥 感 器 - 目 标 之 间 的 位 置关系对大气辐射计算的影响，为查找表输入参数的选择提供依据。最后，通过长曝光和短曝光图像 的调制传递函数，分析了光学湍流对天基光学遥感成像的影响。 关键词： 光学遥感； 成像模拟； 大气 中 图 分 类 号 ： TP391 文 献 标 志 码 ： A 文 章 编 号 ： 1007-2276(2014)01-0226-06
第1期
马晓珊等：天 基 光学 遥 感成 像 仿 真 中大 气 影响 分 析 与 模 拟
227
0引言
天基遥感观测面积大、范围广、速度快、效果好、 可定期或连续监视一个地区， 不受国界和地理条件 限制，能获取其他手段难以获取的信息，特别是基于 天基平台的光学遥感成像系统， 具有空间分辨率高 的独特优势，在空间探测、资源调查、环境监测、通信 导航、 气象预报、 测绘侦察等领域得到了广泛的应 用 ，并 继 续 不 断 完 善 发 展[1]。 在 这 一 背 景 下 ， 针 对 天 基光学遥感成像系统的仿真研究备受关注， 成为国 内外有关研究机构竞相开展的热门研究课题。
第 43 卷第 1 期 Vol.43 No.1
红外与激光工程 Infrared and Laser Engineering
2014 年 1 月
Jan.2014
天基光学遥感ห้องสมุดไป่ตู้像仿真中大气影响分析与模拟
马晓珊 1,2，孟 新 1，杨 震 1，彭晓东 1，谢文明 1
(1. 中国科学院空间科学与应用研究中心，北京 100190； 2. 中国科学院空间天气学国家重点实验室，北京 100190)
Abstract: In order to establish a complete set of simulation system for space-based optical remote sensing imaging, the importance of the atmosphere effects simulation was considered. Aimed at the space-based optical remote sensing system working in the VIS and LWIR spectral regions (0.4-14 μm), an at-sensor radiometric equation which took the interaction mechanisms between targets and backgrounds into account was introduced. By a linear model, the adjacency effect was simulated. An atmosphere look up table was designed to calculate the atmosphere transmission, upwelled radiance and downwelled radiance. The effects of water vapor column density, meteorological range, target altitude and the position relation between sun, sensor and target on these parameters were analyzed. Finally, by the modulation transfer functions for long and short exposures images, the influence of atmospheric optical turbulence on space based optical remote sensing imaging was analyzed. Key words: optical remote sensing; imaging simulation; atmosphere
Analysis and modeling of atmosphere influence on space-based optical remote sensing imaging simulation
Ma Xiaoshan1,2, Meng Xin1, Yang Zhen1, Peng Xiaodong1, Xie Wenming1
(1. Center for Space Science and Applied Research, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100190, China; 2. State Key Laboratory of Space Weather, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100190, China)
收 稿 日 期 ：2013-05-11 ； 修 订 日 期 ：2013-06-13 基 金 项 目 ： 国 家 自 然 科 学 基 金 (61308098) ； 空 间 天 气 学 国 家 重 点 实 验 室 专 项 基 金 (Y22612BA3S) 作 者 简 介 ： 马 晓 珊 (1978-) ， 女 ， 副 研 究 员 ， 博 士 ， 主 要 从 事 遥 感 成 像 模 拟 、 大 气 光 学 等 方 面 的 研 究 。 Email:maxs@
第1期
马晓珊等：天 基 光学 遥 感成 像 仿 真 中大 气 影响 分 析 与 模 拟
227
0引言
天基遥感观测面积大、范围广、速度快、效果好、 可定期或连续监视一个地区， 不受国界和地理条件 限制，能获取其他手段难以获取的信息，特别是基于 天基平台的光学遥感成像系统， 具有空间分辨率高 的独特优势，在空间探测、资源调查、环境监测、通信 导航、 气象预报、 测绘侦察等领域得到了广泛的应 用 ，并 继 续 不 断 完 善 发 展[1]。 在 这 一 背 景 下 ， 针 对 天 基光学遥感成像系统的仿真研究备受关注， 成为国 内外有关研究机构竞相开展的热门研究课题。
第 43 卷第 1 期 Vol.43 No.1
红外与激光工程 Infrared and Laser Engineering
2014 年 1 月
Jan.2014
天基光学遥感ห้องสมุดไป่ตู้像仿真中大气影响分析与模拟
马晓珊 1,2，孟 新 1，杨 震 1，彭晓东 1，谢文明 1
(1. 中国科学院空间科学与应用研究中心，北京 100190； 2. 中国科学院空间天气学国家重点实验室，北京 100190)
Abstract: In order to establish a complete set of simulation system for space-based optical remote sensing imaging, the importance of the atmosphere effects simulation was considered. Aimed at the space-based optical remote sensing system working in the VIS and LWIR spectral regions (0.4-14 μm), an at-sensor radiometric equation which took the interaction mechanisms between targets and backgrounds into account was introduced. By a linear model, the adjacency effect was simulated. An atmosphere look up table was designed to calculate the atmosphere transmission, upwelled radiance and downwelled radiance. The effects of water vapor column density, meteorological range, target altitude and the position relation between sun, sensor and target on these parameters were analyzed. Finally, by the modulation transfer functions for long and short exposures images, the influence of atmospheric optical turbulence on space based optical remote sensing imaging was analyzed. Key words: optical remote sensing; imaging simulation; atmosphere
Analysis and modeling of atmosphere influence on space-based optical remote sensing imaging simulation
Ma Xiaoshan1,2, Meng Xin1, Yang Zhen1, Peng Xiaodong1, Xie Wenming1
(1. Center for Space Science and Applied Research, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100190, China; 2. State Key Laboratory of Space Weather, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100190, China)
收 稿 日 期 ：2013-05-11 ； 修 订 日 期 ：2013-06-13 基 金 项 目 ： 国 家 自 然 科 学 基 金 (61308098) ； 空 间 天 气 学 国 家 重 点 实 验 室 专 项 基 金 (Y22612BA3S) 作 者 简 介 ： 马 晓 珊 (1978-) ， 女 ， 副 研 究 员 ， 博 士 ， 主 要 从 事 遥 感 成 像 模 拟 、 大 气 光 学 等 方 面 的 研 究 。 Email:maxs@