卫星光学传感器全过程辐射定标

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辐射定标和大气校正过程参考

辐射定标和大气校正过程参考实验数据来源：使用的数据为广东省汕头市的ETM+影像，成像时间为2001年11月22日，2:28:18.000（格林威治时间）。

数据处理一．辐射定标1.首先对图像进行辐射定标，将图像的DN值转化为辐亮度。

每个角标中含有的参数表示波段不同则取值不同，具体参数可从卫星影像的头文件中得到。

L是某个波段光谱辐射亮度；gain为增量校正系数，offset为校正偏差量，DN 是图像灰度值，DNmax和DNmin为遥感器最大和最小灰度值，Lmax， Lmin分别为最大和最小灰度值所相应的辐射亮度。

Band3:定标公式：L=(152.9+5)/(255-1)*b1-52.在ENVI中操作如图：定标前：定标后：二．大气校正1.将图像的辐亮度转化为表现反射率))cos(*/(**2θπρESUN d L =其中ρ为表观反射率，L 为表观辐亮度，d 为日地距离，ESUN 为太阳平均辐射强度，θ为太阳天顶角。

ESUN 的值从表3中查得。

d 的值根据影像成像的儒略日（在一年中所在天数）从表4查得，如实习影像成像时间是2001年11月22日，儒略日为第326天，d=0.9860天文单位。

θ从头文件中读取为41.36°，cos θ=0.7506，表观反射率计算公式为： ρ=3.142*L*(0.9860)2/(1554*0.7506)。

参考表格：2.在ENVI中操作如图：结果图：1.输入文件：input32.通过cmd.exe执行下列操作得到output3.txt文件3.找到所需数据由output3.txt可知coefficients xa xb xa : 0.00543 0.02145 0.05637。

4. 利用公式计算校正后的反射率其中，ρ为校正后的反射率，L i是i波段的辐射量度得到计算公式为：y=0.00543*L i-0.021455.利用ENVI计算用6s得到模型进行的大气纠正四．对比大气纠正完得到的是地表真实反射率，而辐射定标完得到的是表观发射率，二者的区别就是表观反射率经过大气校正之后得到的才是真实反射率，所以两个的值有所差别。

辐射定标

线形定标公式
定标过程一般采取线形公式进行转换：定标过程一般采取线形公式进行转换： L = a*DN + b a(gain)、b(offset)通常可以从遥感数据头文件读出 a(gain)、b(offset)通常可以从遥感数据头文件读出 L
线形区域
DN
二、辐射纠正—反射率辐射纠正— 的计算
电磁辐射与辐射源——地物电磁辐射与辐射源——地物——传感器的几何地物——传感器的几何关系水平地面的假设山地辐射纠正辐亮度向反射率的转换
定标参数的确定
• 定标公式针对何种真实物理量反射率？反射率？ • a是负数时，定标前后图象视觉相反是负数时，？ • 定标参数的确定都是对波段的波长积分响应函数 λ
遥感数据的星上辐射定标
DN值的影响因素 DN值的影响因素参考光源地面定标测量遥感数据的辐射定标——地表辐亮度的计算遥感数据的辐射定标地表辐亮度的计算
公式的GAINS/BIASES可从头文件中获取
%1=%1*0.00398-0.0100 %2=%2*0.00964-0.0232 %3=%3*0.00540-0.0078 %4=%4*0.01043-0.0193 %5=%5*0.00235-0.0080 %6=%6*0.05516+1.2378 %7=%7*0.00154-0.0040 TM6的 TM6的GAINS/BIASES 是不变的，为：0.055158 / 1.2378 是不变的，
式中除10为将单位由式中除10为将单位由 mW /(cm ⋅ Sr ⋅ µm ) 转化为 W /( M ⋅ Sr ⋅ µm )
2
2
实际操作
计算出各波段的反射辐亮度计算出各波段的行星反射率对比地物反射辐亮度与行星反射率请考查计算后各典型地物反射率的特点，请考查计算后各典型地物反射率的特点，并分析原因

高精度卫星光学遥感器辐射定标技术

１引言
光学辐射定标主要研究光辐射传感器的输出与已知的、用Ｓ单位表述的输入光辐射之间的定量关系，Ｉ包括各种光辐射效应的定量化、光辐射的精确测量及其不确定度评估，辐射传感器的综合特性表征，光以及光辐射传感器的工作条件对其性能影响的评估等方面的内容。光辐射是光学遥感信息的基本载体。各种平台上光学传感器的几何和光谱分辩能力都与其光辐射的准
确测量能力直接相关。辐射定标在空间对地观测观测过程中所发挥的主要作用表现为：１现各类光学传感器从预研一）实工程研制一轨运行的全过程定标，证传感器的精度能够满足应用需在保
求：
２）统一不同平台、同传感器的辐射量化标准，不同时间、间条件下获得的遥感信息可以比对、不使空转
第５期
郑小兵：高精度卫星光学遥感器辐射定标技术
３７
量结果真实反映目标和背景的特征。
光辐射定标是一项多学科交叉的技术，及辐射与光度学、量学、与介质的相互作用、电精密仪器涉计光光
设计等基础研究和工程研发内容。
ＨｉｈＡｃｕａｙＲａｉｍｅｒｃＣａｉｒｔｎｏａｅｌｅＯｐｉａｍｏｅＳｎｏｓｇ－ｃｒｃｄｏｔｉｌａｉｆＳｔｌｔｔｃｌＲｅｔｅｓｒｂｏｉ

传感器辐射定标的流程

传感器辐射定标的流程The process of sensor radiation calibration is a crucial step in ensuring the accurate and reliable performance of sensors in various applications. 传感器辐射定标的流程是确保各种应用中传感器准确可靠性能的关键步骤。

Radiation calibration involves the careful testing, measurement, and adjustment of sensor response to different types of radiation, including electromagnetic radiation and ionizing radiation. 辐射定标涉及对传感器对不同类型辐射的响应进行仔细测试、测量和调整，包括电磁辐射和电离辐射。

This process is essential for ensuring that sensors provide accurate and consistent readings in real-world operating conditions. 这一流程对于确保传感器在实际工作条件下提供准确一致的读数至关重要。

From environmental monitoring to medical imaging, sensor radiation calibration is critical for a wide range of applications. 从环境监测到医学成像，传感器辐射定标对于广泛的应用至关重要。

One of the primary objectives of sensor radiation calibration is to establish a baseline for sensor performance in the presence of radiation. 传感器辐射定标的主要目标之一是建立传感器在辐射存在的情况下的性能基线。

辐射定标、辐射校正、大气校正、正射校正等相关概念

辐射定标、辐射校正、大气校正、正射校正等相关概念作为初学者，容易将这几个概念搞混。

为了较好地理解这几个概念，先介绍一下相关的术语 terminology。

DN值（Digital Number ）：遥感影像像元亮度值，记录地物的灰度值。

无单位，是一个整数值，值大小与传感器的辐射分辨率、地物发射率、大气透过率和散射率等相关。

反映地物的辐射率radiance地表反射率：地面反射辐射量与入射辐射量之比，表征地面对太阳辐射的吸收和反射能力。

反射率越大，地面吸收太阳辐射越少；反射率越小，地面吸收太阳辐射越多，表示：surface albedo表观反射率：表观反射率就是指大气层顶的反射率,辐射定标的结果之一，大气层顶表观反射率，简称表观反射率，又称视反射率。

英文表示为：apparent reflectance4、行星反射率：从文献“一种实用大气校正方法及其在ＴＭ影像中的应用”中看到“卫星所观测的行星反射率（未经大气校正的反射率）”；在“基于地面耦合的TM影像的大气校正-以珠江口为例”一文有“该文应用1998年的LANDSAT5 TM影像,对原始数据进行定标、辐射校正,求得地物的行星反射率”。

因此行星反射率就是表观反射率。

英文表示：planetary albedo，辐射校正VS. 辐射定标辐射校正：Radiometric correction 一切与辐射相关的误差的校正。

目的：消除干扰，得到真实反射率的数据。

干扰主要有：传感器本身、大气、太阳高度角、地形等。

包括：辐射定标，大气纠正，地形对辐射的影响辐射定标：Radiometric calibration 将记录的原始DN值转换为大气外层表面反射率（或称为辐射亮度值）。

目的：消除传感器本身的误差，确定传感器入口处的准确辐射值方法：实验室定标、机上/星上定标、场地定标不同的传感器，其辐射定标公式不同。

L=gain*DN+Bias在ENVI4.8中，定标模块：Basic Tools>Preprocessing>Calibration Utilities>模块(只能对一个波段进行辐射定标)大气校正：Atmospheric correction 将辐射亮度或者表面反射率转换为地表实际反射率目的：消除大气散射、吸收、反射引起的误差。

辐射定标

辐射定标（像元亮度值，辐射亮度/亮温）、表观反射率、地表反射率、反照率、比辐射率(转)(2012-11-28 13:58:29)转载▼分类：科研标签：杂谈(2012-01-26 01:18:44)标签：校园分类：工作篇定标系数为：增益53.473，单位：DN/（W⋅m-2⋅sr-1⋅μm-1）；截距26.965，单位：DN。

利用绝对定标系数将DN值图像转换为辐亮度图像的公式为L=（DN-b）/coe，式中coe为绝对定标系数的增益，b为截距，转换后辐亮度单位为W⋅m-2⋅sr-1⋅μm-1。

HJ1B红外相机中红外波段则条带较为严重，不利于定量化应用。

遥感数字图像遥感数字图像是以数字形式记录的二维遥感信息，即其内容是通过遥感手段获得的，通常是地物不同波段的电磁波谱信息。

其中的像素值称为亮度值（或称为灰度值、DN值）。

遥感概念DN值（Digital Number ）是遥感影像像元亮度值，记录的地物的灰度值。

无单位，是一个整数值，值大小与传感器的辐射分辨率、地物发射率、大气透过率和散射率等有关。

遥感图像量化image quantification。

释文：按一定的函数关系将图像所代表的物理量分割成有限的离散等级,以使观测数据可用一定字长的二进制码表示,因此又称为数据编码。

量化后的级别称为图像的像元值、灰度或亮度,记为DN(digital number)。

DN值没有单位，数量级与像素深度有关，如果是无符号整型的就是0-255，符点型，无符号16位均根据其类型确定。

在遥感领域，定标一般分为几何定标和辐射定标两种。

几何定标即指对遥感图像几何特性进行校正，以还原为真实情况。

辐射定标指对遥感图像的辐射度进行校准，以实现定量遥感。

辐射定标一般也可称为校准，其主要目的是保证传感器获取遥感数据的准确性。

通常，采用系统自身内部监视环路和外部标准目标方法对系统链路中的各个环节进行误差修正，来实现辐射定标过程。

一般在主动式遥感系统中，辐射定标可以作得很好，可以认为在一定误差范围内实现了定量遥感。

辐射定标(像元亮度值,辐射亮度亮温)、表观反射率、地表反射率、反照率、比辐射率

环境一号卫星光学数据绝对定标环境一号卫星光学数据的遥感器校正分为绝对定标和相对辐射定标。

对目标作定量的描述，得到目标的辐射绝对值。

要建立传感器测量的数字信号与对应的辐射能量之间的数量关系，即定标系数，在卫星发射前后都要进行。

卫星发射前的绝对定标是在地面实验室或实验场，用传感器观测辐射亮度值已知的标准辐射源以获得定标数据。

卫星发射后，定标数据主要采用敦煌外场测量数据，此值一般在图像头文件信息中可以读取。

以下两表为敦煌场地测定的绝对定标数据。

表HJ 1A/B星绝对辐射定标系数（DN/W⋅m-2⋅sr-1⋅μm-1）利用绝对定标系数将DN值图像转换为辐亮度图像的公式为：L=DN/coe式中coe为绝对定标系数，转换后辐亮度单位为W⋅m-2⋅sr-1⋅μm-1。

由于以上定标系数为敦煌场采用单点法对中等反射率目标（戈壁）测定的结果，因此对于太阳反射光谱波段，建议针对中等反射率地物采用上面提供的绝对辐射定标系数。

对于HJ1B的红外相机，近红外波段绝对定标系数为4.2857，短波红外波段绝对定标系数为18.5579。

定标公式同前。

HJ-1B红外相机热红外通道绝对辐射定标系数为：增益53.473，单位：DN/（W⋅m-2⋅sr-1⋅μm-1）；截距26.965，单位：DN。

利用绝对定标系数将DN值图像转换为辐亮度图像的公式为L=（DN-b）/coe，式中coe为绝对定标系数的增益，b为截距，转换后辐亮度单位为W⋅m-2⋅sr-1⋅μm-1。

HJ1B红外相机中红外波段则条带较为严重，不利于定量化应用。

遥感数字图像遥感数字图像是以数字形式记录的二维遥感信息，即其内容是通过遥感手段获得的，通常是地物不同波段的电磁波谱信息。

其中的像素值称为亮度值（或称为灰度值、DN值）。

遥感概念DN值（Digital Number ）是遥感影像像元亮度值，记录的地物的灰度值。

无单位，是一个整数值，值大小与传感器的辐射分辨率、地物发射率、大气透过率和散射率等有关。

2.1 辐射定标

定标标准
定标标准通常由国家权威部门制定，并与国际接轨。 n Lamp Standards n Primary Lamp n Secondary standard lamp n Blackbody Standards n Reflectance Standards n Detector Standards
21:02 22
11
场区地表反射比测量数据 6S辐射传输模型星地光谱响应匹配卫星光谱带上ρA和s
场区大气参数测量数据
通道表观反射率
漫射辐射与总辐射比
辐照度法定标流程
21:02
卫星通道定标系数
卫星图象计数值
23
3. 辐亮度基法
n
n
n
利用经绝对定标后的辐射计测量目标的上行辐亮度（可以装在飞机上测量），而不是与参考板进行比较。在地面同步测量大气状况，利用辐射传输程序计算大气效应，得到TOA处的辐亮度，与待标定传感器的DN值相结合，得到定标系数。对所使用辐射计的定标及表征成为关键。所选择的滤波器与待定标传感器的滤波器相匹配。
21:02 14
7
定标场的选取
（1）一个相对较亮的目标，定标场目标的反射率不低于0.3，这样确保卫星信号贡献绝大部分来自于地面，减少大气订正带来的误差；（2）目标海拔在1公里以上，这样大气中气溶胶和水汽的含量较少，减少与其相关特性和浓度估计的误差；（3）具有非常好的空间均一性大面积平坦的地面目标，为满足不同空间分辨率卫星的需要，定标场均匀区不小于2×2km2，这样可以减少地面仪器测量目标的代表性，减少象元混合带来的误差；（4）定标场季节性变化较小，场区无植被，场区选在干旱或半干旱气候区，大气中无云的天数较多，而且场区反射率不至于因湿度变化频繁而变化；（5）场区应该近似朗伯表面，减少因太阳和卫星观测角度的变化带来的不确定性；（6）场区反射率具有较好的光谱均一性，这样可以较少因传感器光谱响应不匹配带来的误差，有利于卫星传感器相互定标；（7）场区附近具有较好的后勤和交通便利条件，便于野外试验的开展进行。

航天光学遥感器辐射定标原理与方法

航天光学遥感器辐射定标原理与方法航天光学遥感器辐射定标原理与方法航天光学遥感器是指在航天器上安装的一种用于获取地球和其他天体信息的光学成像系统。

由于遥感技术的非接触式观测特点，其在地球观测、天文观测等领域，均有着广泛的应用。

而光学遥感器的辐射定标，则是光学遥感技术进行成像与定量分析的基础。

1.辐射定标原理辐射定标原理主要依据辐射定律以及将感兴趣的辐射信号与标准光源辐射信号进行比较，推导出反射率、亮度温度等参数。

在广义上，辐射定标包括到辐射模型难以模拟的重要参数校准，比如太阳辐射的传输和漫反射，大气成分和温度的影响等。

而在卫星地球观测中，辐射定标包含对卫星遥感数据的预处理，包括对大气校正，辐射定标，几何定标，归一化等处理。

2.辐射定标方法常用的辐射定标方法，包括相对法、绝对法和波段梯度法。

相对法是通过对待定标目标与稳定光源信号比较，进行定标。

绝对法则是用外界已知标准辐射源的辐射值，来计算待测样本的辐射值，进而进行定标。

波段梯度法，利用线性变换，将多波段遥感数据转换为标准测量参数，进而进行定标。

在实际应用中，同一类型的遥感器，业界通常通过定期定时的太阳点校准来检验传感器成像性质。

3.实现航天光学遥感器辐射定标的难点实现航天光学遥感器辐射定标的主要难点是环境干扰，尤其是在接近轨道高度的清洁高空大气中，降雨、云层、气溶胶等大气特征使太阳辐射受到影响。

此外，遥感器与地面的相对位置，地球的曲面形状和角度、阳光角度等环境因素的变化，也会影响遥感器接收到的光信号。

因此，精确进行辐射定标有着重要的意义。

同时，传统的定标技术也面临数据畸变和传感器亮度非均匀性等问题，要求对辐射模型和降雨模型等进行研究和求解。

总之，航天光学遥感器辐射定标是光学遥感技术中非常重要的一个环节，关系到遥感数据的定量分析和精确应用。

通过不断的研究和实践，相信在未来的发展中，航天光学遥感器的辐射定标方法及技术将得到不断完善及优化。

gf1b 辐射定标

gf1b 辐射定标
摘要：
1.辐射定标的概念和意义
2.辐射定标的方法
3.辐射定标的应用
4.辐射定标的发展趋势
正文：
辐射定标是遥感技术中的一项重要工作，它主要是通过在地面上设立一些标志物，然后通过遥感器对这些标志物进行观测，从而确定遥感图像的辐射值。

这样一来，就可以将遥感图像的辐射值转化为实际的地面反射率，从而更准确地反映出地面的真实情况。

辐射定标的方法主要有两种，一种是基于模型的定标方法，另一种是基于数据的定标方法。

基于模型的定标方法是通过建立遥感图像辐射值和地面反射率之间的模型，从而实现辐射值的定标。

而基于数据的定标方法则是通过大量的已定标的地面数据，建立遥感图像辐射值和地面反射率之间的对应关系，从而实现辐射值的定标。

辐射定标在遥感技术中有着广泛的应用，它可以用于气象、环境监测、城市规划等领域。

例如，在气象领域，通过辐射定标，可以更准确地获取云层、大气等的辐射信息，从而提高天气预报的准确度。

随着遥感技术的发展，辐射定标的技术也在不断进步。

反射率基法辐射定标原理和流程介绍

反射率基法辐射定标原理和流程介绍文章对反射率基法辐射定标进行介绍，并详细描述了定标原理，对定标过程中涉及到的公式给予解释说明，并给出了单点法和两点法的定标系数计算公式。

对定标过程中用到的6S辐射传输模型进行了简要介绍，针对可见光近红外场地定标试验，对6S输入参数也进行了说明，最后对定标具体流程进行了介绍。

标签：反射率基法；6S辐射传输模型；原理引言反射率基法作为目前使用最广泛的场地定标法，已成功对多颗卫星传感器进行了在轨辐射定标，是目前在轨辐射定标中不可或缺的定标方法之一。

反射率基法需要测量场地反射率、大气气溶胶光学厚度、臭氧含量及其他气象参数，利用辐射传输模型计算出大气吸收和散射透过率，最终得到场地大气层顶表观反射率和表观辐亮度，同场地图像平均DN值的比较，即可得到传感器的绝对辐射定标。

文章主要对反射率基法辐射定标进行介绍。

1 反射率基法定标原理场地定标是指在地面上选取均匀区域作为辐射定标场，当卫星过境时，通过地面或飞机上准同步测量，实现在轨卫星遥感器的辐射定标。

场地定标方法包括以下三种：反射率基法、辐亮度法和辐照度基法[1]。

反射率基法辐射定标是在卫星传感器过境时，在辐射校正场同步进行场地反射率测量、大气消光测量、常规气象观测，并用gps设备记录测量过程中的定位信息。

对以上观测数据进行处理，获得场地反射率、水汽含量、气溶胶光学厚度等辐射定标过程中需要的参数。

将所得参数输入相应的辐射传输模型，计算得到卫星传感器入瞳处各光谱波段的表观辐亮度或表观反射率，其中针对不同传感器还需要光谱响应函数进行卷积处理。

同时，还需对同一时刻卫星图像进行处理，根据定位信息提取并计算测量场地的平均计数值。

最后将计算得到的表观辐亮度或表观反射率与卫星传感器图像平均计数值比较，得到卫星各波段表观辐亮度或表观反射率定标系数[2，3]。

对于卫星传感器第i波段，其等效表观辐亮度Li与传感器探测得到的计数值DNi的关系为：式中，ai为传感器第i波段辐亮度定标系数的增益；DN0i为计数值的偏移量。

遥感科学-第九章-光学传感器定标

《遥感科学》第九章光学传感器辐射定标
中国科学院大学姜小光
2017年12月20日
主要内容
辐射定标的概念、目的与意义辐射定标的分类与基本原理发射前定标（实验室定标、场地定标）发射后定标（星上定标、场地定标、交叉定标）
辐射定标的概念
辐射定标：定义：建立遥感器记录的无量纲的数字信号（DN值）与对应目标的辐射能量之间的定量关系，即得到各波段的定标系数。
Li=ai*DNi+bi
Li:辐射能量；DNi：灰度值；ai：增益； bi：偏置
遥感数据通常记录的是灰度值（DN），定标就是要将灰度值转换为物理量，如反射率、辐射亮度的过程。
辐射定标的概念
辐射定标（续）：相对辐射定标：校正探测器不同像元的响应度的过程（如均匀性校正、同一地方不同时间图像输出值之间的相对关系的确定等）
1.发射前定标（续）：（1）实验室定标：
辐射定标分类
积分球：一个内壁涂有白色漫反射材料的空腔球体，球壁上开一个或几个窗孔，用作进光孔和放置光接收器件的接收孔。积分球的内壁是良好的球面，球内壁上涂以理想的漫反射材料（氧化镁或硫酸钡），氧化镁涂层在可见光谱范围内的光谱反射比都在99%以上，这样，进入积分球的光经过内壁涂层多次反射，在内壁上形成均匀照度。
辐射定标分类
1.发射前定标（续）：（2）外场地定标（续）地面定标：在卫星发射前，在室外直接使用太阳光替代实验室光源，可以避免室内光源在光谱形状、量级上与实际光源存在差异，同时也是对实验室定标的有效检验。航空飞行定标：研制相应的机载模拟器或测试载荷，在载荷上天前，利用航空平台进行载荷的定标。开展航空飞行测试，除了可在实际工况下验证载荷的工程指标及实际应用效能，还有利于改进数据处理方法，发展更有针对性的参数反演算法和应用模型。

环境卫星（HJ）数据辐射定标与大气校正

3、从第一波段至第四波段,分别在 txt 文本中编辑,加入文件头（文件头可以参照 ENVI 中 TM 函数文件头）。下图是在 txt 文本中编辑的环境小卫星的第一波段。除文件头之外，数据的第一列为“波长”，值范围：0.4—1.0μm，间隔 0.01μm 取一个值。第二列为对应“波长”的
响应函数值。
DNij = TiRijIj DNij 是波段j中像元i的灰度值， Ti 是指像元i处表征表面变化的地貌因子，对确定的像元所有波段都相同 , Rij 是波段 j 中像元 i 的反射率， Ij 是波段 j 的光照因子。如果假设 DNi. 表示像元i的所有波段的几何平均值， DN.j 表示波段j对所有像元的几何平均值， DN.. 表示所有像元在所有波段的数据的几何均值，则 DN.j / DN .. 表示 DNij / DNi. 对一个波段中所有像元的几何平均值：
2 HJ-CCD-A 星影像辐射定标和大气校正实例
2.1 环境卫星（HJ）数据介绍
环境与灾害监测预报小卫星星座 A、B 星(HJ-1A/1B 星)于 2008 年 9 月 6 日成功发射， HJ-1-A 星搭载了 CCD 相机和超光谱成像仪（HSI），HJ-1-B 星搭载了 CCD 相机和红外相机（IRS）。星座 CCD 相机的重访周期为 2 天，解决了中分辨率遥感影像获取周期短的问题。该星座的主要任务是对自然灾害、生态破坏、环境污染进行大范围、全天候、全天时的动态监测，结合地面应用系统对灾害和生态环境的发展变化趋势进行预测，对灾情和环境质量进行快速和科学评估，提高灾害和环境信息的观测、采集、传送和处理能力，为紧急救援、灾后救助及恢复重建和环境保护工作提供科学依据。环境卫星高度是 650km。环境卫星图像包含 4 个波段：0.43-0.52um，0.52-0.6um，0.63-0.69um，0.76-0.9um，空间分辨率均为 30m。

光学卫星常态化相对辐射定标方法研究

第22卷第12期 2020年12月Vol.22, No. 12Dec.，2020 M01信憩靦莩#Journal of Geo-information Science^ '引用格式:师英蕊，姜洋，李立涛，等.光学卫星常态化相对辐射定标方法研宄[1].地球信息科学学报,2020,22(12):2410-2424.[8111丫11,加叩丫，Li L T,et al.T h e research on normalized radiometric calibration method of optical satellite[J].Journal of Geo-information Science, 2020,22(12):2410-2424. ]D01:10.12082/d q x x k x.2020.190536光学卫星常态化相对辐射定标方法研究师英蕊S姜洋2,李立涛”，于龙江2,蒋永华4丨.武汉大学测绘遥感信息工程国家重点实验室，武汉430079; 2.遥感卫星总体部，北京201203 ;3 .湖北师范大学城市与环境学院，黄石435002; 4.武汉大学遥感信息工程学院，武汉430079The Research on Normalized Radiometric Calibration Method of Optical SatelliteSHI Yingrui1,JIANG Yang2,LI Litao3',YU Longjiang:,JIANG Yonghua41. State Key Laboratory of Information Engineering in Surveying, Mapping and Remote Sensing, Wuhan University, Wuhan 430079, China;2. General Remote Sensing Department, Beijing 201203, China;3. College of Urban and Environmental Sciences, Hubei Normal University, Huangshi 435002, China;4. School of Remote Sensing and Information Engineering, Wuhan University, Wuhan 430079, ChinaAbstract:The relative radiometric calibration of optical satellite sensors minimizes the inconsistency of linear or non-linear responses of the sensor detectors with different incident radiances.It is a prerequisite of various types of high-quality remote sensing products.The response of on-orbit sensor changes with time due to factors such as launch induced vibration,space environment changes,and the sensor degradation.However,both the onetime relative radiometric calibration and single relative radiometric calibration methods cannot guarantee the consistency in responses of satellite sensors at a specific time.Therefore,the normalized on-orbit radiometric calibration method with high frequency and high precision for satellite sensors is necessary for better applications of remote sensing products.In this study,we focused on the image radiometric calibration of the whole life cycle of optical satellite sensors,and the high-frequency,high-precision,wide or full dynamic range on-orbit relative radiometric calibration methods.Also,we summarized the existing accuracy evaluation methods of relative radiometric calibration methods as well as their application scenarios.In our study,the LJ1-01 nighttime satellite images were used to verify the dark current and unifomi field calibration methods.The Zhuhail group 02 hyperspectral satellite images were used to verify the statistical calibration and yawing radiometric calibration methods as well as the normalized radiometric calibration method integrated by a variety of calibration methods.Our results show that the stripe coefficient was less than 0.25%, with a higher relative standard deviation of the images (3.00%) than images processed by each individual evaluation method.The normalized radiometric calibration method integrated by various calibration methods maximizes the advantages of individual calibration methods and is capable of high precision on-orbit calibration for common sensors,收稿日期：2019-09-24;修回日期：2020-08-03.基金项目：国家自然科学基金项目（41971412);国家重点研发计划项目（2016YFB0500801)。

遥感卫星影像辐射校正包括辐射定标和大气校正@揽宇方圆

北京揽宇方圆信息技术有限公司遥感卫星影像辐射校正包括辐射定标和大气校正指在光学遥感数据获取过程中，产生的一切与辐射有关的误差的校正（包括辐射定标和大气校正）。

三者关系如图：大气校正的准备过程为辐射定标辐射定标定义（Radiometric Calibration）是用户需要计算地物的光谱反射率或光谱辐射亮度时，或者需要对不同时间、不同传感器获取的图像进行比较时，都必须将图像的亮度灰度值转换为绝对的辐射亮度，这个过程就是辐射定标。

绝对定标：通过各种标准辐射源，在不同波谱段建立成像光谱仪入瞳处的光谱辐射亮度值与成像光谱仪输出的数字量化值之间的定量关系相对定标：确定场景中各像元之间、各探测器之间、各波谱之间以及不同时间测得的辐射量的相对值。

技术流程：获取空中、地面及大气环境数据，计算大气气溶胶光学厚度，计算大气中水和臭氧含量，分析和处理定标场地及训练区地物光谱等数据，获取定标场地数据时的几何参量和时间，将获取和计算的各种参数带入大气辐射传输模型，求取遥感器入瞳时的辐射亮度，计算定标系数，进行误差分析，讨论误差原因。

方法：反射率法：在卫星过顶时同步测量地面目标反射率因子和大气光学参量（如大气光学厚度、大气柱水汽含量等）然后利用大气辐射传输模型计算出遥感器入瞳处辐射亮度值，具有较高的精度。

辐亮度法：采用经过严格光谱与辐射标定的辐射计，通过航空平台实现与卫星遥感器观测几何相似的同步测量，把机载辐射计测量的辐射度作为已知量，去标定飞行中遥感器的辐射量，从而实现卫星的标定，最后辐射校正系数的误差以辐射计的定标误差为主，仅仅需要对飞行高度以上的大气进行校正，回避了底层大气的校正误差，有利于提高精度。

辐照度法：又称改进的反射率法，利用地面测量的向下漫射与总辐射度值来确定卫星遥感器高度的表观反射率，进而确定出遥感器入瞳处辐射亮度。

这种方法是使用解析近似方法来计算反射率，从而可大大缩减计算时间和计算复杂性。

大气校正定义：大气校正是指传感器最终测得的地面目标的总辐射亮度并不是地表真实反射率的反映，其中包含了由大气吸收，尤其是散射作用造成的辐射量误差。

viirs辐射定标

viirs辐射定标
VIIRS（Visible Infrared Imaging Radiometer Suite）是一种用于卫星遥感的传感器，用于测量地球表面的辐射。

辐射定标是指校准和调整VIIRS传感器以确保其测量的辐射数据准确可靠。

辐射定标过程涉及多个步骤和技术，以确保传感器测量的辐射数据与地面真实情况相符。

辐射定标的过程包括以下几个方面：
1. 绝对定标，通过使用标准辐射源（如辐射标准灯）来确定传感器的绝对响应，以确保测量的辐射数据具有可追溯性和准确性。

2. 相对定标，通过比较不同波段的辐射数据，来校准不同波段之间的响应差异，以确保整个光谱范围内的一致性和准确性。

3. 在轨定标，通过定期使用地面观测站或大气模型来监测和调整传感器的定标，以考虑大气影响和传感器老化等因素。

4. 遥感数据验证，使用地面观测站或其他遥感数据来验证VIIRS传感器测量的辐射数据，以确保其准确性和可靠性。

VIIRS辐射定标的目的是确保其测量的辐射数据可以用于各种应用，如气象预报、环境监测、农业和地质勘测等领域。

通过精确的辐射定标，可以提高遥感数据的质量和可靠性，从而为用户提供更准确的信息和分析结果。

这些辐射定标技术和过程对于保证遥感数据的科学和应用价值至关重要。

漫反射板全光路全视场全口径在轨辐射定标技术

漫反射板全光路全视场全口径在轨辐射定标技术赵艳华;董建婷;张秀茜;王斌【摘要】空间光学遥感器辐射定标包括发射前实验室辐射定标和在轨辐射定标。

中国空间光学遥感器寿命由最初2~3年已延长到8~10年，需要建立在轨辐射定标系统。

文章在总结美国、法国、英国同类相机在轨辐射定标方法的基础上，结合中国漫反射板研制基础及工程实现能力，以某项目需求为背景，提出了大视场可见–近红外空间相机全光路全视场全口径在轨辐射定标方法。

星上定标系统由漫反射板、稳定性监测比辐射计组成。

漫反射板置于入光口前，定标时刻漫反射板展开后，太阳照亮漫反射板形成已知光谱辐亮度的近似朗伯面光源，直接实现空间光学遥感相机全孔径、全光路和全视场的星上辐射定标；稳定性监视比辐射计用于漫反射板星上稳定性监视及其双向反射分布函数（BRDF）修正，确保长期在轨运行过程中空间光学遥感相机的数据产品的绝对辐射定标精度。

经过分析，该方法下相机绝对辐射定标精度优于5%。

%Space optical remote sensor radiometric calibration includes pre-launch in-laboratory radiome-tric calibration andin-orbit radiometric calibration. The lifetimes of Chinese space optical remote sensors have increased from initial 2~3 years to 8~10 years. It is required to establish an in-orbit radiometric calibration sys-tem. On the basis of summarizing radiometric calibration methods for similar camerasin the United States, France and Britain, in combination with the development foundation and engineering capability for diffuse ref-lection plate in China and by talking a certain project’s needs as background,this paper proposes an in-orbit radiometric calibration method in the form of all bore, full FOV and full optical path for near infrared space camerawith large FOV. The onboard radiometric calibration system consists of a diffuse reflection plate and a stability monitoring ratio radiometer. The diffuse reflection plate is placed in front of entrance. When the plate deploys during calibration, the sun illuminates the plate, and then an approximate Lambertian surface light source with known spectral radiance is formed, so as to direct carry out the radiometric calibration in the form of all bore, full VOF and full optical path. The stability monitoring ratio radiometer is used to monitor the sta-bility of the diffuse reflection plate and make its BRDF correction onboard, to ensure absolute accuracy of data products of space optical camera in long-term in-orbit operation. Through analysis, the absolute radiometric calibration accuracy of this method is better than 5.0%.【期刊名称】《航天返回与遥感》【年(卷),期】2016(037)002【总页数】8页(P92-99)【关键词】大视场;全光路;全视场;全口径;在轨辐射定标;空间光学遥感器【作者】赵艳华;董建婷;张秀茜;王斌【作者单位】北京空间机电研究所，北京 100094;北京空间机电研究所，北京100094;北京空间机电研究所，北京 100094;北京空间机电研究所，北京 100094【正文语种】中文【中图分类】V474.2Key words large field; all-optical path; full field; full bore; in-orbit radiometric calibration; space optical remote sensor由于可见–近红外探测器性能较稳定、响应一致性较好，因此国内该类空间光学遥感相机一般在发射前会进行实验室定标[1]，很少设置星上辐射定标装置；在轨后有的会利用地面定标场作场地定标[2]，也有的会利用在轨标定较好的相机进行交叉定标[3]。