基于光谱响应差异的HJ-1B热红外通道星上定标系数验证.pdfVIP

第 ３ ４卷，第 ８期 光 谱 学 与 光 谱 分 析 Ｖｏｌ．３４，Ｎｏ．８，ｐｐ２２１２-２２１ ７ ２ ０ １ ４ 年 ８ 月 Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ ａｎｄ Ｓｐｅｃｔｒａｌ Ａｎａｌｙｓｉｓ Ａｕｇｕｓｔ，２０１４ 基于光谱响应差异的 HJ-１B 热红外通道星上定标系数验证 刘 李１，傅俏燕１，史婷婷２，王爱春１，张学文１ １．中国资源卫星应用中心，北京 １０００９４ ２．中国科学院地理科学与资源研究所，北京 １００１０１ 摘 要 ＨＪ-１Ｂ 卫星热红外通道自发射以来共进行了 ７ 次星上黑体定标，然而针对星上定标系数的验证工 作开展较少。通过半高宽法、矩方法和查找表法计算得到 ２００９ 年 ９ 月 １４ 日星上定标系数。以具有较高定标 精度的 ＭＯＤＩＳ 为参考源，基于 ＭＯＤＩＳ 第 ３１，３２ 通道和 ＨＪ-１Ｂ 热红外通道的光谱响应特性，改进对应热红 外通道的光谱匹配算法，建立两传感器表观辐亮度的匹配关系，进而通过 Ｐｌａｎｃｋ 公式计算出 ＨＪ-１Ｂ 热红外 通道的等效水表亮温，通过与 ＨＪ-１Ｂ 热红外通道基于星上定标系数得到的反演水表亮温进行比较，实现对 星上定标系数的验证。以光谱响应差异计算的等效亮温值为 ２８５．９７ Ｋ，半高宽法、矩方法和查找表法星上 定标系数反演亮温值分别为 ２８８．７７，２７４．５２ 和 ２８５．９７ Ｋ。结果显示，半高宽法、矩方法和查找表法星上定 标系数反演亮温与光谱响应差异计算的等效亮温偏差分别为 ２．８， １１．４６ 和 ０．０２ Ｋ。结果表明，ＨＪ-１Ｂ 热 红外通道星上定标方法中以查找表法星上定标系数计算结果精度较高。同时证明了基于光谱响应差异的 ＨＪ-１Ｂ 热红外通道星上定标系数验证方法有效可行。 关键词 星上定标；热红外；光谱响应；验证 中图分类号：ＴＨ７４４．１ 文献标识码：Ａ DOI：１０．３９６４／ｊ．ｉｓｓｎ．１０００-０５９３（２０１４）０８-２２１２-０６ 收稿日期：２０１３ １０ １１，修订日期：２０１４ ０１ １８ 基金项目：国家高技术研究发展计划（８６３ 计划）项目（２０１２ＡＡ１２Ａ３０２）资助 作者简介：刘 李，１９８４ 年生，中国资源卫星应用中心工程师 ｅ ｍａｉｌ：ｌｉｕｌｉｃｕｇｂ＠１２６．ｃｏｍ 引 言 传感器在轨辐射定标是遥感定量化反演的基础［１］。国产 ＨＪ-１Ｂ 卫星热红外传感器自发射以来，分别在 ２００８ 年— ２００９ 年间进行了 ７ 次星上黑体辐射定标。由于星上定标系统 的稳定性下降，自 ２００９ 年未采用星上黑体开展在轨星上定 标。因此，基于青海湖和内蒙古达里湖水体的场地定标及 ＭＯＤＩＳ 等国外高定标精度载荷的交叉定标被用来对 ＨＪ-１Ｂ 热红外通道开展定标。目前，定标系数的验证工作开展较 少，主要包括基于场地实测数据和参考卫星两种方法［２，３］， 由于受到测量条件、自然因素和人力、物力等影响，场地实 测数据的获取局限性较大。相比较而言，参考卫星的无场地 交叉验证优势明显［４，５］。 在 ＨＪ-１Ｂ 热红外通道星上定标方面，韩启金等［６］通过半 高宽法有效波段宽度计算实现辐照度与辐亮度的转换。李家 国等构建了在轨星上定标有效波段宽度的查找表法。分别利 用查找表法、半高宽法和矩方法对 ２００９ 年 ８ 月 ５ 日和 ８ 月 １４ 日星上定标数据进行处理获取其定标系数。 在星上定标系数的验证方面，韩启金等［７］利用 ＭＯＤＩＳ 第 ３１ 通道与 ＨＪ-１Ｂ 热红外通道进行交叉定标，通过与 ＨＪ- １Ｂ 星上定标结果对比分析，证明星上定标精度较高。并于 ２０１０ 年使用 ＭＯＤＩＳ 第 ３１ 和 ３２ 通道的合成辐亮度对 ＨＪ-１Ｂ 热红外通道星上定标结果进行检验，认为星上定标系数精度 下降了 １．５％［６］。李家国［８］利用由 ２００９ 年 ８ 月 １２ 日青海湖 星地同步观测实验数据和 Ｔｅｒｒａ ＭＯＤＩＳ 第 ３１，３２ 波段数据 计算的表观辐亮度对星上定标结果进行验证，认为查找表法 星上定标结果精度更高。 可见，目前 ＨＪ-１Ｂ 热红外通道星上定标系数的验证主要 是通过与 ＭＯＤＩＳ 临近的单一通道或两通道简单组合的表观 辐亮度值进行比较分析。本文基于 ＭＯＤＩＳ 第 ３１，３２ 通道与 ＨＪ-１Ｂ 热红外通道的光谱响应差异，对 ＨＪ-１Ｂ 热红外通道星 上定标系数进行验证。首先，通过查找表法、半高宽法和矩 方法计算 ＨＪ-１Ｂ 热红外通道星上定标系数。以光谱响应差异 计算两传感器表观辐亮度的匹配关系，进而计算出 ＨＪ-１Ｂ 热 红外通道的等效水表亮温，通过与以星上定标系数得到的反 演水表亮温进行比较分析，实现 ＨＪ-１Ｂ 热红外通道星上定