基于Metop-B/GOME-2的TG-2/MAI可见光通道交叉定标
发布时间：2021-07-05 07:33
2016年9月15日发射的TG-2空间实验室上搭载的MAI是我国首个在轨运行的多角度偏振成像仪,主要用于获取云和气溶胶等大气环境信息。星载遥感仪器的定标是观测资料定量应用的关键前提且贯穿仪器的整个寿命期。MAI发射前已经进行了实验室定标,且精度较高。为了监测MAI发射后的在轨运行情况,针对其未配置在轨定标装置的问题,利用Metop-B/GOME-2可见光波段的高光谱分辨率和较高探测精度的优势,提出了基于GOME-2对MAI 565,670以及763nm通道进行在轨监测及交叉定标的方法。该方法首先通过时空匹配、视线几何匹配等获取MAI与GOME-2相近时刻、相近视线几何条件下的同目标观测数据,再将GOME-2反射率按照MAI可见光通道光谱响应函数进行卷积,得到各通道的参考反射率,与MAI反射率进行对比分析,从而实现对MAI的定标。利用不同反照率特性目标的匹配观测数据,该方法能够实现仪器的高、中、低端观测的全覆盖定标。定标过程主要包括:（1）对2016年12月到2017年2月期间TG-2和Metop-B的运行轨道进行预报,获取二者交叉观测的整轨数据;设置观测时间差为900s,初步匹配得到8...
【文章来源】：光谱学与光谱分析. 2019,39(01)北大核心EISCICSCD
【文章页数】：9 页
【部分图文】：
图１ＭＡＩ光谱响应函数和ＧＯＭＥ－２反射率Ｆｉｇ．１Ｓｐｅｃｔｒａｌｒｅｓｐｏｎｓｅｆｕｎｃｔｉｏｎｓｏｆ
２：１７７．４２２９．６１５６７５２０１７．０１．２９０９：５１：５５－２．１３８．４３４０４６２０１７．０１．３００５：４６：５９５３．７４８．０４８７６７２０１７．０２．０１０６：５２：５１３６．１７－４．１３６９４８２０１７．０２．２２１６：３５：３４－１１１．７６－２３．８４４６１２交叉定标方法交叉定标需要保证两个仪器在同一时刻同一视线几何条件下观测相同的目标，因此两个仪器的数据需要满足多项指标［１５－１７］，具体流程如图２所示。图２ＭＡＩ与ＧＯＭＥ－２交叉定标流程Ｆｉｇ．２Ｆｌｏｗｃｈａｒｔｏｆｉｎｔｅｒ－ｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎｂｅｔｗｅｅｎＭＡＩａｎｄＧＯＭＥ－２（１）数据预处理利用ＳＧＰ４轨道预报软件预报ＴＧ－２和Ｍｅｔｏｐ－Ｂ的轨道交叉点［１８］，根据交叉点信息获取ＭＡＩ和ＧＯＭＥ－２相应的整轨数据。图３（ａ）给出了ＭＡＩ和ＧＯＭＥ－２一次交叉观测的反射率图。为了确保两个仪器交叉观测时能够在相同天顶角下观测同一目标，需要进一步对获取的整轨数据进行筛选，只保留两个仪器对应像元时间差在９００ｓ之内的数据，初步得到匹配样本，如表４。（２）匹配像元空间位置检验ＧＯＭＥ－２像元大小为８０ｋｍ×４０ｋｍ，ＭＡＩ像元大小为３ｋｍ×３ｋｍ，故认为当中心坐标在ＧＯＭＥ－２像元内的ＭＡＩ像元数超过３３８个的交叉样本即为ＭＡＩ完全填充样本。对匹配像元空间位置进行检验，保留ＭＡＩ完全填充的交叉样本。图３（ｂ）给出了ＭＡＩ和ＧＯＭＥ－２像元空间匹配样
图３ＭＡＩ与ＧＯＭＥ－２交叉样例（ａ）：ＭＡＩ与ＧＯＭＥ－２交叉观测情况；（ｂ）：ＭＡＩ像元与ＧＯＭＥ－２像元空间匹配情况Ｆｉｇ．３Ｉｎｔｅｒ－ｃｒｏｓｓｃａｓｅｂｅｔｗｅｅｎＭＡＩａｎｄＧＯＭＥ－２（ａ）：Ｃｒｏｓｓ－ｏｂｓｅｒｖａｔｉｏｎｏｆＭＡＩａｎｄＧＯＭＥ－２；（ｂ）：Ｐｉｅｘｌｓｏｆｓｐａｔｉａｌｐｏｓｉｔｉｏｎｍａｔｃｈｉｎｇ（３）匹配像元视线几何检验在匹配像元空间位置检验的基础上，为了尽可能减小ＢＲＤＦ对定标结果的影响，给定ＧＯＭＥ－２观测天顶角小于３０°的条件。同时为了保证两个仪器观测视角相同，进一步给定如下的匹配像元视线几何的检验条件ｃｏｓθＭｃｏｓθＧ－１＜０．０５其中，θＭ代表ＭＡＩ观测天顶角，θＧ代表ＧＯＭＥ－２观测天顶角。ＭＡＩ最多可以在１４个不同角度下观测同一目标。因此对于匹配像元视线几何检验，首先计算每个ＧＯＭＥ－２像元所覆盖的全部ＭＡＩ像元１４个观测天顶角θＭ对应的ｃｏｓθＭｃｏｓθＧ－１值；对于每个ＭＡＩ像元，仅保留ｃｏｓθＭｃｏｓθＧ－１值最小的一组观测（即：ＭＡＩ和ＧＯＭＥ－２观测天顶角最接近的一个观测方向）；最后，保留符合ｃｏｓθＭｃｏｓθＧ－１＜０．０５条件的ＭＡＩ像元能完全填充ＧＯＭＥ－２的样本。（４）观测目标均匀性检验为了尽可能减小观测目标均匀性对定标结果的影响，对通过视线几何检验的匹配像元进行观测目标均匀性检验，检验条件设置为σＩａｖｅ＜０
【参考文献】：
期刊论文
[1]TG-2多角度偏振成像仪云相态识别机载验证试验[J]. 郭俊杰,姚志刚,韩志刚,赵增亮,殷德奎,严卫. 遥感技术与应用. 2018(03)
[2]FY-3A/TOU与Metop-B/GOME-2在轨交叉定标检验分析[J]. 王后茂,赵其昌,王咏梅,张卓,杨晓君,胡秀清. 光学学报. 2017(01)
[3]基于深对流云目标的风云二号可见光通道辐射定标[J]. 陈林,徐娜,胡秀清,陆风,张鹏. 光谱学与光谱分析. 2016(08)
[4]通道式可见光近红外卫星遥感器辐射定标方法综述[J]. 王敏,何明元,张水平,陈晓颖,邱敏. 遥感信息. 2014(01)
[5]高光谱成像仪交叉定标技术研究及应用[J]. 徐文斌,郑小兵,易维宁,李健军,史剑民. 大气与环境光学学报. 2014(01)
[6]基于高光谱资料对FY-1C/1D气象卫星进行交叉定标[J]. 漆成莉,胡秀清,张里阳,董超华. 气象学报. 2012(04)
[7]FY-2静止卫星红外通道的高光谱交叉定标[J]. 徐娜,胡秀清,陈林,闵敏. 遥感学报. 2012(05)
本文编号：3265653
【文章来源】：光谱学与光谱分析. 2019,39(01)北大核心EISCICSCD
【文章页数】：9 页
【部分图文】：
图１ＭＡＩ光谱响应函数和ＧＯＭＥ－２反射率Ｆｉｇ．１Ｓｐｅｃｔｒａｌｒｅｓｐｏｎｓｅｆｕｎｃｔｉｏｎｓｏｆ
２：１７７．４２２９．６１５６７５２０１７．０１．２９０９：５１：５５－２．１３８．４３４０４６２０１７．０１．３００５：４６：５９５３．７４８．０４８７６７２０１７．０２．０１０６：５２：５１３６．１７－４．１３６９４８２０１７．０２．２２１６：３５：３４－１１１．７６－２３．８４４６１２交叉定标方法交叉定标需要保证两个仪器在同一时刻同一视线几何条件下观测相同的目标，因此两个仪器的数据需要满足多项指标［１５－１７］，具体流程如图２所示。图２ＭＡＩ与ＧＯＭＥ－２交叉定标流程Ｆｉｇ．２Ｆｌｏｗｃｈａｒｔｏｆｉｎｔｅｒ－ｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎｂｅｔｗｅｅｎＭＡＩａｎｄＧＯＭＥ－２（１）数据预处理利用ＳＧＰ４轨道预报软件预报ＴＧ－２和Ｍｅｔｏｐ－Ｂ的轨道交叉点［１８］，根据交叉点信息获取ＭＡＩ和ＧＯＭＥ－２相应的整轨数据。图３（ａ）给出了ＭＡＩ和ＧＯＭＥ－２一次交叉观测的反射率图。为了确保两个仪器交叉观测时能够在相同天顶角下观测同一目标，需要进一步对获取的整轨数据进行筛选，只保留两个仪器对应像元时间差在９００ｓ之内的数据，初步得到匹配样本，如表４。（２）匹配像元空间位置检验ＧＯＭＥ－２像元大小为８０ｋｍ×４０ｋｍ，ＭＡＩ像元大小为３ｋｍ×３ｋｍ，故认为当中心坐标在ＧＯＭＥ－２像元内的ＭＡＩ像元数超过３３８个的交叉样本即为ＭＡＩ完全填充样本。对匹配像元空间位置进行检验，保留ＭＡＩ完全填充的交叉样本。图３（ｂ）给出了ＭＡＩ和ＧＯＭＥ－２像元空间匹配样
图３ＭＡＩ与ＧＯＭＥ－２交叉样例（ａ）：ＭＡＩ与ＧＯＭＥ－２交叉观测情况；（ｂ）：ＭＡＩ像元与ＧＯＭＥ－２像元空间匹配情况Ｆｉｇ．３Ｉｎｔｅｒ－ｃｒｏｓｓｃａｓｅｂｅｔｗｅｅｎＭＡＩａｎｄＧＯＭＥ－２（ａ）：Ｃｒｏｓｓ－ｏｂｓｅｒｖａｔｉｏｎｏｆＭＡＩａｎｄＧＯＭＥ－２；（ｂ）：Ｐｉｅｘｌｓｏｆｓｐａｔｉａｌｐｏｓｉｔｉｏｎｍａｔｃｈｉｎｇ（３）匹配像元视线几何检验在匹配像元空间位置检验的基础上，为了尽可能减小ＢＲＤＦ对定标结果的影响，给定ＧＯＭＥ－２观测天顶角小于３０°的条件。同时为了保证两个仪器观测视角相同，进一步给定如下的匹配像元视线几何的检验条件ｃｏｓθＭｃｏｓθＧ－１＜０．０５其中，θＭ代表ＭＡＩ观测天顶角，θＧ代表ＧＯＭＥ－２观测天顶角。ＭＡＩ最多可以在１４个不同角度下观测同一目标。因此对于匹配像元视线几何检验，首先计算每个ＧＯＭＥ－２像元所覆盖的全部ＭＡＩ像元１４个观测天顶角θＭ对应的ｃｏｓθＭｃｏｓθＧ－１值；对于每个ＭＡＩ像元，仅保留ｃｏｓθＭｃｏｓθＧ－１值最小的一组观测（即：ＭＡＩ和ＧＯＭＥ－２观测天顶角最接近的一个观测方向）；最后，保留符合ｃｏｓθＭｃｏｓθＧ－１＜０．０５条件的ＭＡＩ像元能完全填充ＧＯＭＥ－２的样本。（４）观测目标均匀性检验为了尽可能减小观测目标均匀性对定标结果的影响，对通过视线几何检验的匹配像元进行观测目标均匀性检验，检验条件设置为σＩａｖｅ＜０
【参考文献】：
期刊论文
[1]TG-2多角度偏振成像仪云相态识别机载验证试验[J]. 郭俊杰,姚志刚,韩志刚,赵增亮,殷德奎,严卫. 遥感技术与应用. 2018(03)
[2]FY-3A/TOU与Metop-B/GOME-2在轨交叉定标检验分析[J]. 王后茂,赵其昌,王咏梅,张卓,杨晓君,胡秀清. 光学学报. 2017(01)
[3]基于深对流云目标的风云二号可见光通道辐射定标[J]. 陈林,徐娜,胡秀清,陆风,张鹏. 光谱学与光谱分析. 2016(08)
[4]通道式可见光近红外卫星遥感器辐射定标方法综述[J]. 王敏,何明元,张水平,陈晓颖,邱敏. 遥感信息. 2014(01)
[5]高光谱成像仪交叉定标技术研究及应用[J]. 徐文斌,郑小兵,易维宁,李健军,史剑民. 大气与环境光学学报. 2014(01)
[6]基于高光谱资料对FY-1C/1D气象卫星进行交叉定标[J]. 漆成莉,胡秀清,张里阳,董超华. 气象学报. 2012(04)
[7]FY-2静止卫星红外通道的高光谱交叉定标[J]. 徐娜,胡秀清,陈林,闵敏. 遥感学报. 2012(05)
本文编号：3265653
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/tianwen/3265653.html
