热红外波段场地自动化定标方法的研究与设备研制
发布时间：2022-02-20 09:26
随着热红外遥感技术的发展,大批具有热红外波段探测能力的对地观测卫星遥感器陆续发射升空。卫星遥感器在轨运行期间,除了利用星载黑体进行星上定标外,还需要开展校正场定标来检验或替代星上定标结果,以保障数据产品的精度。目前我国卫星遥感器热红外波段的校正场定标,主要通过人工野外测量的方式获取场地热红外辐射特性,这种测量方式耗费高,效率低,受到天气条件等因素的限制,难以有效保障定标频次和有效数据量,无法及时提供用于分析遥感器衰变的观测数据。开展卫星遥感器热红外波段场地自动化定标方法的研究,对于提高卫星遥感器热红外波段校正场定标的时效性和精度具有重要的应用价值。本文结合卫星遥感器热红外波段在轨校正场定标技术的发展趋势,改进了热红外波段场地辐射定标技术流程,设计并研制了具备自动化观测能力的多通道自校准红外辐射计（Muli-channel Self-calibrated Infrared autonmous Radiometer,MSIR）。论文完成了以下几个方面的研究工作。为设计合理的场地自动化定标流程,比较了场地辐射定标过程中的不同物理参量获取方法的精度,设计了以温度基法为核心的场地自动化定标技术流...
【文章来源】：中国科学技术大学安徽省211工程院校985工程院校
【文章页数】：130 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１－３辐亮度基法定标流程图??辐亮度基法中，为减小星地光谱匹配引入的辐射计算误差，现场测量的热红??
第１章绪论??探空和常规１１卫星观测?Ｉ卫星过境??气象数据?几何数据?星历表??Ｉ?Ｉ?????Ｉ?，，??！?｜同步观测地ｋ?｜辐射传输模式?｜卫星＾步??！表辐亮度ＭＯＤＴＲＡＮ?观测＿数据??＇：?Ｉ?１?￣Ｉ￣??ｉ现场测量ｉ?｜大气透ｋ率和?｜卫星影像??［＿?」?大气程辐射?计数值??士??星地光谱匹配??卫■会璧处?？定标系数??图１－３辐亮度基法定标流程图??辐亮度基法中，为减小星地光谱匹配引入的辐射计算误差，现场测量的热红??外辐射计与目标遥感器的通道光谱函数尽可能的匹配。如１９９９年，ＪＰＬ?（Ｊｅｔ??Ｐｒｏｐｕｌｓｉｏｎ?Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ）联合日本茨城大学（Ｉｂａｒａｋｉ?Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ）和?ＮＩＥＳ?（Ｎａｔｉｏｎａｌ??Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ?ｆｏｒ?Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ?Ｓｔｕｄｉｅｓ）等机构，在美国塔霍湖（Ｌａｋｅ?Ｔａｈｏｅ）水表福??射校正场和内华达州盐湖（Ａｌｋａｌｉ?Ｌａｋｅ）陆表辐射校正场，如图１－４所示，布设??了法国Ｃｉｍｅｌ公司生产的ＣＬＩＭＡＴ３１２－ｌｎ型多通道式热红外辐射计（简称??ＣＥ３１２），获取了水／陆表辐亮度，开展了?ＡＳＴＥＲ遥感器热红外波段的在轨辐射??定标工作［２５］。ＣＥ３１２采用旋转滤光轮分光的方式设置了?６个与ＡＳＴＥＲ热红外通??道相似的光学通道，ＡＳＴＥＲ和ＣＥ３１２通道参数比较如表１－２所示。??（ａ）?＿?鐘?＿??＇＾?Ｗｅａｔｈｅｒ?＇，二??ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ?■?＊??Ｓｏｌａｒ?ｐａｎｅｌ．?Ｗｅａｔｈｅｒ?ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ?ｊｆＪ?＾??Ｍｕｌｔｉ－ｂａｎ
作，限制了红外辐射计的适用性。??１．３．２温度基法??温度基法（Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ－ｂａｓｅｄ?Ｍｅｔｈｏｄ）是一种通过测量场地表面动力学温度??和发射率来预测传感器入瞳处辐亮度的技术。利用现场观测设备获得场地表面动??力学温度和发射率数据，借助辐射传输模型（如，ＭＯＤＴＲＡＮ）计算出大气透过??率和大气程辐射，推算出卫星入瞳处辐亮度，建立同步观测遥感器输出数字量化??值与接收辐亮度值的定量关系，实现遥感器热红外波段的辐射定标完成遥感器的??辐射定标工作，温度基法定标流程图如图１－５所示。??探空和常规１１卫星观测?｜卫星过境??气象数据?几何数据?星历表??？￣Ｉ?Ｉ??］????］丨?——?ｉ．?－??！：???Ｉ?ｍｍｕｒｎｍ?；?ＭＯＤＴＲＡＮ?删数据??＿?ｌ＿－?￣Ｘ：??！?ｔｏｍ＊侧裼?地表光谱！大气透过率和?｜卫星影像??｜现功劚？?｜ｊ?｜大气＆射??￣卫星又瞳处??—１福亮ｓ?—１热雜??图１－５温度基法定标流程图??温度基法中，场地表面动力学温度和发射率是在轨辐射定标中的两个关键因??子。根据场地表面动力学温度的获取方法的不同，现场观测设备分为红外辐射计??和接触式温度传感器。??１．３．２．１辐射测温法??采用热红外辐射计对场地目标进行辐射测量时，根据辐射传输理论可知［２６】，??热红外辐射计接收到的辐亮度可表示为：??４（７；）?＝?［＾４（７；）?＋?０－＾）４］ｒｔ＋４?（１－２）??式中，表示热红外辐射计通道；ｔ接收到的辐亮度，ｒｂ为等效黑体亮温，《??表示热红外辐射计通道；ｔ的地表发射率，心（ＴＪ表示热红外辐射计通道々接收到??
【参考文献】：
期刊论文
[1]高精度海表皮温红外辐射测量系统[J]. 张凯临,杨铭伦,曲利芹,管磊. 中国海洋大学学报(自然科学版). 2020(05)
[2]基于NPP-VIIRS夜间灯光的洪水灾害损失评估[J]. 郭磊,舒全英,李军. 水利发展研究. 2020(02)
[3]基于北斗短报文通信的新能源监测系统设计[J]. 陈慧,谭志强,鲍捷. 电测与仪表. 2020(19)
[4]NCEP震前异常增温数据插值及可视化方法[J]. 徐俊波,周国祥,沈轶杰,周波. 合肥工业大学学报(自然科学版). 2019(09)
[5]VIIRS与MODIS海表面温度产品观测能力对比分析[J]. 刘伊格,苗俊伟,孙伟富,张杰,孟俊敏. 海洋科学进展. 2019(03)
[6]基于多通道温度与发射率分离算法的敦煌场地红外特性研究[J]. 张允祥,李新,韦玮,翟文超,张艳娜,郑小兵. 光学学报. 2019(10)
[7]风云三号D星真彩色影像合成方法研究及应用[J]. 韩秀珍,王峰,单天婵. 海洋气象学报. 2019(02)
[8]自校准地表/水表面红外辐射测温仪的研制[J]. 常稼强,郝小鹏,吕彪,胡朝云,宋健,李凯,韩启金. 计量学报. 2019(02)
[9]地基遥感大气温湿风垂直廓线观测方法综述[J]. 王志诚,张雪芬,茆佳佳,季承荔. 气象水文海洋仪器. 2018(02)
[10]密封装置的分类及应用研究[J]. 刘晓芳. 机械工程与自动化. 2016(04)
博士论文
[1]红外探测器组件杂散光分析及抑制研究[D]. 汪洋.中国科学院研究生院(上海技术物理研究所) 2016
硕士论文
[1]空间相机的环境适应性分析[D]. 马洁.长春理工大学 2009
本文编号：3634751
【文章来源】：中国科学技术大学安徽省211工程院校985工程院校
【文章页数】：130 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１－３辐亮度基法定标流程图??辐亮度基法中，为减小星地光谱匹配引入的辐射计算误差，现场测量的热红??
第１章绪论??探空和常规１１卫星观测?Ｉ卫星过境??气象数据?几何数据?星历表??Ｉ?Ｉ?????Ｉ?，，??！?｜同步观测地ｋ?｜辐射传输模式?｜卫星＾步??！表辐亮度ＭＯＤＴＲＡＮ?观测＿数据??＇：?Ｉ?１?￣Ｉ￣??ｉ现场测量ｉ?｜大气透ｋ率和?｜卫星影像??［＿?」?大气程辐射?计数值??士??星地光谱匹配??卫■会璧处?？定标系数??图１－３辐亮度基法定标流程图??辐亮度基法中，为减小星地光谱匹配引入的辐射计算误差，现场测量的热红??外辐射计与目标遥感器的通道光谱函数尽可能的匹配。如１９９９年，ＪＰＬ?（Ｊｅｔ??Ｐｒｏｐｕｌｓｉｏｎ?Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ）联合日本茨城大学（Ｉｂａｒａｋｉ?Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ）和?ＮＩＥＳ?（Ｎａｔｉｏｎａｌ??Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ?ｆｏｒ?Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ?Ｓｔｕｄｉｅｓ）等机构，在美国塔霍湖（Ｌａｋｅ?Ｔａｈｏｅ）水表福??射校正场和内华达州盐湖（Ａｌｋａｌｉ?Ｌａｋｅ）陆表辐射校正场，如图１－４所示，布设??了法国Ｃｉｍｅｌ公司生产的ＣＬＩＭＡＴ３１２－ｌｎ型多通道式热红外辐射计（简称??ＣＥ３１２），获取了水／陆表辐亮度，开展了?ＡＳＴＥＲ遥感器热红外波段的在轨辐射??定标工作［２５］。ＣＥ３１２采用旋转滤光轮分光的方式设置了?６个与ＡＳＴＥＲ热红外通??道相似的光学通道，ＡＳＴＥＲ和ＣＥ３１２通道参数比较如表１－２所示。??（ａ）?＿?鐘?＿??＇＾?Ｗｅａｔｈｅｒ?＇，二??ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ?■?＊??Ｓｏｌａｒ?ｐａｎｅｌ．?Ｗｅａｔｈｅｒ?ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ?ｊｆＪ?＾??Ｍｕｌｔｉ－ｂａｎ
作，限制了红外辐射计的适用性。??１．３．２温度基法??温度基法（Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ－ｂａｓｅｄ?Ｍｅｔｈｏｄ）是一种通过测量场地表面动力学温度??和发射率来预测传感器入瞳处辐亮度的技术。利用现场观测设备获得场地表面动??力学温度和发射率数据，借助辐射传输模型（如，ＭＯＤＴＲＡＮ）计算出大气透过??率和大气程辐射，推算出卫星入瞳处辐亮度，建立同步观测遥感器输出数字量化??值与接收辐亮度值的定量关系，实现遥感器热红外波段的辐射定标完成遥感器的??辐射定标工作，温度基法定标流程图如图１－５所示。??探空和常规１１卫星观测?｜卫星过境??气象数据?几何数据?星历表??？￣Ｉ?Ｉ??］????］丨?——?ｉ．?－??！：???Ｉ?ｍｍｕｒｎｍ?；?ＭＯＤＴＲＡＮ?删数据??＿?ｌ＿－?￣Ｘ：??！?ｔｏｍ＊侧裼?地表光谱！大气透过率和?｜卫星影像??｜现功劚？?｜ｊ?｜大气＆射??￣卫星又瞳处??—１福亮ｓ?—１热雜??图１－５温度基法定标流程图??温度基法中，场地表面动力学温度和发射率是在轨辐射定标中的两个关键因??子。根据场地表面动力学温度的获取方法的不同，现场观测设备分为红外辐射计??和接触式温度传感器。??１．３．２．１辐射测温法??采用热红外辐射计对场地目标进行辐射测量时，根据辐射传输理论可知［２６】，??热红外辐射计接收到的辐亮度可表示为：??４（７；）?＝?［＾４（７；）?＋?０－＾）４］ｒｔ＋４?（１－２）??式中，表示热红外辐射计通道；ｔ接收到的辐亮度，ｒｂ为等效黑体亮温，《??表示热红外辐射计通道；ｔ的地表发射率，心（ＴＪ表示热红外辐射计通道々接收到??
【参考文献】：
期刊论文
[1]高精度海表皮温红外辐射测量系统[J]. 张凯临,杨铭伦,曲利芹,管磊. 中国海洋大学学报(自然科学版). 2020(05)
[2]基于NPP-VIIRS夜间灯光的洪水灾害损失评估[J]. 郭磊,舒全英,李军. 水利发展研究. 2020(02)
[3]基于北斗短报文通信的新能源监测系统设计[J]. 陈慧,谭志强,鲍捷. 电测与仪表. 2020(19)
[4]NCEP震前异常增温数据插值及可视化方法[J]. 徐俊波,周国祥,沈轶杰,周波. 合肥工业大学学报(自然科学版). 2019(09)
[5]VIIRS与MODIS海表面温度产品观测能力对比分析[J]. 刘伊格,苗俊伟,孙伟富,张杰,孟俊敏. 海洋科学进展. 2019(03)
[6]基于多通道温度与发射率分离算法的敦煌场地红外特性研究[J]. 张允祥,李新,韦玮,翟文超,张艳娜,郑小兵. 光学学报. 2019(10)
[7]风云三号D星真彩色影像合成方法研究及应用[J]. 韩秀珍,王峰,单天婵. 海洋气象学报. 2019(02)
[8]自校准地表/水表面红外辐射测温仪的研制[J]. 常稼强,郝小鹏,吕彪,胡朝云,宋健,李凯,韩启金. 计量学报. 2019(02)
[9]地基遥感大气温湿风垂直廓线观测方法综述[J]. 王志诚,张雪芬,茆佳佳,季承荔. 气象水文海洋仪器. 2018(02)
[10]密封装置的分类及应用研究[J]. 刘晓芳. 机械工程与自动化. 2016(04)
博士论文
[1]红外探测器组件杂散光分析及抑制研究[D]. 汪洋.中国科学院研究生院(上海技术物理研究所) 2016
硕士论文
[1]空间相机的环境适应性分析[D]. 马洁.长春理工大学 2009
本文编号：3634751
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