基于多个稳定目标的吉林一号光谱02卫星多光谱成像仪的在轨绝对辐射定标

doi:10.11873/j.issn.1004-0323.2023.4.0803

遥感技术与应用

2023, Vol. 38

Issue (4): 803-815 DOI: 10.11873/j.issn.1004-0323.2023.4.0803

宽波段多光谱数据立方专栏

基于多个稳定目标的吉林一号光谱02卫星多光谱成像仪的在轨绝对辐射定标

杨松(

),黄帅,白杨(

),贾益,巴倩倩,田世强,钟兴

长光卫星技术股份有限公司，吉林长春 130000

On-orbit Absolute Radiometric Calibration for the Multi-Spectral Imager of Jilin-1/GP02 based on Multiple Stable Targets

Song YANG(

),Shuai HUANG,Yang BAI(

),Yi JIA,Qianqian BA,Shiqiang TIAN,Xing ZHONG

Chang Guang Satellite Technology Company Limited，Changchun 130000，China

全文: PDF(3543 KB) HTML

摘要：

卫星在轨后精准的绝对辐射定标是对其观测数据进行定量化应用的基础。与传统的场地定标法、交叉定标法相比，基于稳定场景目标的定标方法具有成本低、频次高、可实现历史数据定标等优点。使用中分辨率成像光谱仪（MODIS）的MCD19A1产品、MCD43A1产品和MOD03（MYD03）产品模拟出MODIS band8在光谱02卫星观测条件下的方向反射率，再结合MCD43A1产品中MODIS band1~band5的方向反射率、MCD19A2产品中的气溶胶参数、水汽参数以及MOD07（MYD07）产品中的臭氧参数，对2021年10月光谱02卫星多光谱成像仪对多个稳定目标成像的入瞳辐亮度进行辐射传输模拟，实现对其在轨绝对辐射定标。对该定标系数的真实性检验结果表明：与发射前定标系数相比，基于重新标定系数进行大气校正的结果与哨兵2号反射率产品的差异明显减小；重新标定的观测辐亮度与包头地基自动辐射定标数据的平均相对差异为3.18%，说明定标结果具有较高的精度。研究结果可以为使用稳定目标对中高空间分辨率光学遥感卫星在轨绝对辐射定标提供方法支撑。

关键词： 在轨绝对辐射定标; 吉林一号; 多光谱; 大气校正

Abstract:

The precise absolute radiometric calibration of satellite on orbit is the basis for quantitative application of its observation data. Compared with the traditional site calibration method， the on orbit calibration method based on stable targets has the advantages of low cost， high frequency and historical data calibration. The MCD19A1 product， MCD43A1 product and MOD03 （MYD03） product of the Moderate-resolution Imaging Spectroradiometer （MODIS） are applied to simulate the directional reflectance of MODIS band8 under the observation conditions of GP02 satellite. Then combined with the directional reflectance of MODIS band1~band5 in MCD43A1 products， aerosol parameters and water vapor parameters in MCD19A2 products and ozone parameters in MOD07 （MYD07） products， the radiation transfer process of the incoming pupil radiance of multiple stable targets imaged by Multi-Spectral Imager of GP02 satellite in October 2021 was simulated to achieve the absolute radiometric calibration in orbit. The validation results of these calibration coefficients show that a smaller difference between GP02’s atmospheric correction results and Sentinel-2 reflectance products is performed when the re-calibration coefficients rather than pre-launch coefficients are applied； the average relative difference between GP02’s measured radiance of all bands after re-calibration and the automatic radiometric calibration data of Baotou is 3.18%， indicating the high accuracy of the calibration results. The research results can provide a methodological support for the on-orbit absolute radiometric calibration of medium or high spatial resolution optical remote sensing satellites using stable targets.

Key words: On-orbit radiometric calibration Jilin-1 Multispectral Atmosphere correction

收稿日期: 2022-05-12 出版日期: 2023-09-11

ZTFLH:

TP75

基金资助: 国家重点研发计划“国产中高分辨率宽波段多光谱卫星数据集构建和高效国际化服务”(2019YFE0127000)

通讯作者: 白杨 E-mail: 1055174356@qq.com;baiy776@163.com

作者简介: 杨松（1994-），男，吉林靖宇人，工程师，主要从事光学遥感卫星辐射定标与辐射预处理研究。E?mail:1055174356@qq.com

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引用本文:

杨松,黄帅,白杨,贾益,巴倩倩,田世强,钟兴. 基于多个稳定目标的吉林一号光谱02卫星多光谱成像仪的在轨绝对辐射定标[J]. 遥感技术与应用, 2023, 38(4): 803-815.

Song YANG,Shuai HUANG,Yang BAI,Yi JIA,Qianqian BA,Shiqiang TIAN,Xing ZHONG. On-orbit Absolute Radiometric Calibration for the Multi-Spectral Imager of Jilin-1/GP02 based on Multiple Stable Targets. Remote Sensing Technology and Application, 2023, 38(4): 803-815.

链接本文:

http://www.rsta.ac.cn/CN/10.11873/j.issn.1004-0323.2023.4.0803 或 http://www.rsta.ac.cn/CN/Y2023/V38/I4/803

表1 文章使用的稳定场地位置列表

表2 吉林一号光谱02星多光谱成像仪技术指标

图1 各个稳定目标的方向反射率

表3 各场地的成像几何参数和大气参数

图2 光谱02卫星对各稳定场地成像DN值与模拟辐亮度结果

波段	在轨定标增益系数 $G a i n o n o r b i t$	发射前定标增益系数 $G a i n l a b$	相对差异
B0	0.060 208	0.056 278	6.98%
B1	0.797 496	0.618 878	28.86%
B2	0.656 255	0.460 650	42.46%
B3	0.149 111	0.128 934	15.65%
B4	0.099 611	0.084 930	17.29%
B5	0.108 881	0.101 792	6.96%
B6	0.071 452	0.061 210	16.73%
B7	0.124 888	0.109 087	14.49%
B8	0.067 739	0.062 695	8.05%
B9	0.026 596	0.024 451	8.77%
B10	0.030 525	0.029 954	1.91%
B11	0.040 713	0.039 350	3.46%
B12	0.035 697	0.033 301	7.20%
B13	0.007 881	0.006 600	19.40%
B14	0.008 639	0.008 129	6.28%
B15	0.010 173	0.009 710	4.77%
B16	0.014 402	0.013 719	4.98%
B17	0.023 070	0.021 864	5.52%
B18	0.015 955	0.013 414	18.94%
B19	0.033 178	0.025 452	30.35%

表4 重新标定的定标系数与发射前系数对比

表5 重新标定的观测辐亮度与包头场地标定辐亮度对比

图3 各大气校正均匀场地反射率测试结果

表6 光谱02卫星重新标定的反演反射率与哨兵2号反射率产品对比

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