基于灯光源的微光云图成像仪定标技术研究

Developing imagers with low-level light at night have become inevitable developing trends and objective application needs.In order to eliminate the limitation that the vicarious calibration on low-level light imager rely on the reflected lunar illumination, the calibration of low-level light imager based on active light resources is researched.(1)The chosen criteria of calibration targets are set first to choose the typical active light resources which have been observed in the low-level light image.Then the character of the lights and other input information such as atmospheric profile are investigated. The pupil radiance of the active lights resources to the sensor is calculated to research the calibration method of low-level light imager based on typical active light resources which have been observed in the low-level light image.(2)The active light resources is self-designed and the calibration region is chosen considering the changeable of aerosols,atmospheric profiles and vapour and city lights contamination. Then the lights, which can be controlled freely, are designed to satisfy the calibration criteria.After that, other input informations such as atmospheric profile and aerosol parameters are measured and the pupil radiance of the active lights resources to the sensor is calculated to study the calibration of low-level light imager based on self-designed active light resources.

发展夜间低照度条件下的微光云图成像仪已成为技术发展的必然趋势和应用的客观需求，为了解决目前微光云图成像仪替代定标依赖于月亮辐射的问题，本项目针对基于灯光源的微光云图成像仪定标方法展开研究。（1）根据设置的选取标准，通过对微光云图中人造灯光源的统计分析，选取具有代表性的现有人造灯光源，然后通过调研选取灯光参数信息、当时大气廓线等其他辅助信息，通过计算灯光源的入瞳辐亮度，研究基于现有人造灯光源的微光云图成像仪定标方法；（2）自主设计灯光源定标源，在避免其他光源干扰，且充分考虑大气状况、水汽变化、气溶胶的影响选择定标场，并在定标场内对灯进行布置，探索如何设计灯光源，使灯光源满足定标条件且辐射稳定可控，然后结合所测大气廓线、气溶胶参数等相关信息，通过计算灯光源的入瞳辐亮度，研究以自主设计灯光源为目标的微光高精度定标方法。

遥感数据的精确辐射定标是遥感信息定量化的前提，更是遥感数据能够在各个领域中得到有效应用的基础。本项目以夜间VIIRS微光通道为主要研究对象，在分析了星上定标方法的基础上，针对微光通道数据的辐射定标的关键技术和科学问题开展研究，重点对夜间基于地面灯光源的微光定标进行了深入的分析，为我国自主微光探测载荷的业务化应用提供技术积累。. 在现有人造灯光源的微光定标方面，围绕一种新的微光云图成像仪定标思路对基于灯光源的微光云图成像仪的定标方法展开研究，旨在解决传统替代定标方法过分依赖月亮辐射这一限制条件。首先在对现有人造灯光源的特征进行分析的基础上，通过理论推导建立基于跨海大桥灯光源的物理定标模型，提出了基于跨海大桥灯光源的微光定标方案，然后以2012年8月~2014年7月共两年的DNB数据为例，分析该定标方案的有效性，并讨论和分析定标过程中存在的相关问题。针对自主设计灯光源的微光定标方面，首先从现有的普通金卤灯光源出发，分析了普通金卤灯光源的基本参数、布置方式、工作模式，推导了目标像元与背景像元之间模拟辐亮度差值的表达式，建立了普通金卤灯光源工作时灯光辐射向上传输的模型，并提出了基于普通金卤灯光源的微光定标方案，利用卫星观测数据进行了定标试验，初步验证了基于地面灯光源进行微光定标的可行性。然后，针对普通金卤灯光源微光定标存在的问题，设计和研制了一套适用于夜间微光定标的特制灯光源，具有一定的辐射强度各向均匀性，并基于该特制灯光源给出了微光定标方案，在实验室光源特性测试分析的基础上，开展了外场定标试验，初步验证了该方案的可行性。