静止气象卫星在轨空间响应定标与辐射精度改进

空间响应（SR）是星载光学遥感仪器重要的性能指标之一，可用系统点源扩散函数（SPSF）来表示。当前，一方面，针对空间分辨率较低的中长波红外波段在轨SR定标，是国内外尚未解决的技术难题；另一方面，FY-2静止气象卫星中由非理想SPSF引入的临近效应已成为制约其观测资料辐射精度提高的主要因素，亟待解决。本项目研究将在提出普遍适用于不同空间分辨率可见光到热红外波段的，基于渐变斜坡（GVS）目标模型的一维由图像导出的线扩散函数（IDLSF）在轨评价方法基础上，建立适用于静止气象卫星的二维由图像导出的点源扩散函数（IDPSF）在轨精确评价与SPSF在轨定标方法。同时，还将提出新的面向SR匹配的FY-2卫星观测资料MTF补偿方案，解决传统MTF复原后无法完全定量化应用的问题。本项目研究将在星载光学遥感仪器在轨SR定标方法、基于MTF补偿的观测资料辐射精度改进等方面做出原创性的贡献。

系统点扩散函数（SPSF）是表征光学遥感仪器空间响应（SR）特性的重要性能指标，且由SPSF引起的临近像元效应（AE）在实际应用中总是存在的，因此，准确评价SPSF的在轨真实性能并据此有效抑制由AE引起的辐射测量误差，是当前高精度遥感应用必须解决的核心技术之一。本项目研究在SPSF在轨评价方面开展了三个方面的工作：其一，构造了普遍适用于不同空间分辨率可见光到热红外波段的渐变斜坡（GVS）模型，即假定目标在斜坡段内满足非恒定变化率的单调变化特征，建立了GVS模型的参数化表达、分析与提取方法，并进一步提出了基于目标延拓和空间卷积变换的一维IDLSF估计方法；其二，发展了由两个相互垂直方向上的一维IDLSF来导出在空间上光滑且连续分布的二维IDPSF新方法，申报了国家发明专利；其三，从理论上证明了，对于通常的采样型成像遥感仪器而言，当空间采样间隔无重叠时，IDPSF在数值上等于SPSF，这为在轨遥感仪器空间响应评价提供了重要的理论基础。上述SPSF在轨评价方法已在FY-2E/F星在轨测试中得到成功应用。同时，本项目研究还提出了一种新的MTF补偿方案——空间响应匹配滤波（SRMF），即将现有SR特性较差，即受AE影响较大的观测资料（如FY-2卫星观测数据）订正到SR特性较好的情形（如MTSAT-2卫星观测数据），给出了SRMF的参数化构造与滤波方法，并在FY-2E星热红外波段观测资料处理中得到成功应用。统计分析表明，SRMF处理后的FY-2E星热红外波段图像视觉效果明显改善，辐射测量精度显著提高（可达2-6K@190K），这在很大程度上改进了对冰雹、强对流等局地极端天气事件的监测与分析能力。