光学遥感辐射定标

辐射定标作为光学定量遥感的前提和精度保障，近年来随着我国卫星遥感技术的迅猛发展得到空前重视。结合国内外光学遥感定标的新方法和理论，以及作者多年来在该领域取得的研究进展和成果，《光学遥感辐射定标》系统介绍光学遥感器定标基础、大气传输机理、遥感器成像原理、实验室定标、星上定标、基于场地实验的替代辐射定标、交叉定标等，总结定标试验过程中各种测量仪器的测量规程和数据的处理方法。《光学遥感辐射定标》注重理论方法与实践结合，体现较强的技术指导、应用价值和前瞻性。

前言
第1章 光学遥感辐射定标基础 1
1.1 概述 1
1.2 基本概念 3
1.3 电磁辐射传输与相互作用 14
1.3.1 太阳辐射与太阳光谱 14
1.3.2 大气组成与大气作用 16
1.3.3 地表对电磁波的反射作用 20
1.3.4 遥感器对入射能量的转换过程 22
1.4 遥感器辐射定标过程与方法 24
1.4.1 发射前定标 24
1.4.2 星上定标 26
1.4.3 替代定标 26
1.5 辐射定标原则 27
第2章 大气辐射传输过程 29
2.1 辐射传输基本原理 29
2.1.1 辐射传输基本方程 29
2.1.2 可见光-近红外大气辐射传输方程 30
2.2 光学传感器大气辐射传输过程 31
2.2.1 到达地面的辐照度 32
2.2.2 均一朗伯体地面条件下卫星信号 33
2.3 气溶胶吸收与散射 36
2.3.1 气溶胶模式 36
2.3.2 气溶胶吸收 42
2.3.3 气溶胶散射 42
2.3.4 气溶胶测量 47
2.4 大气分子吸收 51
2.4.1 氧分子吸收 52
2.4.2 臭氧吸收 52
2.4.3 水汽吸收 54
2.4.4 二氧化碳 54
2.4.5 其他微量气体吸收 55
2.4.6 大气廓线与水汽柱含量观测 58
2.5 大气分子瑞利散射 61
2.5.1 瑞利散射原理 61
2.5.2 瑞利散射光学厚度计算 62
2.6 多次散射及吸收与散射相互作用 64
2.6.1 多次散射数值求解 64
2.6.2 散射与吸收相互作用 64
2.7 辐射传输模型介绍 65
2.7.1 6S/6SV 65
2.7.2 MODTRAN 68
2.7.3 辐射传输模型在外场定标实验中的应用 70
本章附录Ⅰ 太阳辐照度、日地距离与太阳几何计算 70
本章附录Ⅱ 大气辐射传输模型对比 73
第3章 遥感器成像原理 78
3.1 遥感器成像概述 78
3.2 遥感器光学系统成像过程 79
3.2.1 光学系统成像基本理论 79
3.2.2 光学系统成像偏差 89
3.2.3 光学系统成像质量评价 100
3.3 探测器及光电系统 104
3.3.1 光电转换与CCD概述 104
3.3.2 CCD工作原理 105
3.3.3 TDI-CCD推扫过程 110
3.3.4 CCD参数与光电特性 113
3.4 信号转换系统 122
3.4.1 驱动电路 122
3.4.2 耦合电路 123
3.4.3 前置放大 123
3.4.4 增益调整 127
3.4.5 箝位 128
3.4.6 相关双采样 129
3.4.7 信号合成电路 129
3.4.8 A/D变换 130
3.4.9 补偿 131
3.4.10 滤波器 131
3.5 遥感器成像误差探讨 132
3.5.1 光学系统引入误差 132
3.5.2 CCD光电转换引入误差 133
3.5.3 信号转换系统引入误差 134
3.5.4 遥感器的总体性能 135
第4章 遥感器实验室定标 139
4.1 概述 139
4.1.1 遥感器实验室定标组成及研究方法 139
4.1.2 遥感器实验室定标技术研究现状及发展趋势 140
4.2 实验室主要定标设备 144
4.2.1 积分球 144
4.2.2 平行光管 145
4.2.3 单色仪 145
4.2.4 光源 146
4.2.5 其他设备 146
4.3 实验室辐射定标 147
4.3.1 辐射定标标准传递 147
4.3.2 辐射定标系统及定标方法 149
4.3.3 定标数据处理与误差分析 159
4.3.4 实例 159
4.4 实验室光谱定标 162
4.4.1 光谱定标原理 162
4.4.2 光谱定标系统 164
4.4.3 光谱定标方法 165
4.4.4 定标数据处理与误差分析 166
4.4.5 实例 167
4.5 地面太阳定标(野外定标) 171
4.5.1 用途及意义 171
4.5.2 定标方法 171
第5章 遥感器星上定标 174
5.1 概述 174
5.1.1 星上定标的意义 174
5.1.2 星上定标的现状与趋势 175
5.2 内源星上辐射定标 178
5.2.1 灯定标 178
5.2.2 积分球定标 181
5.3 基于太阳的星上定标 187
5.3.1 原理与特点 187
5.3.2 典型案例 188
5.4 MODIS星上定标系统 190
5.4.1 星上定标系统组成 191
5.4.2 辐射定标 194
第6章 遥感器在轨相对辐射定标 196
6.1 概述 196
6.1.1 相关概念的区别和联系 196
6.1.2 相对辐射定标的重要性 198
6.2 暗电流校正 199
6.2.1 海洋暗电流图像获取的原则 199
6.2.2 暗电流获取实例 200
6.3 不均匀性校正及精度评价 202
6.3.1 直方图均衡法 203
6.3.2 均匀场景法 203
6.3.3 大视场推扫式成像遥感器相对辐射定标策略 203
6.3.4 相对辐射校正精度评价 208
6.4 典型案例 209
6.4.1 SPARK高光谱卫星相对定标 209
6.4.2 UK-DMC相对定标 216
6.4.3 BJ-1多光谱图像相对辐射校正精度评价 217
第7章 遥感器替代辐射定标 229
7.1 替代绝对辐射基本原理 229
7.2 基于辐射定标场的绝对辐射定标 230
7.2.1 反射率基法 231
7.2.2 辐照度基法及改进 234
7.2.3 辐亮度基法 235
7.2.4 讨论与分析 236
7.3 场地定标应用案例 239
7.3.1 TG-1高光谱遥感器光谱替代定标 239
7.3.2 CASI航空高光谱数据替代定标 243
7.3.3 宽幅高光谱卫星SPARK-01/02场地替代定标 246
7.4 交叉定标法 262
7.4.1 概述 262
7.4.2 基本原理与方法 262
7.4.3 光谱匹配因子分析 264
7.4.4 方法应用：HJ小卫星辐射定标 271
7.4.5 小结 274
7.5 多种辐射定标方法综合应用 274
7.5.1 数据获取 275
7.5.2 数据处理 277
7.5.3 定标结果和分析 282
7.5.4 定标不确定性分析 284
7.5.5 结论 286
本章附录 辐射定标机构、定标场介绍、臭氧和气溶胶观测站介绍 286
参考文献 288