光学遥感器在轨成像辐射性能评价方法可见光-短波红外

国家标准 GB/T38935一2020 光学遥感器在轨成像辐射性能 评价方法可见光-短波红外 On-orbitradiometriccharacteristicsassessmentfor ptielimagingremotesensor一VIS-SwIR 2020-07-21发布 2021-02-01实施 国家市场监督管理总局 发布 国家标涯花警理委员会国家标准
GB/38935一2020 目 次 前言 范围 2 规范性引用文件 术语和定义、缩略语 3.1术语和定义 3.2缩略语 评价对象和评价指标 4.1评价对象 评价指标 4,2 评价方法 信嗓比 5.l 5.2辐射分辨率 5,3动态范围 5.！非线性度 5.5盲元率 附录A(资料性附录)信噪比规定化方法 附录B(资料性附录)高空间分辨率光学遥感器在轨动态范围、非线性度评价地面靶标布设需求 参考文献
GB/38935一2020 前 言 本标准按照GB/T1.1一2009给出的规则起草 请注意本文件的某些内容可能涉及专利 本文件的发布机构不承担识别这些专利的责任 本标准由科学院提出 本标准由全国遥感技术标准化技术委员会(SAC/TC327)归口 本标准起草单位;科学院光电研究院、资源卫星应用中心,国家卫星气象中心、北京空间机 电研究所、科学院上海技术物理研究所、科学院长春光学精密机械与物理研究所 本标准主要起草人:李传荣、李晓辉、王新鸿、高彩霞、唐伶俐、马灵玲、王宁、傅俏燕、方翔、伏瑞敏、 马艳华、王钢、李伟、刘照言、赵永光、朱博、张静、朱家佳、刘耀开、钱永刚、邱实、周勇胜、朱小华、任璐
GB/38935一2020 光学遥感器在轨成像辐射性能 评价方法可见光-短波红外 范围 本标准规定了工作波长在可见光到短波红外范围(380nm一25001 nm)的星载成像光学遥感器的 在轨成像辐射性能评价对象,评价指标和评价方法 本标准适用于搭载在卫星平台上,采用线阵列探测器扫描成像的被动光学遥感器在轨运行过程中 进行的辐射性能评价 其他类型星载被动光学遥感器的在轨外场辐射性能评价可参考使用 规范性引用文件 下列文件对于本文件的应用是必不可少的 凡是注日期的引用文件,仅注日期的版本适用于本文 凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件 件 GB/T339882017 城镇地物可见光-短波红外光谱反射率测量 GB/T362972018光学遥感载荷性能外场测试评价指标 GB/T36540-2018水体可见光-短波红外光谱反射率测量 术语和定义、缩略语 3.1术语和定义 GB/T36297一2018界定的以及下列术语和定义适用于本文件 3.1.1 辐射性能radiometriecharacteristies 遥感器成像时获取与保持地物目标场景相对或绝对辐射能量分布的能力 3.1.2 信噪比signalt0-noiseratio 遥感器输出的有效信号功率与噪声功率之比 3.1.3 辐射分辨率radiometrieresolutionm 遥感器感测(敏感)元件在接收波谱辐射信号时能分辨的最小辐射度差,或指对两个不同的辐射源 的辐射量的分辨能力 [[GB/T149502009,定义4.103] 3.1.4 动态范围dynamierange 光学遥感器输出能够随输人发生变化的最小人射辐射量和最大人射辐射量所界定的区间 3.1.5 非线性度 nom-linearity 在动态范围内,响应的实际值偏离对应拟合直线的最大偏差
GB/T38935一2020 注1:一般采用百分比表示 注2;改写GB/T 17444一 -2013,定义2.37 3.1.6 盲元率blindpixelratio 遥感器的盲像元数占总像元数的百分比 3.2缩略语 下列缩略语适用于本文件 GSD 地面采样距离(groundsamplingdistance) VIsswIR可见光-短波红外(visibletoshortwaveinfrared 评价对象和评价指标 评价对象 本标准针对搭载于卫星平台上,工作波长在可见光到短波红外范围(380nm2500nm),采用线 阵列探测器扫描成像的被动光学遥感器(如可见光全色相机、多光谱相机、高光谱成像仪等),利用其在 轨运行时获取的图像数据进行遥感器辐射性能分析与监测 4.2评价指标 星载光学遥感器在轨成像辐射性能评价指标包括:信噪比、辐射分辨率、动态范围、非线性度、盲 元率 S 评价方法 5.1信噪比 基于仅经过相对辐射校正处理的遥感器观测图像数据进行评价 具体步骤如下 选取遥感器在相近时间段内获取的若干景受大气影响小的、具有不同灰度等级(灰度等级>5) a 的大面积均匀场景的图像作为样本图像,如深海,湖泊等水体,南极或格陵兰等地区的大范围 冰雪覆盖区域,沙漠,戈壁" 习浓密植被覆盖区域等 图像中的均匀区域应尽可能大至少 成的 大于50像素×50像素),最好的情况是在沿遥感器阵列方向覆盖阵列所有像元,在沿遥感器 阵列扫描方向(垂直遥感器阵列方向)大于或等于 像素 100 b 对于样本图像的某一波段1( N,N为遥感器波段数),选取图像中满足信噪 比评测要求的某一均匀区域(区域内所有像素的灰度均值为D.,对应某一灰度等级k,k=1. 2，K.K为参与评测的均匀场景灰度等级数)作为均匀区子图像I. 若遥感器采用阵列 摆扫方式成像,则利用式(1)对均匀区子图像I.进行转置操作 力i)l.=声jil. 式中 第/波段灰度等级人下均匀区子图像I..第i行第列的灰度值 pjl. -第/波段灰度等级人下均匀区子图像I.第j行第》列的灰度值 力jil. 利用式(2)计算得到均匀区子图像I.的差值图像 c d,l.=(+l),j.dl. p.jl.
GB/38935一2020 式中: -第/波段灰度等级人下均匀区子图像I,.的差值图像的第i行第列的灰度值; dl,,, -第波段灰度等级人下均匀区子图像I.第i十1行第列的灰度值; (i+1),j,l, d) 利用式(3)计算第1波段灰度等级k下均匀区子图像I.的每一列的列噪声 /,45 d. G, 2M 式中 第1波段灰度等级人下均匀区子图像!.的第列的噪声; o,/, M -第波段灰度等级k下均匀区子图像I.的行数 e 利用式(4)计算第波段灰度等级下均匀区子图像I.,每一列的信噪比 M. pi),l. M l1,k R sNR.l. o.l. 式中 第1波段灰度等级k下均匀区子图像I.第列的列信噪比 RsNRi. 利用式(5)计算列信噪比的平均值作为第波段灰度等级人下均匀区子图像I.的信噪比 fD RsNR.m RsNR (5 NA 式中: RssR -第/波段灰度等级人下均匀区子图像I,.的信噪比 -第!波段灰度等级下均匀区子图像I.的列数 Nm g按照步骤b)f)计算样本图像中第/波段所有灰度等级下的均匀区子图像I,.的信噪比 h)利用步骤g)得到的信噪比Rw..(A=1，2,，K,K为参与评测的均匀场景灰度等级数目. 采用信噪比规定化方法(参见附录A),计算得到第波段在某一参考人瞳辐亮度L0.水平下 的信噪比RRo 利用式(6)将步骤)得到的信噪比RssR转换为信噪比的功率表示 R 6 =20lg(Rsk, B-sNRa. 式中: Rn -第/波段在某一参考人瞳辐亮度水平L,下的信噪比的功率表示,单位为分贝dB) -SNRo, 按照步骤b)~i)得到遥感器所有波段的信噪比Rw-sR.(/=l，2,，Nwdl,N为遥感器 S 波段数) k 以至少1年1次的频率,按照步骤a)j)计算遥感器各波段的信噪比 采用二维折线图形式 横轴为评价时段,纵轴为信噪比),显示遥感器各波段的信噪比随时间的变化特征与趋势(对 于多光谱遥感器,可以将不同波段的信噪比变化折线显示在同一张折线图中). 5.2辐射分辨率 采用噪声等效辐亮度或噪声等效反射率表示,基于仅经过相对辐射校正处理的遥感器观测图像数 据进行评价 具体步骤如下 按照与信噪比评价相同的方法和要求,选择样本图像,同5.1中步骤a). 对于样本图像的某一被段-" 1，2，N叫,N为遥感器波段数)按照与信噪比评价相 b 同的方法计算遥感器第波段在某一参考人瞳辐亮度水平L,下的信噪比Rsw,同5.1中步
GB/T38935一2020 骤b)h). 利用式(7)式(9)计算第1波段的辐射分辨率 R、 NEa.0. RsNRm oo, RE RsR 兀Ln.l” po. A E.co 式中 遥感器第/波段的噪声等效辐亮度,单位为瓦每平方米球面度微米[w/m m)]; Sr" R过 遥感器第1波段噪声等效反射率; RE p, 遥感器第1波段的参考人瞳辐亮度,单位为瓦每平方米球面度微米[w/nmsr L0., Mm; 与L对应的遥感器第波段的表观反射率值 po. 遥感器第1波段在参考人瞳辐亮度L水平下的信噪比; RsNR 日地距离因子(天文单位); E 遥感器第1波段的大气层顶太阳辐照度,单位为瓦每平方米微米[w(m'nm)] -太阳天顶角,单位为度(") 重复步骤b)e,完成遥感器的所有波段的辐射分辨率评测 d 以至少1年1次的频率,按照步骤a)~d小)计算遥感器各波段的辐射分辨率 采用二维折线图 e 形式(横轴为评价时段，纵轴为辐射分辨率),显示遥感器各波段的辐射分辨率随时间的变化 特征与趋势(对于多光谱遥感器,可以将不同波段的辐射分辨率变化折线显示在同一张折线 图中) 5.3动态范围 基于仅经过相对辐射校正处理的遥感器观测图像数据进行评价 具体步骤如下 根撼逼感器的csD,选择地势平坦.表面均一性好具有不同反射率的试验区域(通常为特定 a 的辐射定标场、验证场)或地面靶标(适用于高空间分辨率的遥感器,地面靶标的布设需求参见 附录B)ti,la ,,/xK>4);且符合下列要求: 遥感器响应输出达到饱和的高反射率试验区域或靶标至少有一个; 1) 22 遥感器响应输出在动态范围内、未达到饱和的高反射率试验区域或靶标至少有一个、低反 射率试验区域或粑标至少有 3 试验区域或靶标的尺寸要尽可能大,其在图像中对应的均匀区域至少大于5像素× 5像素 b 选择晴朗无云、大气干洁(一般情况下能见度应大于23km)天气,在遥感器过境的同时开展星 地同步试验,对试验区域或地面靶标进行地面参数数据和大气参量数据同步测量 按照GB/T33988一2017和GB/T36540一2018的规定,利用光谐测量仪对试验区域或 靶标i,a,,lx(K>4)测量地表反射率光谱数据; 利用太阳光度计,地基激光雷达等大气测量设备同步获取遥感器成像时刻的大气水汽含 量、气溶胶光学特性参数等大气参量数据 根据遥感器成像时刻和卫星轨道相关参数,获取遥感器对试验区域或靶标成像时的太阳天顶 角、太阳方位角、观测天顶角、观测方位角、卫星平台高度等辅助参数 基于上述同步地面试验中测量的试验区域或靶粑标的地表反射率光谱数据,根据式(10)计算遥
GB/38935一2020 感器各波段的等效反射率 p(入)S入)d入 10 0,A s(a)d 式中 试验区域或粑标t,(k=1，2,，K,K>4)在遥感器第l(=1，2,，Na,N为遥 p1. 感器波段数)波段的等效反射率; (A) 光谱测量仪测量的试验区域或靶标的地表反射率光谱数据; 遥感器第/诚段的妇一化光请响应晒数 S(入 遥感器第1波段的波长范围,单位为微米(m) A,Ag 基于上述同步试验获取和计算的地表反射率光谱数据、大气参量数据以及辅助参数(太阳天顶 角、太阳方位角、观测天顶角、观测方位角、卫星平台高度等),使用大气辐射传输模型模拟计算 各试验区域或粑标i,le,,lK在遥感器人廊处各波段的模拟辐亮度L1,L8,,L.R(一 2,,Mm)),单位为瓦每平方米球面度微米[w/m sr 'm)] 对同步试验中遥感器获取的各试验区域或靶标的观测图像数据的某一波段l(l=1，2, N,N为遥感器波段数),利用式(11)计算各试验区域或靶标ti,g,,lK在图像中对应 均匀区子图像I.的平均灰度值D.(l=1，2,，N;k=1，2,，K,K S D. M×N 式中 第/被段图像数据中第人个试验区城或肥标A，对应均匀区子图像1,.的平均灰度值 D, -第/波段图像数据中第人个试验区域或靶标，对应均匀区子图像I.的第i行第列 ,j,l, 灰度值 第l波段图像数据中第k个试验区域或靶标t，对应均匀区子图像I.的行数 M, -第波段图像数据中第人个试验区域或粑标对应均匀区子图像I,.的列数 N " 对波段l,选取位于载荷动态范围内、未达到饱和的试验区域或靶标t(k=1，,J.J」4),以横轴为遥感器人靡处的模拟辐亮度L,纵轴为试验区域或粑标图像的平均灰度值 D,将步骤e)中得到的各试验区域或靶标的第1波段的模拟人瞳辐亮度(L.1,L.2,,L.,) 与步骤)中得到的遥感器所获取的各试验区域或靶标图像的第1波段的平均灰度值(D. D.a,,D,)进行最小二乘线性拟合,在(L/,D,)平面得到一条拟合直线LINE;D/=G/" L/十B/,该拟合直线即为遥感器第波段的线性响应曲线,而参数G和B分别为遥感器第 波段的增益和偏置,如图1所示 D LINE;DG*lB 图1遥感器第1波段线性响应曲线拟合示意图
GB/T38935一2020 h)对于步骤g)中拟合得到的直线LINE,利用式(12)计算其相关系数的平方可以表征遥感器第 波段的拟合线性度 (L一)(D一D) R3 ( LA-习(DA一D 式中 R 拟合直线LINE，的相关系数的平方; 遥感器响应输出在动态范围内未达到饱和状态,参与直线拟合的试验区域或靶标的数目; 使用大气辐射传输模型模拟计算的第k(k- l，2,，J个试验区域或靶标在遥感器人 l, 瞳处的第1波段的模拟辐亮度,单位为瓦每平方米球面度微米[w/m'sr ”4m] 7 -L.的平均值,单位为瓦每平方米球面度微米[w/m'sr ”Mm)] D. 第1波段图像数据中第k个试验区域或靶标对应均匀区子图像I.的平均灰度值; D.的平均值 D 在(L,D)平面,经过位于遥感器饱和区的点且平行于横坐标轴做一条直线,该直线与步骤) 1 得到的拟合直线IINE，相交于点(L.,DH.),则L.为遥感器第1波段的饱和辐亮度,亦即 动态范围高端辐亮度值 将拟合直线LINE延长与横坐标轴相交,交点的横坐标Lmm,即为遥 感器第1波段的动态范围低端辐亮度值(此时对应的图像灰度值为DL.=0),表示为Lmm/一 -B Lm/,l)即为遥感器第波段的动态范围,单位为瓦每平方米球面度微米 W/m'sr ”Am)],如图2所示 "万 DAu 动态范围区 饱和区 lmin lut 图2动态范围示意图 重复步骤f)i),完成遥感器的所有波段的动态范围评测 以至少1年1次的频率,在相同试验场区开展遥感器动态范围测试外场试验,按照步骤a)j k 计算遥感器不同波段下的动态范围高端与低端 采用二维折线图形式(横轴为评价时间,纵轴 为动态范围高端L),显示遥感器各波段的动态范围高端L随时间的变化特征与趋势(对 于多光谐遥感器,可以将不同波段的动态范围高端Lm显示在同一张图中);采用二维折线图 形式(横轴为评价时间,纵袖为动态范围低端Lm)),显示遥感器各波段的动态范围低端Lm 随时间的变化特征与趋势(对于多光谱遥感器,可以将不同波段的动态范围低端Lmim，显示在 同一张图中)
GB/38935一2020 5.4非线性度 基于仅经过相对辐射校正处理的遥感器观测图像数据进行评价 具体步骤如下 按照与动态范围评价相同的方法,选择试验靶标,试验区域和试验日期进行同步地面试验获得 a 试验区域或粑标的地表反射率光谱数据、大气参量数据以及辅助参数(太阳天顶角、太阳方位 角、观测天顶角、观测方位角、卫星平台高度等),同5.3中步骤a)D 针对图像数据的某波段l(=1 N,N为遥感器波段数),按照动态范围评价方法 将那些遥感器响应输出在动态范围内未达到饱和状态的！个靶标对应的遥感器人瞳处的模 拟辐亮度L，与D，值进行线性拟合,在(L,D,))平面得到一条遥感器第1波段线性响应直线 LINE:D=GL十Br,同5.3中步骤g 利用式(13)计算遥感器第波段响应的非线性度 D.m B max( I1,k 100% X RNL. 13 式中: 遥感器第1波段的非线性度 RNL.. 2,，)个试验区域或靶标在遥感器人 使用大气辐射传输模型模拟计算的第k(A=1. Ll, 瞳处的第(/=1，2, L)波段的模拟辐亮度,单位为瓦每平方米球面度微米[w sr”Mm)]; m D， 第1波段图像数据中第k(k=1,2,,J)个试验区域或靶标对应均匀区子图像Ia.的平 均灰度值; 第!波段的增益 G 第l波段的偏置 B7 d)重复步骤a)~e),完成遥感器所有波段的非线性度评测 以至少1年1次的频率,在相同试验场区开展遥感器动态范围测试外场试验,在进行动态范 围评价的同时,按照步猴)~小计算湿感器不同波段下的非线性度 果用二维折线图形式 横轴为评价时间,纵轴为非线性度R.),显示遥感器各波段的非线性度R.(l=1,2, Na,N为遥感器波段数)随时间的变化特征与趋势(对于多光谱遥感器,可以将不同波段 的非线性度R.,显示在同一张图中) 5.5盲元率 基于仅经过解格式和解压缩处理、,未经过相对辐射校正处理的遥感器观测图像数据进行评价 具 体步骤如下 选取遥感器在相近时间段内获取的着干景具有不同灰度等级(灰度等级>3)的均匀场景图像 作为样本图像,如深海,湖泊等水体,南极或格陵兰等地区的大范围冰雪覆盖区域,沙诙,戈壁 或均匀浓密植被覆盖区域等 图像中的均匀区域应足够大,在沿遥感器阵列方向覆盖阵列所 有像元,在沿遥感器阵列扫描方向大于或等于50像素 b 对于样本图像的某一波段1(l=1 Nl,Nw为遥感器波段数),选取图像中的具有某 -灰度等级的均匀区域作为均匀区子图像!.(k=1，2,，K,K为参与评测的均匀场景 灰度等级数,K>3;l=1，2.，N.N为遥感器波段数) 若遥感器采用阵列摆扫方式 成像,按照式(1)对均匀区子图像I.进行转置操作 按照式(14)计算第1波段灰度等级k下均匀子图像I.的灰度均值D.
GB/T38935一2020 j,l, (14 D.A= MXN元 式中 D. 第1波段灰度等级人下均匀区子图像Ia.的灰度均值 第1波段灰度等级人下均匀区子图像I,.第i行第列的灰度值; i.l. Mm 第1波段灰度等级人下均匀区子图像!.的行数; N -第1波段灰度等级k下均匀区子图像I.的列数 d)按照式(15)计算第/波段灰度等级下均匀区子图像I,.每一列数据的平均值D.(=1 2,，N.a. M. 15 D,l, ..l, Mm 式中 D -第1波段灰度等级人下均匀区子图像I,.a第列的灰度均值 j.l.k 对第1波段的第j(j=l,2,，N,)个探测像元,在(D,.法,D.)坐标平面内进行直线拟合,如 图3所示 拟合得到的直线斜率G.即为遥感器第/波段的第个探测像元的响应增益 由 于G， >小.若拟合得到的G<0,朋令G,-0 Dn 灰度等级K 灰度等级2 灰度等级！ 图3遥感器第1波段第j个探测像元的响应增益G获得示意图 按照步骤e)得到遥感器第波段的每一探测像元的响应增益,并按照式(16)计算第波段的 fD) 平均响应增益G a (16 ，= 式中 G可 遥感器第/波段的平均响应增益; G -遥感器第/波段第个探测像元的响应增益; N -第1波段探测像元总数 g 按照式(17)对第/波段下所有探测像元的响应增益Gj=1，2,，N)进行判断,满足 式(17)的探测像元记为有效像元,不满足式(17)的探测像元记为盲像元 AxGGB/38935一2020 -像元响应异常高端阀值 AH h)统计第/波段有效像元和盲像元的数目,分别记为N郎和Nw,且有Ng十Nw=N/,N为第 波段探测像元总数 按照式(18)计算第/波段盲元率Ba N N ×100%一 -×100% B= 18 N N即十N联 式中: B -第波段盲元率; N8 第波段盲像元数 Ng -第1波段有效像元数; 第波段探测像元总数 N 按照步骤b)~i)得到遥感器所有波段的盲元率 k 以至少1年1次的频率,选择遥感器获取的相同地区的样本图像,按照步骤a)~j)计算遥感器 各波段的盲元率 采用二维折线图形式(横轴为评价时间,纵轴为盲像元率),显示盲元率随 时间的变化特征与趋势对于多光谱遥感器,可以将不同波段的盲元率显示在同一张图中).
GB/T38935一2020 附 录 A 资料性附录) 信噪比规定化方法 信噪比规定化是利用同一时期在不同人瞳辐亮度水平下计算的信噪比评测值拟合得到某一参考人 瞳辐亮度水平下信噪比的过程 信噪比规定化的步骤如下 确定“参考人廊辐亮度”及其对应的“参考灰度值” a 对遥感器的第波段(l=1,2,,Na,N为遥感器波段数),指定合适的“参考人瘫辐亮度” L 可以将中等程度大气条件和中等程度地表条件组合起来模拟得到的遥感器人瞳处辐亮度值作为 参考人瞳辐亮度值 根据遥感器第波段的绝对辐射定标系数,按照式(A.l)求出“参考人廊辐亮度”对应的“参考灰度 值”D,.,D.应在所选的所有样本图像中第1波段的均匀区子图像的灰度变化范围内 D.，=GL十 B A.1 式中: -遥感器第1波段的参考人瞳辐亮度; L0., DM 遥感器第1波段的参考人瞳辐亮度对应的参考灰度值 G -遥感器第1波段的绝对辐射定标系数(增益); 遥感器第1波段的绝对辐射定标系数(偏置. B D计算第/波段均匀区子图像对应的人瞳处辐亮度 计算第/波段在灰度等级k(k>5)下的均匀区子图像的灰度均值D,4,然后利用式(A.2)将灰度均 值D,转换为其所对应的人瞳处辐亮度值L,4: 一B D心 A.2 Ll. 式中 D 遥感器第/波段在灰度等级k下的均匀区子图像的灰度均值; Ln 遥感器第1波段在灰度等级下的均匀区子图像对应的人瞳处辐亮度值 c 计算所有灰度等级下均匀区子图像对应的人瞳处辐亮度 重复步骤b),计算第波段所有灰度等级下的均匀区子图像对应的人瞳处辐亮度值 d拟合曲线 在(L，SNR)平面下,将第/波段所有灰度等级下得到的(L,Rsw.)点集进行曲线拟合,获得曲 线方程 计算参考人瞳辐亮度Lo下的经过规定化后的信噪比RR. 根据步骤d)获得的曲线方程,计算得到遥感器第波段在参考人瞳辐亮度Ln.下的经过规定化后 的信噪比RsRd 0
GB/38935一2020 附录 B 资料性附录 高空间分辨率光学遥感器在轨动态范围、非线性度评价地面靶标布设需求 对于高空间分辨率光学遥感器(GSsD<5m)的在轨动态范围、非线性度指标的评价,可采用布设地 面粑标的方式 地面靶标的布设宜参照以下需求: 靶标宜布设在中纬度海拔较高的平坦开阔地区,大气干洁、气溶胶粒子少,全年云量少,晴空日 a 数多,以便降低大气对遥感器动态范围与响应线性度评价的影响,且能以较高的频度获取数据 进行指标评价 靶标应选取漫反射特性良好,光谱变化平缓的材料制成,靶标材料的光谱反射率在遥感器的响 应波段内应尽可能平滑,其间任意100nm范围内的光谱反射率变化小于10%,500nm~ 900nm范围内的光谱反射率变化小于20%;靶标的反射率不易随时间变化 靶标在图像中对应均匀区域的尺寸应不小于为5像素×5像素,为了避免临近像元的相互影 响、减少计算误差,在条件允许的情况下,布设靶标的尺寸越大越好 布设时,靶标之间需留有 -定的间隔距离以避免相互影响 不同靶标的反射率需有足够的差别,靶标应布设于黑色底衬之上,参见图B.1 理想情况下 d 不同反射率靶标的数目越多越好,以便为遥感器响应曲线拟合与动态范围、响应线性度评估提 供足够的数据 实际情况下,综合考虑靶标制作成本,位于遥感器动态范围内的靶标不宜少于 3 个,并且需保证位于遥感器响应饱和区附近的高反射率靶标至少有一个 图B.1地面靶标布设示意图 11
GB/T38935一2020 参 考文献 GB/T14950一2009摄影测量与遥感术语 [1] [2幻 GB/T17444一2013红外焦平面阵列参数测试方法 [3幻 GB/T36299一2018光学遥感辐射传输基本术语 [4]李传荣.无人机遥感载荷综合验证系统技术[M].北京:科学出版社，2014. [5]LIANGshun一lin. 定量遥感[M] 范文捷，等译 北京;科学出版社，2009. [6]顾行发 航天光学遥感器辐射定标原理与方法[M]，北京;科学出版社，2013. 12

光学遥感器在轨成像辐射性能评价方法可见光-短波红外GB/T38935-2020解析

一、引言

光学遥感器是指利用电磁波与物体相互作用进行信息获取的遥感传感器。光学遥感器具有分辨率高、重访周期短、数据质量高等优点，在农业、林业、水资源、城市规划等领域得到广泛应用。由于光学遥感器需要通过大气层接收地面反射或辐射能，因此其成像质量会受到大气对辐射的衰减、散射、吸收等影响，所以评价光学遥感器的辐射性能非常重要。

二、GB/T38935-2020标准介绍

GB/T38935-2020是《遥感器在轨测试规范》的国家标准，该标准适用于对卫星遥感器在轨测试中的性能评价要求。其中包括了光学遥感器在轨成像辐射性能评价方法可见光-短波红外的内容。

1. 光学遥感器成像原理

光学遥感器成像原理是利用光束进入大气层后，在大气层中发生吸收、散射等作用后到达地面，经过地物反射或照射后再返回大气层并进入卫星接收机进行电信号转换和处理，最终得到图像。而光子在大气中运动所受到的影响是与波长有关的，因此不同波长的光子在大气中的路径长度和折射率都有所不同。

2. 可见光-短波红外范围内辐射性能评价

GB/T38935-2020标准中规定了可见光-短波红外范围内辐射性能评价的具体方法。其中包括了光学遥感器成像质量的评价指标、测试方法、数据处理和分析等内容。

2.1 光学遥感器成像质量评价指标

光学遥感器成像质量评价指标包括GSD（地面分辨率）、MRTD（最小可分辨目标度）和SNR（信噪比）等。其中，GSD是表示遥感图像中相邻两个像元之间的物理距离；MRTD是指系统所能够识别的最小目标大小；SNR则是表示信号与噪声的比值。

2.2 光学遥感器成像质量测试方法

光学遥感器成像质量测试方法主要包括地面测试和空间测试两个方面。地面测试主要是通过分析遥感图像的特征参数来评价成像质量，而空间测试则是在卫星轨道上对目标进行观测和测试。同时，在测试前需要进行预处理操作，如大气校正、几何校正等。

2.3 光学遥感器成像质量数据处理和分析

光学遥感器成像质量数据处理和分析包括了数据的质量控制、数据预处理、数据校正和数据解译等环节。其中，数据校正是非常重要的一步，包括了大气校正、辐射校正、几何校正、阴影去除等。数据解译指的是将遥感图像转化为实际的地理信息，这需要使用遥感技术进行数字化处理和分析，并结合GIS等软件进行综合应用。

三、结论

随着遥感技术的不断发展，光学遥感器在轨成像辐射性能评价方法也在不断完善。GB/T38935-2020标准提供了可见光-短波红外范围内的评价方法，从成像质量评价指标、测试方法、数据处理和分析等方面进行了详细的规定，对于光学遥感器的性能评价具有重要意义。

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