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基于對(duì)地觀測(cè)的海洋衛(wèi)星水色遙感器輻射定標(biāo)技術(shù)規(guī)范

1.范圍

本文件規(guī)定了海洋衛(wèi)星水色遙感器在軌期間輻射定標(biāo)的總體規(guī)定、數(shù)據(jù)處理流程以及海洋水色衛(wèi)星

遙感器數(shù)據(jù)質(zhì)量控制、數(shù)據(jù)時(shí)空匹配方法、各輻亮度的計(jì)算、絕對(duì)輻射定標(biāo)系數(shù)計(jì)算等的要求。

本文件適用于基于對(duì)地觀測(cè)的海洋衛(wèi)星水色遙感器太陽(yáng)反射波段的在軌輻射定標(biāo)工作。

2.規(guī)范性引用文件

下列文件中的內(nèi)容通過(guò)文中的規(guī)范性引用而構(gòu)成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，

僅該日期對(duì)應(yīng)的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本

文件。

GB/T34509.1-2017陸地觀測(cè)衛(wèi)星光學(xué)遙感器在軌場(chǎng)地輻射定標(biāo)方法第1部分：可見(jiàn)光近紅外

GB/T36299-2018光學(xué)遙感輻射傳輸基本術(shù)語(yǔ)

GB/T38236-2019航天光學(xué)遙感器實(shí)驗(yàn)室輻射定標(biāo)方法

GJB10399-2022空間光學(xué)相機(jī)光譜定標(biāo)方法

3.術(shù)語(yǔ)與定義

GB/T34509.1-2017、GB/T36299-2018、GB/T38236-2019、GJB10399-2022界定以及下列術(shù)語(yǔ)定義

適用于本文件。

3.1

水色遙感器oceancolorsensor

一種獲取紫外、可見(jiàn)光和近紅外波段能量被動(dòng)式光學(xué)遙感器，主要接收大氣路徑散射、水面反射和

水體離水輻射的輻射信息，需要通過(guò)大氣校正得到水體離水輻亮度。

3.2

觀測(cè)幾何viewinggeometry

包括太陽(yáng)天頂角、太陽(yáng)方位角、遙感器天頂角與遙感器方位角在內(nèi)的角度。

1

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3.3

DN值digitalnumber

水色遙感器對(duì)入瞳處輻射響應(yīng)的數(shù)碼值。

3.4

替代定標(biāo)vicariouscalibration

通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量地表反射率計(jì)算遙感器大氣層頂總輻亮度理論值得到絕對(duì)輻射定標(biāo)系數(shù)的定標(biāo)方法。

3.5

交叉定標(biāo)calibrationcoefficient

通過(guò)已定標(biāo)的參考遙感器所得地表反射率計(jì)算被定標(biāo)遙感器大氣層頂總輻亮度理論值得到絕對(duì)輻

射定標(biāo)系數(shù)的定標(biāo)方法。

3.6

絕對(duì)輻射定標(biāo)系數(shù)absoluteradiometriccalibrationcoefficient

水色遙感器大氣層頂總輻亮度理論值與觀測(cè)DN值的比值，用于保證遙感器獲得與理論計(jì)算一致的

觀測(cè)數(shù)據(jù)。

3.7

相對(duì)光譜響應(yīng)函數(shù)relativespectralresponsefunction

遙感器每個(gè)波段的光譜響應(yīng)特性，一般為歸一化光譜響應(yīng)函數(shù)，遙感器各波長(zhǎng)處的光譜響應(yīng)與光譜

響應(yīng)峰值之比。

3.8

離水輻亮度water-leavingradiance

光線經(jīng)由水面射入水體，經(jīng)過(guò)水體以及水體各組分的吸收和散射作用后，射出水面的出水輻射亮度。

3.9

離水反射率water-leavingreflectance

水體離水輻射與水體表面下行輻照度的比值。

3.10

地表輻亮度surfaceradiance

2

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陸地表面反射的輻亮度，地表反射率乘下行輻照度可以得到地表輻亮度。

3.11

地表反射率surfacereflectance

地表輻亮度與入射的輻亮度之比，表征地面對(duì)太陽(yáng)輻射的吸收和反射能力。

3.12

歸一化太陽(yáng)耀斑系數(shù)normalizedsun-glintcoefficient

遙感器在開(kāi)闊水體形成的太陽(yáng)耀斑的量化表征參數(shù)，是一種利用風(fēng)速模型雙正態(tài)分布計(jì)算的紅波段

的耀斑分布概率值。

4.總體規(guī)定

4.1發(fā)射前定標(biāo)

海洋衛(wèi)星水色遙感器輻射定標(biāo)中，發(fā)射前定標(biāo)應(yīng)當(dāng)充分表征水色遙感器的各項(xiàng)性能指標(biāo)，定標(biāo)內(nèi)容

按GB/T38236-2019要求，應(yīng)包括絕對(duì)輻射定標(biāo)、相對(duì)輻射定標(biāo)和增益和積分時(shí)間。

4.2數(shù)據(jù)選擇

4.2.1海洋水色衛(wèi)星數(shù)據(jù)產(chǎn)品要求

數(shù)據(jù)產(chǎn)品中應(yīng)包括對(duì)地成像觀測(cè)DN值、觀測(cè)時(shí)間和觀測(cè)幾何等。

4.2.2輔助數(shù)據(jù)要求

在海洋衛(wèi)星水色遙感器輻射定標(biāo)中，輔助數(shù)據(jù)使用與水色遙感器同步觀測(cè)的現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量數(shù)據(jù)或者再分

析數(shù)據(jù)集，對(duì)數(shù)據(jù)產(chǎn)品規(guī)范的要求如下：

a)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量數(shù)據(jù)提供離水輻亮度的精度在藍(lán)綠波段優(yōu)于

5%，現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量穩(wěn)定性?xún)?yōu)于0.5%；

b)參考波段（通常使用較長(zhǎng)的近紅外波段，如865nm）氣溶

膠光學(xué)厚度的精度優(yōu)于±10%；

c)再分析數(shù)據(jù)的時(shí)間分辨率不小于6h、網(wǎng)格分辨率優(yōu)于1°。

4.3定標(biāo)區(qū)域要求

在海洋衛(wèi)星水色遙感器輻射定標(biāo)的替代定標(biāo)和交叉定標(biāo)中，對(duì)地觀測(cè)的目標(biāo)分為海洋目標(biāo)和陸地目

標(biāo)兩大類(lèi)。

對(duì)海洋目標(biāo)定標(biāo)區(qū)域所用衛(wèi)星數(shù)據(jù)的基本要求如下：

3

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a)定標(biāo)區(qū)域應(yīng)選擇葉綠素a濃度小于0.2mg·m-3、近紅外波段

氣溶膠光學(xué)厚度小于0.15、具有典型海洋型氣溶膠的大洋清潔水體區(qū)域；

b)定標(biāo)區(qū)域應(yīng)當(dāng)不受云、云陰影、太陽(yáng)耀斑、海面白帽等的

影響。

對(duì)陸地目標(biāo)定標(biāo)區(qū)域所用衛(wèi)星數(shù)據(jù)的基本要求如下：

a)定標(biāo)區(qū)域應(yīng)選擇沙漠、戈壁等陸地“偽不變場(chǎng)”；

b)定標(biāo)區(qū)域的氣溶膠類(lèi)型應(yīng)當(dāng)穩(wěn)定。

4.4輻射傳輸模型要求

在海洋衛(wèi)星水色遙感器輻射定標(biāo)中，對(duì)輻射傳輸過(guò)程的基本要求如下：

a)海洋目標(biāo)使用的輻射傳輸模型應(yīng)為海洋-大氣耦合的矢量

輻射傳輸模型；

b)陸地目標(biāo)使用的輻射傳輸模型應(yīng)為矢量輻射傳輸模型。

5.數(shù)據(jù)處理流程

替代定標(biāo)與交叉定標(biāo)按照以下流程進(jìn)行數(shù)據(jù)處理：

a)讀取被定標(biāo)遙感器數(shù)據(jù)中的觀測(cè)時(shí)間、經(jīng)緯度、觀測(cè)幾何、大氣層頂總輻亮度觀測(cè)值和掩膜標(biāo)

識(shí)，以及輔助數(shù)據(jù)中的風(fēng)速、氣壓等參數(shù)，并根據(jù)掩膜標(biāo)示進(jìn)行質(zhì)量控制，去除觀測(cè)角度過(guò)大

或受太陽(yáng)耀斑影響等區(qū)域的數(shù)據(jù)，質(zhì)量控制要求見(jiàn)6.1；

b)定標(biāo)區(qū)域數(shù)據(jù)提取。對(duì)于海洋目標(biāo)，應(yīng)當(dāng)在大洋清潔水體區(qū)域，從衛(wèi)星數(shù)據(jù)中提取葉綠素a

濃度小于0.2mg·m-3及近紅外波段氣溶膠光學(xué)厚度小于0.15的區(qū)域；對(duì)于陸地目標(biāo)，應(yīng)當(dāng)在

陸地偽不變場(chǎng)等地表空間分布均勻、氣溶膠類(lèi)型穩(wěn)定的區(qū)域；

c)時(shí)空匹配。對(duì)水色遙感器與現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)之間以及水色遙感器之間的數(shù)據(jù)進(jìn)行時(shí)空匹配，提取局部

空間均勻的衛(wèi)星數(shù)據(jù)，逐像素的匹配結(jié)果數(shù)據(jù)集包括被定標(biāo)遙感器的大氣層頂總輻亮度觀測(cè)

值、觀測(cè)幾何、經(jīng)緯度，參考遙感器的觀測(cè)幾何、氣溶膠光學(xué)厚度、氣溶膠類(lèi)型，以及現(xiàn)場(chǎng)觀

測(cè)或參考遙感器的離水/地表反射率；

d)計(jì)算瑞利散射和氣溶膠散射的輻亮度。通過(guò)瑞利散射查找表、風(fēng)速、氣壓、觀測(cè)幾何等參數(shù)計(jì)

算瑞利散射輻亮度；通過(guò)氣溶膠查找表、觀測(cè)幾何、氣溶膠光學(xué)厚度、氣溶膠類(lèi)型等參數(shù)計(jì)算

氣溶膠散射輻亮度；

4

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e)計(jì)算大氣層頂總輻亮度理論值?？紤]觀測(cè)幾何、光譜響應(yīng)、中心波長(zhǎng)等因素對(duì)現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)或參考

遙感器的離水/地表反射率的影響，計(jì)算高精度的被定標(biāo)遙感器離水/地表輻亮度理論值，從而

得到大氣層頂總輻亮度理論值；

f)計(jì)算絕對(duì)輻射定標(biāo)系數(shù)。通過(guò)匹配數(shù)據(jù)集得到各像素大氣層頂總輻亮度理論值與觀測(cè)DN值的

比值，取其算術(shù)平均值作為該景數(shù)據(jù)的絕對(duì)輻射定標(biāo)系數(shù)。

6.數(shù)據(jù)處理規(guī)定

6.1質(zhì)量控制

在讀取海洋衛(wèi)星水色遙感器測(cè)量數(shù)據(jù)的過(guò)程中，需要針對(duì)成像區(qū)域的環(huán)境進(jìn)行必要的數(shù)據(jù)質(zhì)量控

制，質(zhì)量控制方式如下：

a)根據(jù)觀測(cè)幾何參數(shù)，剔除太陽(yáng)天頂角大于60°和遙感器觀測(cè)天頂角大于40°的測(cè)量數(shù)據(jù)；

b)根據(jù)成像定位參數(shù)，區(qū)分海洋目標(biāo)和陸地目標(biāo)的定標(biāo)區(qū)域。對(duì)海洋目標(biāo)，剔除非海洋目標(biāo)的測(cè)

量數(shù)據(jù)；對(duì)陸地目標(biāo)，剔除非陸地目標(biāo)觀測(cè)數(shù)據(jù)；

c)對(duì)于海洋目標(biāo)，根據(jù)輔助數(shù)據(jù)中的風(fēng)速參數(shù)，剔除風(fēng)速大于6m/s條件下的測(cè)量數(shù)據(jù)，避免海

面白帽的影響；根據(jù)歸一化太陽(yáng)耀斑系數(shù)（見(jiàn)附錄A），剔除歸一化太陽(yáng)耀斑系數(shù)大于0.005

條件下的測(cè)量數(shù)據(jù)，避免太陽(yáng)耀斑的影響；根據(jù)葉綠素a濃度和近紅外波段氣溶膠光學(xué)厚度，

剔除葉綠素a濃度大于0.2mg·m-3，或者近紅外波段氣溶膠光學(xué)厚度大于0.15條件下的測(cè)量數(shù)

據(jù)；

d)對(duì)于陸地目標(biāo)，為減少大氣路徑輻射導(dǎo)致的不確定性，場(chǎng)地地表反射率應(yīng)大于0.3；場(chǎng)地表面

應(yīng)當(dāng)平坦減小陰影效應(yīng)；場(chǎng)地表面呈現(xiàn)朗伯特性，減小觀測(cè)幾何導(dǎo)致的誤差；地表反射率光譜

應(yīng)當(dāng)相對(duì)平滑；場(chǎng)地地區(qū)雨量少，大氣干潔；根據(jù)海洋衛(wèi)星水色遙感器空間分辨率大小，滿足

空間均勻性要求的陸地目標(biāo)應(yīng)當(dāng)具有相對(duì)大的面積提供足夠像素?cái)?shù)的觀測(cè)數(shù)據(jù)。

表1海洋衛(wèi)星水色遙感器數(shù)據(jù)質(zhì)量控制條件

質(zhì)量控制條件海洋陸地

太陽(yáng)天頂角<60°<60°

觀測(cè)天頂角<40°<40°

反射率—>0.3

風(fēng)速<6m/s—

5

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氣溶膠<0.15—

葉綠素<0.2mg·m-3—

太陽(yáng)耀斑系數(shù)<0.005—

6.2數(shù)據(jù)時(shí)空匹配方法

替代定標(biāo)和交叉定標(biāo)中數(shù)據(jù)的時(shí)空匹配，包括被定標(biāo)海洋衛(wèi)星水色遙感器數(shù)據(jù)與現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)之間以及

與參考遙感器數(shù)據(jù)之間的時(shí)空匹配（流程圖見(jiàn)圖1）。

被定標(biāo)遙感器數(shù)據(jù)與現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)之間的時(shí)空匹配方法為：

a)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)時(shí)間與衛(wèi)星過(guò)境時(shí)間的時(shí)間差，剔除時(shí)間差大于1h的數(shù)據(jù)；

b)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)位置，以此經(jīng)緯度為中心，在原空間分辨率的衛(wèi)星數(shù)據(jù)中提取5×5像素的數(shù)據(jù)，

如果符合質(zhì)量控制條件的像素?cái)?shù)少于此空間范圍的一半，剔除該景數(shù)據(jù)；

c)在5×5像素內(nèi)計(jì)算大氣層頂總輻亮度觀測(cè)值的變異系數(shù)，剔除變異系數(shù)大于0.15的像素；

d)保留5×5像素內(nèi)符合質(zhì)量控制和時(shí)空匹配要求的衛(wèi)星數(shù)據(jù)和現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)。

被定標(biāo)遙感器數(shù)據(jù)與參考遙感器數(shù)據(jù)之間的時(shí)空匹配方法為：

a)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)時(shí)間與衛(wèi)星過(guò)境時(shí)間的時(shí)間差，剔除時(shí)間差大于1h的數(shù)據(jù)；

b)分別計(jì)算參考遙感器遙感反射率和氣溶膠光學(xué)厚度的變異系數(shù)，如果變異系數(shù)的中值大于

0.15，剔除該景數(shù)據(jù)；

c)根據(jù)被定標(biāo)遙感器和參考遙感器成像的重疊范圍，對(duì)于海洋目標(biāo)，如果不存在5×5像素以上

的交叉區(qū)域，剔除該景數(shù)據(jù)；對(duì)于陸地目標(biāo)，如果不存在25km×25km以上的交叉區(qū)域，剔

除該景數(shù)據(jù)；

d)在交叉區(qū)域中，以被定標(biāo)遙感器經(jīng)緯度，逐像素計(jì)算對(duì)應(yīng)參考遙感器的最鄰近像素。根據(jù)被定

標(biāo)遙感器的空間分辨率，剔除空間距離超過(guò)此空間分辨率大小的像素；

e)保留交叉區(qū)域內(nèi)經(jīng)過(guò)時(shí)空匹配被定標(biāo)遙感器與參考遙感器的像素對(duì)。

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圖1數(shù)據(jù)時(shí)空匹配方法流程

6.3計(jì)算瑞利散射輻亮度和氣溶膠散射輻亮度

6.3.1計(jì)算瑞利散射和氣溶膠散射輻亮度需要輻射傳輸模型，為了提高計(jì)算效率一般使用通過(guò)輻射傳

輸模型建立的查找表，計(jì)算的具體過(guò)程需要根據(jù)查找表的格式要求調(diào)整。

6.3.2瑞利散射輻亮度應(yīng)當(dāng)根據(jù)風(fēng)速、氣壓、觀測(cè)幾何以及遙感器光譜響應(yīng)的瑞利光學(xué)厚度等進(jìn)行計(jì)

算。

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6.3.3氣溶膠散射輻亮度指氣溶膠多次散射輻亮度，應(yīng)當(dāng)根據(jù)定標(biāo)區(qū)域的氣溶膠光學(xué)厚度和氣溶膠類(lèi)

型計(jì)算。通過(guò)氣溶膠查找表計(jì)算的是氣溶膠散射反射率，再通過(guò)下式得到氣溶膠多次散射輻亮度

。

（1）

式中：

——?dú)馊苣z散射輻亮度；

——?dú)馊苣z散射反射率；

——平均日地距離處被定標(biāo)遙感器光譜響應(yīng)的大氣層頂太陽(yáng)輻照度；

——日地距離校正因子；

——太陽(yáng)天頂角。

6.4計(jì)算大氣層頂總輻亮度理論值

6.4.1總體要求

通過(guò)對(duì)定標(biāo)區(qū)域和數(shù)據(jù)質(zhì)量進(jìn)行篩選，被定標(biāo)遙感器的大氣層頂總輻亮度理論值由瑞利散射輻亮

度、氣溶膠散射輻亮度和離水/地表輻亮度理論值構(gòu)成。替代定標(biāo)和交叉定標(biāo)的離水/地表反射率數(shù)據(jù)來(lái)

源不同，需要通過(guò)不同的處理方式得到對(duì)應(yīng)的離水/地表輻亮度理論值。

6.4.2替代定標(biāo)獲取

替代定標(biāo)中使用現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)的高光譜離水/地表反射率，需要使用被定標(biāo)遙感器相對(duì)光譜響應(yīng)函數(shù)

（SRF）進(jìn)行卷積，獲得對(duì)應(yīng)可見(jiàn)光波段的多光譜離水/地表反射率，計(jì)算過(guò)程如下式所示。

（2）

式中：

——被定標(biāo)遙感器第i個(gè)可見(jiàn)光波段；

——卷積后對(duì)應(yīng)波段的離水/地表輻亮度；

——現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)的高光譜離水/地表反射率；

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-----請(qǐng)補(bǔ)充

——對(duì)應(yīng)波段的相對(duì)光譜響應(yīng)函數(shù)；

——積分范圍包括遙感器的所有波長(zhǎng)。

離水/地表輻亮度理論值應(yīng)對(duì)應(yīng)被定標(biāo)遙感器的觀測(cè)幾何，包括、遙感器天頂角和相對(duì)

方位角Δφ，而LS(λi)仍然對(duì)應(yīng)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)的觀測(cè)幾何，即、和，其中和都等于零。分別計(jì)算

被定標(biāo)遙感器和現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)觀測(cè)幾何下BRDF校正系數(shù)fb(λi，，，Δφ)以及fb(λi，，，)，分別

記為fb和fb0。通過(guò)LS(λi)×fb0×cos()/(fb×cos()×t())轉(zhuǎn)換得到。

=LS(λi)×fb0×cos()/(fb×cos()×t())（3）

式中：

——離水/地表輻亮度理論值；

fb0——現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)觀測(cè)幾何下BRDF校正系數(shù)；

fb——現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)觀測(cè)幾何下BRDF校正系數(shù)。

6.4.3交叉定標(biāo)獲取

交叉定標(biāo)中，從參考遙感器讀取離水/地表反射率ρs(λM)，通過(guò)波段偏移算法將ρs(λM)轉(zhuǎn)換為被定標(biāo)

遙感器中心波長(zhǎng)的ρs(λi)，其中：

a)陸地目標(biāo)，通過(guò)相鄰波長(zhǎng)采用線性插值方法計(jì)算ρs(λi)；

b)海洋目標(biāo)，采用基于生物光學(xué)模型的波段偏移算法，使用參考遙感器和被定標(biāo)遙感器最鄰近的

中心波長(zhǎng)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，首先，通過(guò)半分析算法從ρs(λM)計(jì)算在參考波長(zhǎng)處的固有光學(xué)參數(shù)，然后

根據(jù)固有光學(xué)參數(shù)模型計(jì)算λi和λM處的固有光學(xué)參數(shù)，再按固有光學(xué)參數(shù)和ρs轉(zhuǎn)換關(guān)系計(jì)算

λi和λM處的遙感反射比估計(jì)值，最后按下式計(jì)算經(jīng)過(guò)波段偏移后的ρs(λi)。

（4）

式中：

——參考遙感器中心波長(zhǎng)的離水反射率；

——處的遙感反射比估計(jì)值；

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——處的遙感反射比估計(jì)值；

——被定標(biāo)遙感器中心波長(zhǎng)的離水反射率。

仍然要在被定標(biāo)遙感器觀測(cè)幾何下得到，并要考慮遙感器光譜響應(yīng)。ρs(λi)經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)換為被定

標(biāo)遙感器中心波長(zhǎng)處的離水/地表輻亮度LS(λi)，再除以帶外響應(yīng)系數(shù)得到對(duì)應(yīng)遙感器光譜響應(yīng)的LS(λi)，

然后計(jì)算被定標(biāo)遙感器觀測(cè)幾何下BRDF校正系數(shù)fb(λi，，，Δφ)，最后通過(guò)LS(λi)×cos()×fsol/fb

得到交叉定標(biāo)中的。

6.4.3計(jì)算大氣層頂總輻亮度理論值

通過(guò)瑞利光學(xué)厚度和氣壓可以計(jì)算大氣分子的漫射透過(guò)率，根據(jù)被定標(biāo)遙感器的波段設(shè)置和光譜響

應(yīng)函數(shù)可以計(jì)算氣體的透過(guò)率，大氣分子的漫射透過(guò)率和氣體的透過(guò)率相乘得到大氣透過(guò)率t。通過(guò)下

式得到。

（5）

式中：

——瑞利散射輻亮度；

——?dú)怏w的透過(guò)率；

---氣溶膠輻射亮度值；

——離水/地表輻亮度理論值；

——大氣層頂總輻亮度理論值。

6.5計(jì)算絕對(duì)輻射定標(biāo)系數(shù)

針對(duì)每個(gè)像素可以得到大氣層頂總輻亮度理論值和被定標(biāo)遙感器測(cè)量DN值的比值，即

（6）

式中：

——絕對(duì)輻射定標(biāo)系數(shù)；

——被定標(biāo)遙感器實(shí)際測(cè)量得到的DN值。

10

HY/TXXXXX—XXXX

定標(biāo)區(qū)域內(nèi)各像素按大小分布后，在25%~75%分位數(shù)區(qū)間內(nèi)各像素的記為。對(duì)該景

數(shù)據(jù)所有，按下式計(jì)算該景數(shù)據(jù)的絕對(duì)輻射定標(biāo)系數(shù)，其中N表示得到的像素個(gè)數(shù)。

（7）

式中：

——單景數(shù)據(jù)中的多組絕對(duì)輻射定標(biāo)系數(shù)；

——平均絕對(duì)輻射定標(biāo)系數(shù)。

11

HY/TXXXXX—XXXX

附錄A

（規(guī)范性）

歸一化太陽(yáng)耀斑系數(shù)計(jì)算方法

A.1太陽(yáng)耀斑模型

對(duì)于在一個(gè)小的傾斜面下的幾何配置信息，平面的法線天頂角為，方位角為，太陽(yáng)入射輻照度

是太陽(yáng)天頂角為沿著方向進(jìn)行入射，并且與法線夾角為。反射的太陽(yáng)輻亮度的天頂角為，

太陽(yáng)與遙感器的相對(duì)方位角為，這里相對(duì)方位角是從方向的順時(shí)針?lè)较蛴洖檎较?。基于三角?/p>

數(shù)關(guān)系產(chǎn)生以下關(guān)系：

(A.1)

cos2wqqqqf=cos00cos-sinsincos(D)

cosqq+cos

cosb=0(A.2)

2cosw

sinqfqcosD-sin

cosa=0(A.3)

2coswbsin

式中：

——法線方位角；

——法線天頂角；

——法線太陽(yáng)天頂角；

——反射的太陽(yáng)輻亮度的天頂角；

——太陽(yáng)入射輻照度與法線夾角與遙感器的相對(duì)方位角；

——太陽(yáng)與遙感器的相對(duì)方位角。

耀斑反射率（無(wú)大氣成分時(shí)）可以表示為，

pwR()

r=p(zz'',)(A.4)

gxy4

4cosqq0coscosb

式中：

——耀斑反射率；

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——非極化的菲涅爾反射率；

——海面坡度的概率分布函數(shù)。

海面坡度的概率分布函數(shù)與坡度分量和有關(guān)，并可以表示為

exp(-(xh22+)/2)ìü￥￥

''=+xh(A.5)

p((,)zzxyíy1??cHiji)()Hj

2psucs?i1j1==t

z'sinab￠tan

x==x(A.6)

sscc

'

zcosab'tan

h==y(A.7)

ssuu

aay'=-(A.8)

式中：

——測(cè)風(fēng)的均方根斜率參數(shù)；

——迎風(fēng)的均方根斜率參數(shù)；

——風(fēng)向與傳感器的方位角；

——艾爾米特多項(xiàng)式。

1sin(??22ww--￠￠)tan(ww)1

故R()w=+，sinww￠=sin，其中表示為水體的折射率。公

?22÷

2è?sin(ww+￠￠)tan(ww+)n

式（A.5）中艾爾米特多項(xiàng)式可以通過(guò)非零系數(shù)和進(jìn)行表示，

￥￥1

1()()1(1)+=cHxhH--cx2h

??ijij221

i1j1==1

-c(3)hh3-

603

1

+c(63)xx42-+(A.9)

2440

1

+c(1)(1)xh22--

422

1

++c(3hh42-6)

2404

公式（A.9）中的參數(shù)表示為

13

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-3，

c21=0.01-8.6′10W

-3，

c03=0.04-33.0′10W

，

c40=0.04

，

c22=0.12

，

c04=0.23

式中：

——風(fēng)速，單位為米每秒（）。

根據(jù)從機(jī)載相機(jī)航空數(shù)據(jù)拍攝的照片中獲取太陽(yáng)耀斑數(shù)據(jù)對(duì)海面坡度的概率分布函數(shù)進(jìn)行分析，并

得出

（A.10）

（A.11）

（A.12）

A.2歸一化太陽(yáng)耀斑系數(shù)計(jì)算

在存在大氣時(shí)，海表面太陽(yáng)耀斑反射率可以表示為,其中表示為太陽(yáng)入射方向的太陽(yáng)

直射透過(guò)率，故通過(guò)公式（A.4）可以將表示為

pL

g(A.13)

rg=

F00cosq

式中：

——太陽(yáng)耀斑輻亮度；

——太陽(yáng)天頂角；

——平均日地距離處大氣層頂太陽(yáng)輻照度。

歸一化太陽(yáng)耀斑系數(shù)如下：

Lg00=FTLGN(A.14)

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式中：

——太陽(yáng)入射方向上的大氣直射透過(guò)率。

故可以通過(guò)公式（A.10）和（A.11）獲取，如公式（A.12）所示

R()w

L=p(zz￠￠,)(A.15)

GN4cosqbcos4xy

的物理含義是沒(méi)有大氣層影響，并且地外太陽(yáng)輻射的情況下海洋表面上行輻亮度，在給定遙

感器相對(duì)太陽(yáng)的位置、遙感器特性和海面粗糙度的情況下，歸一化太陽(yáng)耀斑輻亮度提供了太陽(yáng)耀斑強(qiáng)度

的比較測(cè)量值。

15

HY/TXXXXX—XXXX

參考文獻(xiàn)(下列文獻(xiàn)為規(guī)范性引用，可不放入?yún)⒖嘉墨I(xiàn))

[1]GB/T38236-2019航天光學(xué)遙感器實(shí)驗(yàn)室輻射定標(biāo)方法

[2]GJB10399-2022空間光學(xué)相機(jī)光譜定標(biāo)方法

[3]GB/T34509.1-2017陸地觀測(cè)衛(wèi)星光學(xué)遙感器在軌場(chǎng)地輻射定標(biāo)方法第1部分：可見(jiàn)光近紅外

[4]GB/T36299-2018光學(xué)遙感輻射傳輸基本術(shù)語(yǔ)

_________________________

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ICS07.060

A49

HY

中華人民共和國(guó)海洋行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)

HY/TXXXXX—XXXX

基于對(duì)地觀測(cè)的海洋衛(wèi)星水色遙感器

輻射定標(biāo)技術(shù)規(guī)范

Radiometriccalibrationforoceancolorsatellitesensorsusingnaturalearthtargets

（征求意見(jiàn)稿）

XXXX-XX-XX發(fā)布XXXX-XX-XX實(shí)施

中華人民共和國(guó)自然資源部中華人民共和國(guó)自然資源部發(fā)布

HY/TXXXXX—XXXX

基于對(duì)地觀測(cè)的海洋衛(wèi)星水色遙感器輻射定標(biāo)技術(shù)規(guī)范

1.范圍

本文件規(guī)定了海洋衛(wèi)星水色遙感器在軌期間輻射定標(biāo)的總體規(guī)定、數(shù)據(jù)處理流程以及海洋水色衛(wèi)星

遙感器數(shù)據(jù)質(zhì)量控制、數(shù)據(jù)時(shí)空匹配方法、各輻亮度的計(jì)算、絕對(duì)輻射定標(biāo)系數(shù)計(jì)算等的要求。

本文件適用于基于對(duì)地觀測(cè)的海洋衛(wèi)星水色遙感器太陽(yáng)反射波段的在軌輻射定標(biāo)工作。

2.規(guī)范性引用文件

下列文件中的內(nèi)容通過(guò)文中的規(guī)范性引用而構(gòu)成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，

僅該日期對(duì)應(yīng)的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本

文件。

GB/T34509.1-2017陸地觀測(cè)衛(wèi)星光學(xué)遙感器在軌場(chǎng)地輻射定標(biāo)方法第1部分：可見(jiàn)光近紅外

GB/T36299-2018光學(xué)遙感輻射傳輸基本術(shù)語(yǔ)

GB/T38236-2019航天光學(xué)遙感器實(shí)驗(yàn)室輻射定標(biāo)方法

GJB10399-2022空間光學(xué)相機(jī)光譜定標(biāo)方法

3.術(shù)語(yǔ)與定義

GB/T34509.1-2017、GB/T36299-2018、GB/T38236-2019、GJB10399-2022界定以及下列術(shù)語(yǔ)定