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申请/专利权人：南京信息工程大学

摘要：本发明公开了一种基于云目标的卫星光谱辐射计太阳通道辐射定标方法，匹配参考卫星仪器和待定标卫星仪器的数据，获取参考卫星仪器的云特性产品信息以及待定标卫星仪器的入瞳反射率和观测条件；确定一般云目标点；利用太阳天顶角和日地距离比，对一般云目标点的入瞳反射率进行校正，得到表观反射率；根据待定标卫星仪器的光谱响应函数建立对应的云粒子光学特性库，利用辐射传输模式得到模拟反射率，计算一天中所有一般云目标点观测反射率的平均相对误差；通过线性拟合或正弦函数模型获取辐射定标响应的日衰减模型，得到定标校正系数，完成定标。本发明更为简单，节约了资源，且无需额外仪器，节约了大量人力和物力。

主权项：1.一种基于云目标的卫星光谱辐射计太阳通道辐射定标方法，其特征在于，包括：S1、匹配参考卫星仪器和待定标卫星仪器的数据，获取参考卫星仪器的云特性产品信息以及待定标卫星仪器的入瞳反射率和观测条件，具体内容为：云特性产品信息包括云光学厚度、云滴有效半径、云顶高度和云相态；观测条件包括太阳天顶角、太阳方位角、卫星观测天顶角、卫星观测方位角和日地距离比；S2、根据步骤S1中的数据确定一般云目标点，具体内容为：在云光学厚度大于10的像元中，通过像元均一性检验法筛选在周围n×n格点内的入瞳反射率变异系数、云光学厚度变异系数、云滴有效半径变异系数分别小于0.03、0.1、0.03的像元作为一般云目标点，计算公式为： 其中，STDn×n表示n×n格点内的标准差，REF表示入瞳反射率，COT表示云光学厚度，CER表示云滴有效半径，AVEn×n表示n×n格点内的平均值；S3、利用太阳天顶角和日地距离比，对一般云目标点的入瞳反射率进行校正，得到表观反射率，具体公式为： 其中，REFTOA表示表观反射率，表示当前日地距离与平均日地距离之比的平方，COSSZA表示太阳高度角SZA的余弦，REF表示入瞳反射率；S4、根据待定标卫星仪器的光谱响应函数建立对应的云粒子光学特性库；将云粒子光学特性库、一般云目标点对应的云特性产品信息和观测条件输入到辐射传输模式中，获得模拟反射率REFSIM，具体内容为：在伽马尺度分布条件下对云粒子的单散射特性进行积分，得到云粒子的单色体散射特性，具体公式为： 其中，SCAλ表示云粒子在波长为λ时的单色体散射特性，SCAD；λ表示直径为D的云粒子在波长为λ时的单散射特性，CeD；λ表示直径为D在波长为λ时的云粒子的消光截面，Dmax表示云粒子直径的最大值，Dmin表示云粒子直径的最小值，nD表示尺度分布函数；对云粒子的单色体散射特性在待定标卫星仪器的通道光谱响应函数区间进行积分，得到对应仪器的通道散射特性，即云粒子光学特性库，具体公式为： 其中，表示待定标卫星仪器通道的通道散射特性，SRFλ表示待定标卫星仪器仪器通道的光谱响应函数，λmax表示待定标卫星仪器光谱响应的最大波长，λmin表示待定标卫星仪器光谱响应的最小波长；将云粒子光学特性库、参考卫星仪器的云特性产品信息以及待定标卫星仪器的观测条件输入到离散纵标辐射传输模式中进行计算模拟，得到一般云目标在大气层顶太阳反射通道的反射率，即模拟反射率REFSIM；S5、将步骤S4中得到的模拟反射率作为待定标卫星仪器的反射率参考值，计算一天中所有一般云目标点观测反射率的平均相对误差，具体公式为： 其中，表示平均相对误差，N表示一般云目标点的总数，REFSIMi表示第i个一般云目标点的模拟反射率，REFTOAi表示第i个一般云目标点的表观反射率；S6、利用步骤S5中的平均相对误差建立相对误差的时间序列，通过拟合获取辐射定标响应的日衰减模型，得到定标校正系数，完成定标，具体内容为：将定标时间段的开始日期看作第一天，后续的时间用相距第一天的天数进行表示，将计算出的天数除以该时间段的总天数，并将时间归一化到0-1之间；归一化后的时间与原日期一天内所有一般云目标点表观反射率的平均相对误差一一对应，得到相对误差的时间序列；日衰减模型的获得方式分为两种：1采用线性回归模型获取辐射定标响应的日衰减模型，具体表达式为：RDlinear＝A×T+B；2采用正弦函数模型获取辐射定标响应的日衰减模型，具体达式为：RDsine＝C×SIN2π×T+D+A×T+B；其中，RDlinear表示线性回归模型，RDsine表示正弦函数模型，A表示定标校正系数，T表示归一化的儒略日时间，B表示截距，C表示振幅，SIN表示正弦函数，D表示相位；根据日衰减模型计算出每个时间点相对误差的预测值，并使用预测值对出现响应衰减的信号进行修正，进一步对待定标卫星仪器进行重新定标，具体公式为： 其中，REFTOA表示表观反射率，RDfit表示预测相对误差，REFCOR表示待定标卫星仪器重新定标后的表观反射率。

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