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申请/专利权人：自然资源部国土卫星遥感应用中心

摘要：本发明提供耦合水汽反演的星载高光谱相机在轨光谱定标方法及系统，方法包括：基于大气辐射传输模型，计算大气参数与地表参数的敏感系数，进行敏感性分析，确定最佳大气吸收通道；对星载高光谱相机的有效表观反射率与大气总透过率进行光谱归一化和包络线去除处理，构建有效表观反射率与大气透过率之间的代价函数；将气体含量作为待反演参数加入到所述代价函数中，构建耦合吸收通道气体含量反演的高光谱卫星光谱定标模型。本发明无需依赖星地同步观测数据，便于定期开展星载高光谱相机的在轨光谱性能参数的定标与监测；兼顾吸收通道的大气参数反演精度等因素影响，提高了高光谱相机在轨光谱定标的准确性，为高光谱遥感定量化应用奠定了坚实基础。

主权项：1.耦合水汽反演的星载高光谱相机在轨光谱定标方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、基于大气辐射传输模型，计算大气参数与地表参数的敏感系数，进行敏感性分析，确定最佳大气吸收通道；S2、对星载高光谱相机的有效表观反射率与大气总透过率进行光谱归一化和包络线去除处理，构建有效表观反射率与大气透过率之间的代价函数；S3、将气体含量作为待反演参数加入到所述代价函数中，构建耦合吸收通道气体含量反演的高光谱卫星光谱定标模型，所述高光谱卫星光谱定标模型的数学表达式为： （1）式（1）中，为光谱定标模型中构建的代价函数，分别是中心波长和半波宽的偏移量，是水汽含量；N为吸收波段临近的参与光谱定标的波段数；和分别是第k波段的有效表观反射率与大气总透过率；所述步骤S1的计算大气参数与地表参数的敏感系数的方法包括以下步骤：S11、设地表均匀，朗伯特性良好，通过大气辐射传输模型MODTRAN，计算星载高光谱相机观测到的光谱辐亮度： （2）式（2）中，为高光谱遥感器观测的入瞳辐亮度，为大气层顶太阳辐射照度；S12、计算高光谱相机观测的表观反射率： （3）式（3）中，为高光谱遥感器观测的入瞳辐亮度，为大气程辐射，为大气程辐射等效反射率，为大气层顶太阳辐射照度，为地表反射率，为大气下行反照率，为太阳到地表路径的总透过率，为地表到高光谱相机观测路径的总透过率，以上各个物理量均是波长相关的函数；为太阳天顶角，为高光谱相机观测天顶角；S13、考虑大气散射与大气吸收的交互作用，计算每个散射路径的气体吸收，将式（3）改写为： （4）式（4）中，为气体吸收透过率；S14、将气体吸收分为水汽吸收和其它气体吸收两类，将式（4）改写为： （5）式（5）中，为其它气体吸收透过率，为水汽吸收透过率，为水汽含量；S15、基于式（3）（4）（5）计算大气参数与地表参数的敏感系数，包括：针对大气窗口波段，水汽的吸收透过率基本保持不变，表观反射率对水汽含量的敏感系数为： （6）针对水汽吸收波段，吸收透过率随着水汽含量的变化而改变，表观反射率对水汽含量的敏感系数为： （7）针对所有波段，由于吸收透过率、散射透过率、大气内反射率、球面反照率都不随地表反射率变化而改变，表观反射率对地表反射率的敏感系数为： （8）针对水汽吸收波段，结合表观反射率对水汽含量的敏感系数可知，表观反射率包含的程辐射既是波长的函数，又独立于大气透过率和地表反射率，从而增加表观反射率与大气透过率之间非线性效应，最终影响到光谱定标结果。

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