高分一号_高分三号_高分一号四个波段(4)

15%~30%，不同遥感器像元间光谱反射率变化约为1%~2%[7]。

(3)低反射试验场

低反射试验场选取辐射校正场南侧南湖水体，场区夏秋季节的面积约为3.5km×1.2km，地理坐标为N39°52′，E94°07′，平均水深约5m，水体无污染，特性均匀。

(1)场地反射特性涵盖高、中、低多种地物类型；(2)单个场地的空间特性和反射特性相对均匀，在光学遥感器波段范围内光谱反射率变化平缓；(3)场地位于高海拔地区，周边大气相对干洁，且大气相对稳定；(4)各场地可被卫星遥感器同一轨观测图像覆盖；(5)场地均匀区域面积应大于待定标遥感器的

1.3同步观测试验

根据GF-1卫星PMS相机1的轨道预报结果，

2013年6月22日PMS相机1以-9.7°侧摆角度覆盖高、中、低3个场区，为确保数据获取的准确性和一致性，地面试验分3个队伍同时开展。其中采用地物光谱仪(2台ASDField-specFR、1台SVCHR-1024）对

10像元×10像元，且场地周边无大目标遮挡物；(6)各

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红外与激光工程第44卷

高、中、低三个场区进行同步测量，其中陆地场区测量面积为400m×400m，利用不同颜色小旗对场区按沿轨和垂轨方向布设样本点，每间隔25m确定一个样本点，即256个样本点。试验过程中，分别在每个样本点周围随机选择5个子样点进行光谱测量，并于每个样本点位置附近对漫反射率参考板测量2次。由于水体目标的特殊性，在同步观测过程中采用航船随机走点的方式进行测量，样本数均匀分布于水体场区域，三个场地的同步光谱数据测量均在卫星过境前后20min内完成。

场区光谱同步观测当天分别利用全自动太阳辐射计CE318和手动太阳辐射计CE317对敦煌辐射校正场区和和水体场的气溶胶光学厚度进行测量，测量时间为8:00~13:00，采用等间隔时间自动测量太阳直射辐射强度，并在卫星过境前半小时释放大气探空仪获取大气温湿压廓线数据。由于敦煌场属于干燥的沙漠气候，场区污染小、水汽含量低，经过

输出光谱数据依据进行对比计算；(5)最后将修订后的各场区光谱反射率与GF-1卫星PMS相机通道光谱响应函数进行卷积处理(公式(4))，从而计算出各场区对应的PMS相机各通道等效反射率：

ρi=

乙(λ)dλ乙f(λ)dλ

λmin

i

λmax

max

(4)

λmin

i

式中：ρi为PMS相机通道i的等效反射率；场区平均反射率光谱处理结果；fi(λ)为PMS相机通道的光谱响应函数。

1999年以来的大气光学特性观测数据，分析得知敦煌场区周边的大气光学特性相对均匀稳定，同一时刻不同地理区域的大气状态差异较小，因此认为高、中两个试验场区场大气光学特性参数一致。

图2各场区平均光谱反射率

Fig.2Averagespectralreflectanceoftestsites

2.2大气特性数据处理

根据太阳辐射计测量的直射太阳辐射和天空辐射数据，采用Langley方法反演得到卫星过顶时刻的大气气溶胶光学厚度，假定气溶胶粒子分布满足龙格

2结果分析与讨论

2.1反射光谱处理

GF-1卫星PMS相机星-地同步观测场地空间距离大于20km，且场地光谱反射率数据测量时间约

(Junge)分布，利用440nm和870nm2个通道的气溶胶光学厚度计算得到波长指数α和浑浊系数β，由此可以导出550nm波长处的气溶胶光学厚度见图3。

40min，为减小太阳辐照度变化以及观测仪器差异性对测量数据造成的误差，对高反射和中等反射场地光谱数据处理过程如下：(1)进行异常值剔除，并对每5个子样点的光谱测量值进行平均得到各场区

256个样本点的光谱评均值；(2)同时利用实验室标定的漫反射率参考板BRF数据按测量时刻太阳天顶角进行插值计算，得到各个场地的漫反射参考参考光谱数据；(3)以各样本点前后测量的2次参考板平均值为参考，计算各样本点的光谱反射率，再对全部样本点光谱数据进行平均，获得各场区的平均光谱反射率，如图2所示；(4)以戈壁场所用ASD

图3大气气溶胶光学厚度

Fig.3Aerosolopticaldepth

图3显示出试验当天场区大气状态相对比较稳定，气溶胶光学厚度波动较小。由于卫星过境时间前后大气温湿压廓线均采用一套设备获得，探测海拔高度约20km，现对高于10km的测量数据进行插值处理，作为各个场区星-地同步大气辐射传输

模

拟的输

Field-specFR地物光谱仪和漫反射率参考板为标准对另外1台ASDField-specFR地物光谱仪和SVC

HR-1024地物光谱仪进行修订，修订因子以3台仪器在晴空条件下，同时同角度观测漫反射参考板的

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