基于Dome C的SNPP和NOAA-20 VIIRS DNB在轨辐射定标精度及稳定性评估
投稿时间:2021-02-07  修订日期:2021-03-23  点此下载全文
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李津津 中国科学院空天信息创新研究院 中国科学院定量遥感信息技术重点实验室中国科学院大学 中国科学院大学光电学院 100094
邱 实 中国科学院空天信息创新研究院 中国科学院定量遥感信息技术重点实验室 北京 100094
张 宇 中国科学院空天信息创新研究院 中国科学院定量遥感信息技术重点实验室 北京 
高彩霞 中国科学院空天信息创新研究院 中国科学院定量遥感信息技术重点实验室 北京 
钱永刚 中国科学院空天信息创新研究院 中国科学院定量遥感信息技术重点实验室 北京 
刘耀开 中国科学院空天信息创新研究院 中国科学院定量遥感信息技术重点实验室 北京 
基金项目:科技部国家重点研发计划项目(2018YFB0504600);国家自然科学基金(61801457);中国科学院国际合作(181811KYSB20160040);中科院前沿科学重点研发项目(QYZDB-SSW-JSC051)
中文摘要:低照度遥感载荷信噪比低、杂散光影响大,导致辐射精度不高,且本身的特殊性使其在轨定标存在很大的局限性。基于夜间大气层顶反射率方向性分布特性,提出了一个基于精确模拟夜间辐射传输过程的低照度遥感载荷在轨辐射定标性能评估新方法。即以南极雪地Dome C为研究区,以MT2009(Miller-Turner 2009)大气层顶月球辐照度模型和大气层顶BRDF(Bidirectional Reflectance Distribution Function)模型模拟的夜间星上辐亮度值为基准,分析相同几何条件下,VIIRS DNB(Visible Infrared Imaging Radiometer Suit Day/Night Band)观测辐亮度与基准值之间的一致性,发现在2018~2020年两者差值保持在4.97×10-10W?cm-2?sr-1左右,比VIIRS DNB最小探测阈值3×10-9W?cm-2?sr-1约低一个数量级,故从可接受的仪器灵敏度误差范围内,可判定VIIRS DNB载荷在SNPP(Suomi National Polar-orbiting Partnership)和NOAA-20上在轨辐射定标性能均非常优良。另外,基于距离校正后的SNPP VIIRS DNB和NOAA-20 VIIRS DNB辐亮度开展了VIIRS DNB载荷在轨辐射定标稳定性分析,发现相同月相角下两载荷辐亮度一致性在6%以内。
中文关键词:辐射定标  VIIRS DNB  SNPP  NOAA-20  Dome C  双向反射率分布函数
 
Performance assessments of VIIRS DNB on-orbit radiometric calibration accuracy and stability on SNPP and NOAA-20
Abstract:Nighttime satellite sensors have limited radiometric accuracy of due to their lower signal-to-noise, large straylight impact. And their own particularities make themselves larger limitations on on-orbit calibration. Based on the characteristic of anisotropic reflectance of nighttime TOA (top-of-atmosphere), a new method was proposed to evaluate the accuracy of on-orbit radiometric calibration of nighttime sensors using a relative accurate simulation of the nighttime radiative transfer. Specially, the Antarctic Dome C site was selected as the study area, and the nighttime on-orbit radiance was simulated by the MT2009 (Miller-Turner 2009) TOA lunar irradiance model and TOA BRDF (Bidirectional Reflectance Distribution Function) model. After the analysis of the consistency of VIIRS DNB (Visible Infrared Imaging Radiometer Suit Day/Night Band) observed and simulated radiance under same geometry, it was found that their differences were about 4.97×10-10W?cm-2?sr-1 one order of magnitude blow the minimum detection threshold of VIIRS DNB (3×10-9W?cm-2?sr-1) during 2018~2020. So there are good performance of on-orbit radiometric calibration of VIIRS DNB on SNPP and NOAA-20 based on the error range of acceptable instrument sensitivity. Besides, an evaluation of on-orbit radiometric calibration stability of VIIRS DNB was conducted based on the distance-corrected radiance of SNPP VIIRS DNB and NOAA-20 VIIRS DNB. And it was found that when under the same lunar phase angle, the VIIRS DNB radiance kept a good consistency within 6% between SNPP and NOAA-20.
keywords:radiometric calibration, VIIRS DNB, SNPP, NOAA-20, Dome C, bidirectional reflectance distribution function
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