一種基于衛(wèi)星敏捷特性的在軌輻射定標(biāo)方法

龍亮 王中民

(1 北京空間機(jī)電研究所，北京100076)

(2 中國(guó)長(zhǎng)城工業(yè)集團(tuán)有限公司，北京100054)

1 引言

為獲得高品質(zhì)的遙感圖像，航天光學(xué)遙感相機(jī)需要進(jìn)行相對(duì)輻射定標(biāo)工作。目前在軌相對(duì)輻射定標(biāo)主要通過(guò)利用專(zhuān)門(mén)的星上定標(biāo)裝置與觀測(cè)地面定標(biāo)場(chǎng)兩種手段來(lái)實(shí)現(xiàn)。其中觀測(cè)地面定標(biāo)場(chǎng)的手段需要地面提供一個(gè)足夠大(至少大于相機(jī)單景幅寬)且輻射特性均勻的定標(biāo)場(chǎng)景。隨著遙感衛(wèi)星技術(shù)的發(fā)展，越來(lái)越多的衛(wèi)星具備了較強(qiáng)的敏捷特性，對(duì)于有較強(qiáng)敏捷特性的推掃式成像光學(xué)遙感衛(wèi)星，進(jìn)行在軌相對(duì)輻射定標(biāo)時(shí)，可以使用將相機(jī)繞衛(wèi)星偏航軸旋轉(zhuǎn)一定角度(通常約為90°)的方法來(lái)獲取相對(duì)均勻圖像的方法來(lái)進(jìn)行不同像元間的非均勻性校正。這種在軌相對(duì)輻射定標(biāo)方法基于遙感衛(wèi)星的敏捷特性來(lái)完成，國(guó)外通常稱(chēng)之為“Side-slither”定標(biāo)法。此種方法也是通過(guò)觀測(cè)地面場(chǎng)景來(lái)實(shí)現(xiàn)在軌相對(duì)輻射定標(biāo)，但對(duì)地面場(chǎng)景均與特性等要求大大降低，有利于提高在軌輻射定標(biāo)效果。

2 Side-slither定標(biāo)方法原理及優(yōu)點(diǎn)

2.1 Side-slither定標(biāo)方法原理

Side-slither定標(biāo)方法原理圖如圖1所示。推掃式光學(xué)遙感相機(jī)在正常對(duì)地成像模式下，焦面探測(cè)線列與成像方向垂直; 而進(jìn)行 Side-slither定標(biāo)時(shí)，將焦面旋轉(zhuǎn)約 90°，探測(cè)線列方向與成像方向平行，這樣，在不考慮其它影響因素的情況下，理論上探測(cè)線列上每個(gè)像元都依次對(duì)同樣的地面區(qū)域成像。而Side-slither定標(biāo)時(shí)焦面探測(cè)線列輸出得到的圖像中，每個(gè)像元獲得的輻射能量信息是一樣的，這樣就相當(dāng)于滿足了相對(duì)輻射定標(biāo)所需要的給焦面探測(cè)線列提供均勻輻照度場(chǎng)的條件，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行焦面像元非均勻性校正工作。

圖1 Side-slither定標(biāo)方法原理Fig.1 Theory of Side-slither calibration method

2.2 Side-slither定標(biāo)方法優(yōu)點(diǎn)

Side-slither在軌相對(duì)輻射定標(biāo)法相比于傳統(tǒng)在軌相對(duì)輻射定標(biāo)方法，優(yōu)點(diǎn)如下:

1)理論上Side-slither定標(biāo)時(shí)由于探測(cè)線列上的所有像元都對(duì)相同的地面區(qū)域成像，任何地物都可以用來(lái)當(dāng)作定標(biāo)地物。盡管考慮其它因素的影響使得定標(biāo)地物的選取不可能是完全隨意，但相比起傳統(tǒng)的使用地面定標(biāo)場(chǎng)的方法(此種方法進(jìn)行輻射定標(biāo)時(shí)，成像線列依然處于正常對(duì)地成像模式下的線列推掃方式)，Side-slither定標(biāo)方法對(duì)定標(biāo)場(chǎng)地的要求明顯降低。

2)Side-slither定標(biāo)方法充分利用衛(wèi)星自身的敏捷特性，不需要額外的定標(biāo)機(jī)構(gòu)，相比于使用星上定標(biāo)裝置的定標(biāo)方法，減少了衛(wèi)星平臺(tái)及載荷的負(fù)擔(dān)。

3 Side-slither定標(biāo)方法應(yīng)用實(shí)例

目前，隨著TDICCD(Time-Delayed Integration Charge Coupled Device)在航天光學(xué)遙感領(lǐng)域的廣泛使用，航天光學(xué)遙感器已經(jīng)很少使用單一的線陣CCD用于遙感成像。但TDICCD可以看做是一種“多級(jí)”線陣CCD，其使用原理同線陣CCD相同。根據(jù)實(shí)際調(diào)研，目前成功使用或預(yù)備使用Side-slither定標(biāo)方法的光學(xué)遙感衛(wèi)星都是以TDICCD作為焦面探測(cè)器[1]。

(1) Ikonos-2

1999年9 月24 日，美國(guó)發(fā)射的 Ikonos-2 衛(wèi)星上搭載了“全色-多光譜”型光學(xué)遙感相機(jī)，該相機(jī)星下點(diǎn)分辨率約為0.8m/3.2m，覆蓋寬度約為13km。Ikonos-2在軌運(yùn)行至今，期間進(jìn)行了多次Side-slither定標(biāo)，其Side-slither定標(biāo)方法如圖2所示。為了滿足多譜段探測(cè)器動(dòng)態(tài)范圍內(nèi)多點(diǎn)非均勻性校正的要求，Ikonos-2的Side-slither定標(biāo)選取了多種類(lèi)型的定標(biāo)地物，如圖3所示。不同類(lèi)型的定標(biāo)地物在各譜段上的輻射能量分布以及全色譜段上的輻射總能量上不盡相同[1]。

圖2 Ikonos-2 Side-slither定標(biāo)示意Fig. 2 The Side-slither calibration of Ikonos-2 satellite

圖3 Ikonos-2 Side-slither定標(biāo)典型地物選取Fig. 3 Various uniform calibration scenes of Ikonos-2 satellite

Ikonos-2在軌期間的Side-slither定標(biāo)，除了以地球?yàn)槎?biāo)參考體外，還進(jìn)行了以月球表面為定標(biāo)參考體的Side-slither定標(biāo)(Lunar Side-slither)，如圖4所示。圖4中，紅、綠、藍(lán)3種顏色的線條分別代表Ikonos-2焦面多光譜TDICCD陣列、前向全色TDICCD陣列、后向全色TDICCD陣列。圖4顯示了某一次Lunar Side-slither定標(biāo)時(shí)，3個(gè)焦平面陣列之間相對(duì)位置關(guān)系，以及它們與月面的相對(duì)位置關(guān)系[2]。

(2) Quickbird-2

美國(guó)的Quickbird-2衛(wèi)星于2011年10月18日成功發(fā)射，Quickbird-2上的光學(xué)遙感相機(jī)為“全色-多光譜”型相機(jī)，星下點(diǎn)分辨率約為0.6m/2.4m，覆蓋寬度約為16.5km。Quickbird-2的光學(xué)遙感相機(jī)同Ikonos-2上的屬于同一類(lèi)型相機(jī)，各項(xiàng)性能指標(biāo)也較為接近。其在軌進(jìn)入任務(wù)運(yùn)行階段期間，也多次采用 Side-slither定標(biāo)對(duì)不同類(lèi)型地物進(jìn)行成像，獲取的均勻圖像用于相對(duì)輻射定標(biāo)[3-5]。圖 5所示為Quickbird-2在軌獲取的一幅Side-slither定標(biāo)圖像，圖中左側(cè)部分圖像為原始的定標(biāo)圖像，兩條黑粗線的之間的圖像用于后續(xù)定標(biāo)工作，該部分圖像對(duì)應(yīng)地面幅寬12km，對(duì)應(yīng)全色(PAN)譜段有20 000列圖像，多光譜(MS)譜段有5 000列圖像，圖中右側(cè)部分圖像為對(duì)左側(cè)兩黑粗線間圖像的放大圖。

圖4 Lunar Side-slither定標(biāo)示意Fig. 4 The Lunar Side-slither calibration

圖5 Quickbird-2獲取的Side-slither定標(biāo)圖像Fig. 5 A Side-slither calibration image of Quickbird-2 satellite

(3) RapidEye

RapidEye是由德國(guó)RapidEye AG公司運(yùn)營(yíng)并提供地理空間信息服務(wù)的高空間分辨率商業(yè)衛(wèi)星星座。該衛(wèi)星星座于2008年8月29日成功發(fā)射，星座由5顆均勻分布在太陽(yáng)同步軌道內(nèi)的RapidEye衛(wèi)星組成。2011年 3月到7月之間，RapidEye采用Side-slither定標(biāo)方法對(duì)其所攜帶的推掃式多光譜成像儀(MSI)進(jìn)行了相對(duì)輻射定標(biāo)，焦面探測(cè)像元的非均勻性得到了很好的校正[6-7]。圖6所示為RapidEye在軌獲取的兩幅Side-slither定標(biāo)圖像，左側(cè)一幅拍攝地點(diǎn)是沙特阿拉伯，時(shí)間為2011年3月15日，右側(cè)一幅拍攝地點(diǎn)為格陵蘭島，時(shí)間是2011年7月7日，圖中紅框內(nèi)圖像用于后續(xù)數(shù)據(jù)處理。

(4) Landsat-8的OLI(Operational Land Imager)

Landsat-8屬于美國(guó)陸地?cái)?shù)據(jù)連續(xù)任務(wù)(LDCM)，是美國(guó)LandSat系列衛(wèi)星的第八顆，于 2013年 2月 11日發(fā)射。Landsat-8上所攜帶的OLI探測(cè)譜段覆蓋可見(jiàn)光、近紅外以及短波紅外譜段。全色(500～680nm)成像分辨率為 15m，多光譜譜段成像分辨率為30m。OLI發(fā)射入軌后擬采取多種定標(biāo)方法來(lái)進(jìn)行定標(biāo)工作: 通過(guò)漫反射板反射陽(yáng)光、使用星上自帶的定標(biāo)燈、使用Side-slither的方法等。其中Side-slither定標(biāo)法主要作為前兩種方法的補(bǔ)充[8]。

圖6 RapidEye獲取的Side-slither定標(biāo)圖像Fig.6 Side-slither calibration images of RapidEye satellite

由以上的實(shí)例可以看出，目前對(duì)Side-slither定標(biāo)的應(yīng)用，通常是將其作為基于傳統(tǒng)地面定標(biāo)場(chǎng)相對(duì)輻射定標(biāo)方法的替代，或者為了獲得較好的焦面非均勻性校正效果，將其作為基于星上定標(biāo)源、基于漫反射板等高精度在軌定標(biāo)方法的補(bǔ)充。

4 Side-slither定標(biāo)的影響因素分析

基于Side-slither的定標(biāo)方法，在使用時(shí)應(yīng)具備兩個(gè)前提條件: 1)衛(wèi)星平臺(tái)具備使相機(jī)繞衛(wèi)星偏航軸旋轉(zhuǎn)一定角度(通常為90°)的能力; 2)相機(jī)對(duì)地成像是采用線陣探測(cè)器推掃成像的方式。而滿足兩個(gè)前提條件后，在具體實(shí)施Side-slither定標(biāo)的過(guò)程中，仍會(huì)存在諸多影響定標(biāo)效果的不利因素。如何消除或減小這些因素的影響，對(duì)于最終獲得較好的定標(biāo)效果至關(guān)重要。本文主要以Quickbird-2為例，分析這些因素對(duì)其Side-slither定標(biāo)的影響。

Quickbird-2衛(wèi)星主要參數(shù)如表1所示。

表1 Quickbird-2衛(wèi)星主要參數(shù)指標(biāo)Tab.1 Main parameters of Quickbird-2 satellite

圖7 Side-slither定標(biāo)時(shí)序示意Fig.7 The sequence of Side-slither calibration

4.1 地球自轉(zhuǎn)對(duì)Side-slither定標(biāo)的影響

由于地球自轉(zhuǎn)，各個(gè)緯度地區(qū)存在不同的線速度，其方向同衛(wèi)星飛行方向成一定夾角(對(duì)于 Quickbird-2來(lái)說(shuō)是97.2°)，如圖8所示，Vsat_earth為衛(wèi)星地面飛行速度矢量，Vearth為地球自轉(zhuǎn)線速度矢量，V1與V2為Vearth兩個(gè)互相垂直的速度分量。如果Side-slither定標(biāo)時(shí)是將相機(jī)旋轉(zhuǎn)90°使CCD線列沿衛(wèi)星飛行方向去進(jìn)行成像，則定標(biāo)時(shí)線列成像方向同實(shí)際像移方向是不一致的，如圖9所示。因此，在一次理論Side-slither定標(biāo)過(guò)程中(定標(biāo)時(shí)間設(shè)為2.28s)，如果定標(biāo)地物選擇在赤道地區(qū)(如撒哈拉沙漠)，赤道地區(qū)地球自轉(zhuǎn)線速度約為 464m/s，那么完成這次定標(biāo)時(shí)，線列中第一個(gè)像元的地面成像區(qū)域同最后一個(gè)像元的地面成像區(qū)域相距大約為464m/s×cos7.2°×2.28s=1 050m; 而當(dāng)定標(biāo)場(chǎng)景為極地冰蓋(緯度在80°左右)時(shí)，由于地球自轉(zhuǎn)線速度相對(duì)很小，故進(jìn)行同樣時(shí)間的Side-slither定標(biāo)，線列中第一個(gè)像元與最后一個(gè)像元的成像區(qū)域距離相比在赤道地區(qū)的成像距離也小很多。

圖8 衛(wèi)星地面飛行速度同地球自轉(zhuǎn)速度關(guān)系示意Fig.8 The relationship between the ground speed of satellite and the speed of earth rotation

為了減小這種影響，可以采用類(lèi)似于相機(jī)正常推掃成像模式中使用的“偏流角補(bǔ)償”方法[9]用于Side-slither定標(biāo)過(guò)程中的“偏流角補(bǔ)償”(這里只討論簡(jiǎn)單的星下點(diǎn)“偏流角”補(bǔ)償)。具體而言，在其一個(gè)軌道周期中，偏流角用β表示，它是衛(wèi)星飛行地面速度同地球在該地區(qū)線速度所合成速度 Vp( Vp的方向即實(shí)際像移方向)與之間的夾角，如圖9所示。根據(jù)與軌道周期內(nèi)不同星下點(diǎn)的不同大小的可求得在整個(gè)軌道周期內(nèi)，不同緯度下對(duì)應(yīng)偏流角的變化（如圖10所示），經(jīng)計(jì)算，Quickbird-2在赤道處的β≈3.7°。

圖9 偏流角補(bǔ)償示意圖Fig.9 The scheme of drift angle compensation

圖10 不同緯度下偏流角大小示意圖Fig.10 The scheme of drift angle varies w ith latitudes

在將相機(jī)按偏航角調(diào)整90°的基礎(chǔ)之上，再按該時(shí)刻的偏流角旋轉(zhuǎn)相應(yīng)的角度β，使得CCD線列沿著實(shí)際像移方向成像，這樣就能大大減小地球自轉(zhuǎn)對(duì)定標(biāo)所造成的影響。

需要說(shuō)明的是，衛(wèi)星在執(zhí)行正常推掃成像的過(guò)程中，為了減小地球自轉(zhuǎn)所帶來(lái)的影響，在進(jìn)行偏流角補(bǔ)償?shù)耐瑫r(shí)，也會(huì)實(shí)時(shí)對(duì)CCD積分時(shí)間作出修正。而進(jìn)行Side-slither定標(biāo)時(shí)，不要求電荷轉(zhuǎn)移速度同像移速度匹配，只需保證一列像元中每個(gè)像元的積分時(shí)間一致即可，不需要對(duì)積分時(shí)間作出修正。所以，針對(duì)地球自轉(zhuǎn)對(duì)Side-slither定標(biāo)帶來(lái)的影響，可以通過(guò)定標(biāo)時(shí)對(duì)相機(jī)作出類(lèi)似偏流角補(bǔ)償?shù)倪m當(dāng)調(diào)整，可以最大限度減小其對(duì)定標(biāo)的不利影響。

4.2 光學(xué)系統(tǒng)照度不均勻性對(duì)Side-slither定標(biāo)的影響

Side-slither定標(biāo)方法同大多數(shù)相對(duì)輻射定標(biāo)方法一樣，通過(guò)為焦面CCD提供一個(gè)均勻的輻照度場(chǎng)來(lái)完成像元的非均勻性校正。該均勻輻照度場(chǎng)的最終生成，不僅和輻射源有關(guān)，還同光學(xué)系統(tǒng)的成像品質(zhì)有關(guān)。一般來(lái)說(shuō)，在不存在斜光束漸暈，且光束孔徑角較小的情況下，光學(xué)系統(tǒng)的軸外像點(diǎn)的光照度E′同軸上點(diǎn)光照度0E′有如下關(guān)系

式中 ω′為像方視場(chǎng)角，如圖11所示。圖11中l(wèi)0為光學(xué)系統(tǒng)出瞳到像面的距離，Ad為像面上一微元。由于E′與0E′大小存在差異，所以光學(xué)系統(tǒng)成像的照度不均勻性會(huì)對(duì)Side-slither定標(biāo)產(chǎn)生影響。

圖11 光學(xué)系統(tǒng)軸上軸外像點(diǎn)照度關(guān)系示意Fig.11 The image irradiance on-axis and off-axis in optical system

Quickbird-2的光學(xué)系統(tǒng)物方視場(chǎng)角約為 2.12°×0.4°，光學(xué)系統(tǒng)形式為離軸三反式。經(jīng)過(guò)對(duì)其光學(xué)系統(tǒng)的仿真分析，其像面在互相垂直的兩個(gè)方向上的歸一化光照度分布如圖12所示。

圖12 正常推掃成像模式中垂直軌道與沿軌視場(chǎng)方向像面歸一化照度分布Fig. 12 The normalization imge irradiance w ith the field of view across and along the orbit in normal push-imaging mode

圖12 中垂直軌道方向邊緣視場(chǎng)(1.06°)同中心視場(chǎng)(0°)相比歸一化相對(duì)輻照度降低了約1%; 沿軌視場(chǎng)方向邊緣視場(chǎng)(0.2°)同中心視場(chǎng)(0°)相比照度降低了約 0.3%。故不論 Quickbird-2是處于正常推掃成像模式，抑或進(jìn)行 Side-slither定標(biāo)，光學(xué)系統(tǒng)會(huì)對(duì)像面照度均勻性產(chǎn)生影響。由于Quickbird-2光學(xué)系統(tǒng)物方視場(chǎng)角不大(像方視場(chǎng)角也不大)，故光學(xué)系統(tǒng)照度不均勻性對(duì)Side-slither定標(biāo)影響并不大。但對(duì)于視場(chǎng)更大的光學(xué)系統(tǒng)，這種影響可能會(huì)加大，必須予以考慮。

4.3 焦面CCD陣列的拼接及排布對(duì)Side-slither定標(biāo)的影響

為了滿足相機(jī)視場(chǎng)覆蓋的要求，航天光學(xué)遙感相機(jī)的焦面通常采用 CCD拼接技術(shù)。Quickbird-2的焦面如圖13所示，其CCD陣列采用的是視場(chǎng)拼接技術(shù)，6片全色TDICCD以及6片多光譜線陣CCD(每片上含4列)分別進(jìn)行視場(chǎng)拼接。

Side-slither定標(biāo)要求同一線列上的探測(cè)像元對(duì)同一地物成像。而Quickbird-2同一譜段所有探測(cè)像元由多個(gè)線列在兩條平行線上(理論上)的視場(chǎng)拼接而成，要對(duì)該譜段所有像元進(jìn)行Side-slither定標(biāo)，則要求兩條平行線列上的成像地物相同，這對(duì)定標(biāo)地物在一定范圍內(nèi)的輻射均勻性提出了要求。

例如，要對(duì) Quickbird-2多光譜譜段中的可見(jiàn)光紅光譜段(0.45～0.52μm)進(jìn)行 Side-slither定標(biāo)，由于視場(chǎng)拼接造成紅光譜段相鄰兩線列在X方向上(見(jiàn)圖13)距離約為12mm，對(duì)應(yīng)的地面距離約為1 125m。也就是說(shuō)，對(duì)其進(jìn)行Side-slither定標(biāo)，理論上至少需要如圖14所示的一個(gè)場(chǎng)景，場(chǎng)景的兩側(cè)有輻射特性相同的地物。而實(shí)際應(yīng)用中一般都是以整個(gè)場(chǎng)景(寬度大于1 125m)的輻射均勻性來(lái)滿足定標(biāo)需求。

圖13 Quickbird-2焦面CCD陣列分布示意Fig.13 The focal plane CCD array layout of Quickbird-2 satellite camera

圖14 由焦面視場(chǎng)拼接造成定標(biāo)場(chǎng)景需求的理論分析Fig.14 The theoretical analysis of demand for calibration scene caused by focal plane field butting

4.4 衛(wèi)星姿態(tài)精度對(duì)Side-slither定標(biāo)的影響

對(duì)于航天光學(xué)遙感衛(wèi)星，衛(wèi)星平臺(tái)的姿態(tài)精度對(duì)成像品質(zhì)會(huì)有影響[10]，而這同樣會(huì)給Side-slither定標(biāo)帶來(lái)相應(yīng)的影響。衛(wèi)星平臺(tái)的姿態(tài)精度一般分為平臺(tái)指向精度與姿態(tài)穩(wěn)定度。對(duì)于平臺(tái)指向精度而言，俯仰角與滾動(dòng)角指向的小范圍偏差不會(huì)直接影響Side-slither定標(biāo)時(shí)使線列觀測(cè)同一地物的需求，只會(huì)造成對(duì)事先選定地物的觀測(cè)偏差(這實(shí)際上也會(huì)影響最終的定標(biāo)效果)。而偏航角指向偏差會(huì)對(duì)線列上所有像元觀測(cè)同一地物造成直接影響，這種影響同 4.1節(jié)中所涉及的偏流角所造成的影響類(lèi)似。平臺(tái)的姿態(tài)穩(wěn)定度在衛(wèi)星3個(gè)姿態(tài)方向?qū)ide-slither定標(biāo)的影響與指向精度在這3個(gè)方向的影響性質(zhì)一致，只是其影響程度同定標(biāo)持續(xù)時(shí)間密切相關(guān)。

衛(wèi)星姿態(tài)精度對(duì)Side-slither定標(biāo)的影響較為復(fù)雜且具有隨機(jī)性，這里不再深入分析。通常，通過(guò)選用更大尺寸的均勻定標(biāo)場(chǎng)景可以減小該影響(在垂直于衛(wèi)星飛行方向上增大尺寸是為了確保定標(biāo)時(shí)進(jìn)入CCD的輻射均來(lái)自于定標(biāo)場(chǎng)景; 在平行于衛(wèi)星飛行方向上增大尺寸主要是為了增加定標(biāo)時(shí)間，使得一次定標(biāo)中每個(gè)像元有更多的定標(biāo)信號(hào)疊加，從統(tǒng)計(jì)概率的角度減小定標(biāo)的誤差，典型的如Quickbird-2沿衛(wèi)星飛行方向的定標(biāo)場(chǎng)景尺寸給出了12km)。

需要說(shuō)明的是，光學(xué)系統(tǒng)照度不均勻性、焦面 CCD陣列拼接排布特性、衛(wèi)星姿態(tài)精度均屬于衛(wèi)星自身的固有屬性，對(duì)定標(biāo)造成的影響無(wú)法或難以通過(guò)衛(wèi)星自身調(diào)整來(lái)減小，只能對(duì)其影響進(jìn)行定量評(píng)估后，從其它方面(如選擇更大且均勻性更高的定標(biāo)場(chǎng)景)補(bǔ)償它們對(duì)定標(biāo)產(chǎn)生的不利影響。

4.5 定標(biāo)場(chǎng)景輻射特性對(duì)Side-slither定標(biāo)的影響

為了使得定標(biāo)地物(場(chǎng)景)能夠比較全面的覆蓋焦面探測(cè)像元的響應(yīng)范圍，在進(jìn)行 Side-slither定標(biāo)時(shí)通常選取多種類(lèi)型的地物作為定標(biāo)場(chǎng)景，如干涸的湖床、熱帶雨林、極地冰蓋、沙漠等(如圖 3所示)。實(shí)際上這與傳統(tǒng)場(chǎng)地定標(biāo)的場(chǎng)景選取原則是一致的。沙漠和極地地區(qū)等發(fā)射(反射)輻亮度較高場(chǎng)景特別適合探測(cè)器動(dòng)態(tài)范圍靠近頂端(高端)一側(cè)的定標(biāo); 而輻亮度較低的場(chǎng)景相對(duì)比較難以獲取，如低輻亮度的植被，其輻射特性會(huì)隨季節(jié)變化，而選海水(河水)作為低輻亮度的定標(biāo)場(chǎng)景，還需要有合適的風(fēng)力、太陽(yáng)高度角等條件。

Ikonos-2為了獲得輻亮度較低的均勻定標(biāo)場(chǎng)景，在探測(cè)器動(dòng)態(tài)范圍接近于底端(低端)的部分使用月球作為定標(biāo)場(chǎng)景進(jìn)行Side-slither定標(biāo)。選用月球作為定標(biāo)場(chǎng)景的好處主要有3點(diǎn):

1)整個(gè)月面都可以作為一個(gè)具有低輻亮度的定標(biāo)場(chǎng)景;

2)定標(biāo)時(shí)基本上可以忽略大氣環(huán)境變化的影響;

3)定標(biāo)工作在軌道陰影區(qū)或過(guò)地球兩極時(shí)開(kāi)展，不會(huì)和正常的數(shù)據(jù)采集工作任務(wù)時(shí)間段沖突。

5 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)對(duì)Side-slither定標(biāo)的影響因素分析以及Side-slither定標(biāo)的應(yīng)用實(shí)例來(lái)看，航天光學(xué)遙感相機(jī)在軌進(jìn)行 Side-slither相對(duì)輻射定標(biāo)時(shí)，所選用的定標(biāo)地物并非 Side-slither定標(biāo)原理上所允許的“任何地物”，定標(biāo)地物(場(chǎng)景)選取的重要原則之一依然是其本身的輻射信息均勻性，并且需根據(jù)各種影響因素綜合分析確定對(duì)定標(biāo)地物(場(chǎng)景)的具體約束條件，以達(dá)到較高的定標(biāo)精度以及良好定標(biāo)效果。相對(duì)于其它在軌定標(biāo)方式，Side-slither定標(biāo)由于不需專(zhuān)門(mén)的星上定標(biāo)裝置、并且對(duì)地面定標(biāo)場(chǎng)景要求較低等優(yōu)勢(shì)使得其得到了很好的應(yīng)用。而隨著航天遙感技術(shù)的發(fā)展，為了獲取更高品質(zhì)的遙感圖像，這種定標(biāo)技術(shù)將得到更多更好的應(yīng)用。

References)

[1]Taylor M H.Ikonos Radiometric Calibration and Performance after 5 Years on Orbit[R].CALCON Technical Conference, Logan,UT, 2005: 7–15.

[2]Taylor M H. Lunar Side Slither: A Novel Approach for IKONOS Relative Calibration[R].CALCON Technical Conference,Logan, UT, 2007: 5–18.

[3]Henderson B G, Krause K S. Relative Radiometric Correction of QuickBird Imagery Using the Sideslither Technique on-orbit[J]. Proc. of SPIE, 2004, 5542: 426–435.

[4]Krause K S. Relative Radiometric Characterization and Performance of the QuickBird High-resolution Commercial Imaging Satellite[J]. Proc. of SPIE, 2004, 5542: 35–43.

[5]Krause K S. QuickBird Relative Radiometric Performance and On-orbit Long Term Trending[J]. Proc. of SPIE, 2006, 6296,6296P: 1–11.

[6]Cody Anderson, Denis Naughton, Andreas Brunn, et al. Radiometric Correction of RapidEye Imagery Using the On-orbit Side-slither Method[J]. Proc. of SPIE, 2011, 818008: 1–13.

[7]Steyn J, Beckett K, YOSHI Hashida, et al. RapidEye Constellation Relative Radiometric Accuracy Measurement Using Lunar Images[J]. Proc. of SPIE, 2009, 7474, 74740Y: 1–11.

[8]Markham B L, Dabney P W, Knight E J, et al. The Landsat Data Continuity M ission Operational Land Imager (OLI) Radiometric Calibration[R]. Goddard Space Flight Center, NASA, 2010: 1–4.

[9]袁孝康. 星載TDICCD推掃相機(jī)的偏流角計(jì)算與補(bǔ)償[J]. 上海航天, 2006(6): 10–15.YUAN Xiaokang.Calculation and Compensation for the Deviant Angle of Satellite Borne TDI-CCD Push Scan Camera[J].Aerospace Shanghai, 2006(6): 10–15.(in Chinese)

[10]龍夫年, 張旺, 劉建峰. 衛(wèi)星姿態(tài)精度對(duì)TDICCD相機(jī)的影響[J]. 哈爾濱工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào), 2002, 34(3): 382–384.LONG Funian, ZHANG Wang, LIU Jianfeng. Effect of Satellite Attitude Control Accuracy on TDI-CCD Cameras[J].Journal of Harbin Institute of Technology, 2002, 34(3): 382–384. (in Chinese)