《遙感載荷外場自動化輻射定標(biāo)系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范》征求意見

　　【儀表網(wǎng) 行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)】近日，由中國科學(xué)院空天信息創(chuàng)新研究院 、中國資源衛(wèi)星應(yīng)用中心 、國家衛(wèi)星氣象中心 、中國科學(xué)院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院 、中國科學(xué)院地理科學(xué)與資源研究所 、中國計量科學(xué)研究院 、自然資源部國土衛(wèi)星遙感應(yīng)用中心 、中國科學(xué)院長春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所等單位起草，TC327(全國遙感技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會)歸口的國家標(biāo)準(zhǔn)計劃《遙感載荷外場自動化輻射定標(biāo)系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范》征求意見稿已編制完成，現(xiàn)公開征求意見。
 

　　衛(wèi)星遙感載荷在發(fā)射前需要經(jīng)過實驗室的嚴(yán)格標(biāo)定，然后，遙感載荷發(fā)射上天后，衛(wèi)星遙感載荷與實驗室基準(zhǔn)的傳遞鏈路斷開，無法保證衛(wèi)星遙感載荷在軌期間獲取數(shù)據(jù)的質(zhì)量以及后續(xù)定量化應(yīng)用效果。場地定標(biāo)是當(dāng)前國內(nèi)外開展衛(wèi)星遙感載荷在軌輻射定標(biāo)和數(shù)據(jù)質(zhì)量評價的重要技術(shù)手段，可建立星上遙感載荷與實驗室基準(zhǔn)之間的橋梁，實現(xiàn)衛(wèi)星遙感載荷在軌期間的絕對輻射定標(biāo)。傳統(tǒng)人工定標(biāo)方式受人力、物力、財力、天氣等因素影響，無法滿足高頻次高精度在軌定標(biāo)的需求。而外場自動化輻射定標(biāo)系統(tǒng)通過無人值守的場地目標(biāo)特性及大氣觀測設(shè)備進(jìn)行自動化的連續(xù)測量及統(tǒng)一規(guī)范處理，生成載荷無關(guān)輻射定標(biāo)產(chǎn)品，可以實現(xiàn)衛(wèi)星每次過境時只要天氣條件允許均可定標(biāo)，保證多星高頻次定標(biāo)結(jié)果的一致性和長時間遙感數(shù)據(jù)可比性。
 

　　國際上，國際對地觀測衛(wèi)星委員會(CEOS)于2014年發(fā)起了全球自主輻射定標(biāo)場網(wǎng)(RadCalNet)計劃，美國RVP、法國La Crau、納米比亞Gobabeb以及中國包頭場作為首批示范場入選，并于2018年底實現(xiàn)業(yè)務(wù)化運行。我國除包頭場外，敦煌場、嵩山場、云南場正在建設(shè)外場自動化輻射定標(biāo)系統(tǒng)，“空間基礎(chǔ)設(shè)施重大專項”也把自動化、國產(chǎn)化作為“十四五”工作的要點。隨著國內(nèi)外自動輻射定標(biāo)場的陸續(xù)建立和投入使用，基于自動輻射定標(biāo)場的高頻次、自動化在軌場地輻射定標(biāo)技術(shù)得到了長足的發(fā)展，積累了大量的經(jīng)驗和技術(shù)資料。然而，各個行業(yè)部門和衛(wèi)星機(jī)構(gòu)的測量設(shè)備、數(shù)據(jù)處理、不確定性分析方法相互獨立，缺乏共同遵循的技術(shù)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，制約了外場自動化輻射定標(biāo)系統(tǒng)的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展和應(yīng)用推廣。
 

　　我國已經(jīng)發(fā)布了陸地觀測衛(wèi)星可見光近紅外以及熱紅外遙感器在軌場地定標(biāo)方法等若干國家、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。這些標(biāo)準(zhǔn)主要側(cè)重于衛(wèi)星過境時刻開展地面同步測量這種傳統(tǒng)方式的在軌場地輻射定標(biāo)，重點是為在軌場地數(shù)據(jù)同步獲取提供標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，并不適用于場地輻射定標(biāo)的自動化數(shù)據(jù)獲取和常態(tài)化運行，因此，目前尚缺乏基于自動輻射定標(biāo)場進(jìn)行在軌場地自動輻射定標(biāo)的國家標(biāo)準(zhǔn)。
 

　　本文件按照 GB/T 1.1—2020《標(biāo)準(zhǔn)化工作導(dǎo)則 第 1 部分：標(biāo)準(zhǔn)化文件的結(jié)構(gòu)和起草規(guī)則》的規(guī)定起草。
 

　　本文件起草單位：中國科學(xué)院空天信息創(chuàng)新研究院、中國資源衛(wèi)星應(yīng)用中心、農(nóng)業(yè)農(nóng)村部規(guī)劃設(shè)計研究院、國家衛(wèi)星氣象中心、中國科學(xué)院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院、中國科學(xué)院地理科學(xué)與資源研究所、中國計量科學(xué)研究院、自然資源部國土衛(wèi)星遙感應(yīng)用中心、中國科學(xué)院長春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所、中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)資源與農(nóng)業(yè)區(qū)劃研究所、國家衛(wèi)星海洋應(yīng)用中心、內(nèi)蒙古北方重工業(yè)集團(tuán)有限公司。
 

　　本文件規(guī)定了遙感載荷外場自動化輻射定標(biāo)系統(tǒng)的組成，以及地面測量目標(biāo)、外場自動化測量、外場測量數(shù)據(jù)自動處理、載荷無關(guān)大氣層頂光譜輻亮度/反射率自動計算、遙感載荷自動化輻射定標(biāo)及不確定度計算各分系統(tǒng)的技術(shù)要求。
 

　　本文件適用于陸地、氣象、海洋等系列衛(wèi)星遙感載荷可見光、近紅外、短波紅外譜段的外場自動化輻射定標(biāo)。
 

　　地面測量目標(biāo)分系統(tǒng)技術(shù)要求：
 

　　地面測量目標(biāo)分系統(tǒng)應(yīng)符合如下要求：
 

　　a) 所在區(qū)域海拔高程大于1000m；
 

　　b) 面積不小于待定標(biāo)遙感載荷的10像元×10像元；
 

　　c) 具有良好的朗伯特性，地表光譜反射率變化較為平緩；
 

　　d) 具有良好的空間均勻性，且空間差異不大于3%；
 

　　e) 周邊環(huán)境中無影響遙感載荷外場自動化輻射定標(biāo)的遮擋物。
 

　　儀器設(shè)備配置：
 

　　外場自動化測量儀器設(shè)備應(yīng)符合如下配置要求：
 

　　a) 目標(biāo)反射特性自動測量系統(tǒng)不少于1套，且滿足光譜范圍覆蓋400nm～2500nm，光譜輻亮度測量精度優(yōu)于3%，時間采樣頻率優(yōu)于3min；
 

　　b) 全自動太陽分光光度計不少于1套，且滿足光譜波段至少包括340nm、380nm、440nm、500nm、675nm、870nm、936nm、1020nm 和 1640nm 共 9 個波段，輻照度測量精度優(yōu)于 0.1%，太陽跟蹤精度優(yōu)于 0.01°，時間采樣頻率優(yōu)于 10min；
 

　　c) 自動溫濕壓測量儀不少于 1 套，且滿足溫度測量范圍(-35±0.2)℃~(+60±0.2)℃，相對濕度測量范圍 0%~100%，時間采樣頻率優(yōu)于 1min；
 

　　d) 風(fēng)向風(fēng)速測量儀不少于 1 套，且滿足風(fēng)速測量范圍0mph~112 mph (50 m/s)，風(fēng)向測量范圍0°~360°，時間采樣頻率優(yōu)于1min；
 

　　e) 全天空成像儀1套，且滿足視場角180°，時間采樣頻率優(yōu)于10min。
 

　　儀器設(shè)備運行：
 

　　外場自動化測量儀器設(shè)備運行應(yīng)符合如下要求：
 

　　a) 布設(shè)位置：目標(biāo)反射特性自動測量系統(tǒng)應(yīng)布設(shè)于地面均勻目標(biāo)的中間位置，距離邊緣不少于1m，以降低背景反射的影響；全自動太陽分光光度計、自動溫濕壓測量儀、風(fēng)向風(fēng)速測量儀以及全天空成像儀等自動測量設(shè)備應(yīng)布設(shè)于無遮擋的空曠區(qū)域；
 

　　b) 自動化運行：至少保證 9:00～15:00(地方時)處于自動運行狀態(tài)；
 

　　c) 測量精準(zhǔn)性：定期采用人工或自校準(zhǔn)方式進(jìn)行標(biāo)定，并確定測量不確定度；
 

　　d) 測量重復(fù)性：重復(fù)性小于 1%；
 

　　e) 溫度敏感性：性能對溫度變化的響應(yīng)小或者能夠自動實時測定溫度變化并進(jìn)行校準(zhǔn)；
 

　　f) 持續(xù)供電能力：配備固定電源或者太陽能電池板等自主供電設(shè)備；
 

　　g) 自動存儲能力：具備不少于三個月的觀測數(shù)據(jù)存儲能力；
 

　　h) 可傳輸性：支持遠(yuǎn)程測控和遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸，如支持移動通信終端通用分組無線業(yè)務(wù)(GPRS)或北斗(衛(wèi)星)遠(yuǎn)程傳輸；
 

　　i) 可維護(hù)性和安全性：具備工作狀態(tài)自動監(jiān)測功能，方便工作人員檢查維護(hù)，并且具備防止人為和自然破壞的安全措施。
 

　　測量數(shù)據(jù)自動篩選及預(yù)處理：
 

　　測量數(shù)據(jù)自動讀取、篩選并進(jìn)行預(yù)處理，篩選時應(yīng)滿足如下質(zhì)量控制條件：
 

　　a) 天氣晴朗，目標(biāo)區(qū)周邊 10 km2 內(nèi)天頂無云；
 

　　b) 氣溶膠光學(xué)厚度小于 0.3；
 

　　c) 氣溫在 0℃以上；
 

　　d) 風(fēng)力小于 4 級。
 

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