GB/T 38935-2020 光学遥感器在轨成像辐射性能评价方法 可见光-短波红外

ICS07.040

A77GB

中华人民共和国国家标准

GB/T38935-2020

光学遥感器在轨成像辐射性能

评价方法可见光－短波红外

On-orbitradiometriccharacteristicsassessmentfor

opticalimagingremotesensor-VIS-SWIR

2020-07-21发布

2021-02-01实施

国家市场监督管理总局串士

国家标准化管理委员会也叩

GB/T38935-2020

目次

前言…III

1范围………··…………·……….••••••...1

2规范性引用文件……”…….1

3术语和定义、缩略语………“………·……1

3.1术语和定义………“………·……1

3.2缩略语……………”………·……2

4评价对象和评价指标………”………·……2

4.1评价对象………”………·……2

4.2评价指标……”………·……2

5评价方法……·…2

5.1信噪比“……··…………·…2

5.2辐射分辨率…··…………·……3

5.3动态范围……··…………·……4

5.4非线性度…··……”………·……7

5.5盲元率……………·……”…·……7

附录AC资料性附录）信噪比规定化方法…·……”……”10

附录BC资料性附录）高空间分辨率光学遥感器在轨动态范围、非线性度评价地面靶标布设需求…

11

参考文献……………12

I

GB/T38935-2020

前言

本标准按照GB/T1.12009给出的规则起草。

请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别这些专利的责任．

本标准由中国科学院提出。

本标准由全国遥感技术标准化技术委员会（SAC/TC327）归口。

本标准起草单位z中国科学院光电研究院、中国资源卫星应用中心、国家卫星气象中心、北京空间机

电研究所、中国科学院上海技术物理研究所、中国科学院长春光学精密机械与物理研究所。

本标准主要起草人z李传荣、李晓辉、玉新鸿、高彩霞、唐伶俐、马灵玲、玉宁、德俏燕、方翔、伏瑞敏、

马艳华、王钢、李伟、刘照言、赵永光、朱博、张静、朱家佳、刘耀开、钱永刚、邱实、周勇胜、朱小华、任璐，

ill

GB/T38935-2020

光学遥感器在轨成像辐射性能

评价方法可见光·短波红外

1范围

本标准规定了工作波长在可见光到短波红外范围（380nm~2500nm）的星载成像光学遥感器的

在轨成像辐射性能评价对象、评价指标和评价方法。

本标准适用于搭载在卫星平台上，采用线阵列探测器扫描成像的被动光学遥感器在轨运行过程中

进行的辐射性能评价。其他类型星载被动光学遥感器的在轨外场辐射性能评价可参考使用。

2规范性引用文件

下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文

件。凡是不注目期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单〉适用于本文件。

GB/T33988-2017城镇地物可见光短波红外光谱反射率测量

GB/T362972018光学遥感载荷性能外场测试评价指标

GB/T365402018水体可见光短波红外光谱反射率测量

3术语和定义、缩略语

3.1术语和定义

GB/T36297-2018界定的以及下列术语和定义适用于本文件。

3.1.1

辐射性能radiometriccharacteristics

遥感器成像时获取与保持地物目标场景相对或绝对辐射能量分布的能力。

3.1.2

信噪比signal-to-noi由ratio

遥感器输出的有效信号功率与噪声功率之比。

3.1.3

辐射分辨率radiometricr四olution

遥感器感测（敏感）元件在接收波谱辐射信号时能分辨的最小辐射度差，或指对两个不同的辐射源

的辐射量的分辨能力。

[GB/T14950-2009，定义4.103]

3.1.4

动态范围dynamicrange

光学遥感器输出能够随输人发生变化的最小人射辐射量和最大入射辐射量所界定的区间。

3.1.5

非线性度non-linearity

在动态范围内，响应的实际值偏离对应拟合直线的最大偏差。

1

GB/T38935-2020

注1＇一般采用百分比表示。

注2，改写GB/T174442013，定义2.37.

3.1.6

盲元率blindpixelratio

遥感器的盲像元数占总像元数的百分比目

3.2缩略语

下列缩略语适用于本文件。

GSD地面采样距离（groundsamplingdistance)

VIS-SWIR可见光－短波红外（visibletoshort-waveinfrared)

4评价对象和评价指标

4.1评价对象

本标准针对搭载于卫星平台上，工作波长在可见光到短波红外范围（380nm~2500nm），采用线

阵列探测器扫描成像的被动光学遥感器（如可见光全色相机、多光谱相机、高光谱成像仪等〉，利用其在

轨运行时获取的图像数据进行遥感器辐射性能分析与监测。

4.2评价指标

星载光学遥感器在轨成像辐射性能评价指标包括：信噪比、辐射分辨率、动态范围、非线性度、盲

元率．

5评价方法

5.1信曝比

基于仅经过相对辐射校正处理的遥感器观测图像数据进行评价。具体步骤如下z

a)选取遥感器在相近时间段内获取的若干最受大气影响小的、具有不同灰度等级（灰皮等级》5)

的太面积均匀场景的图像作为样本图像，如深海、湖泊等水体，南极或格陵兰等地区的大范围

冰雪覆盖区域，沙漠、戈壁或均匀浓密植被覆盖区域等a图像中的均匀区域应尽可能大（至少

大于50像京×50像京），最好的情况是在沿遥感器阵列方向覆盖阵列所有像元，在沿遥感器

阵列扫描方向（垂直遥感器阵列方向）大于或等于100像素。

b）对于样本图像的某一波段l(l=l,2，…，Nb时，Nb.ru!为遥感器波段数〉，选取图像中满足信噪

比评测要求的某一均匀区域（区域内所有像素的灰度均值为D,.

2，···’K,K为参与评测的均匀场景灰度等级数〉作为均匀区子图像I,,.。若遥感器采用阵列

摆扫方式成像，则利用式(1）对均匀区子图像I＇＂进行转置操作。

p,,;.1.•=P；内川…(1)

式中z

p，小t’矗第t披段灰度等级h下均匀区子图像I，’矗第t行第j列的灰度值。

户2’a

c);f!J用式（2）计算得到均匀区子图像I，’矗的差值图像囚

d，巾＇·＇＝Pc;＋口，；.1.•-p，巾＇·＇…(2)

2

GB/T38935-2020

式中z

d;,;,,..第t波段灰皮等级h下均匀区子图像I，，.的差值图像的第z行第1列的灰皮值g

PG＋川，＇＂一一第t波段灰度等级h下均匀区子图像I，，.第i+l行第1列的灰度值；

d)利用式（3）计算第l波段灰度等级h下均匀区子图像I，，.的每一列的列噪声。

晴雨三I

~(d川

·-1

σ，，，，l=…(3)

2M1,1-3

式中z

吨，＇＂一一第t波段灰度等级h下均匀区子图像r,..的第j列的噪声g

M，，，一一第t波段灰度等级h下均匀区子图像r,..的行数。

e)利用式（4）计算第t波段灰度等级h下均匀区子图像I，，.每一列的信噪比。

.,M1,,s,

Rxi::;~P..;.1.1

…·(4)

SNR；’t’矗，

一

u,,1,A:

式中2

R阳R;""第l波段灰皮等级hF均匀区子图像I，，.第j3巧的列信噪比。

f)利用式（5）计算列信噪比的平均值作为第l波段灰度等级h下均匀区子图像I，，品的信噪比。

'N；，矗

RSNR;..＝~1:tRSNR;,,..…(5)

式中z

R,N.,..一一第1波段灰度等级h下均匀区子图像I，，.的信噪比g

N,,,第t波段灰度等级h下均匀区子图像I，，矗的列数。

g)按照步骤b）～f)计算样本图像中第t波段所有灰度等级下的均匀区子图像I，，，的信噪比。

h)利用步骤g）得到的信噪比R阳.，..(k=l,2，…，K,K为参与评测的均匀场景灰皮等级数目〉，

采用信噪比规定化方法（参见附录A），计算得到第1波段在某一参考入幢辐亮度L，，，水平下

的信噪比RsNRo,,,

。利用式（的将步骤h）得到的信噪比RSNRo，，转换为信噪比的功率表示。