本发明涉及卫星辐射定标，具体涉及一种基于云目标的卫星光谱辐射计太阳通道辐射定标方法。
背景技术：
1、辐射定标是卫星观测数据定量应用的前提，辐射定标的精度极大程度上影响着遥感数据的可靠性及其应用的深度和广度。在轨替代定标是辐射定标重要的方法之一。在轨替代定标主要是使用地表、大气或者太空中光学特性较为稳定的目标代替在轨定标系统中所携带的基准仪器，通过辐射传输模拟或者卫星观测得到用作定标基准的辐射响应参考值。目前在轨替代定标的研究目标主要有沙漠、湖泊和极地冰川等地面目标；气溶胶和云等大气目标以及月球等太空目标。
2、辐射模拟目标定标是一种针对某目标，通过辐射传输模型模拟的卫星观测数据与卫星实际观测数据对比分析，从而进行卫星仪器辐射性能的定标和监测的定标方法。目前在风云系列卫星的业务中主要是使用基于全球目标的多场地定标方法。但是这种方法存在一些不足之处。首先辐射定标场地本身的勘探与维护就需要耗费大量的人力和物力；其次，位于地表的地面场地在观测时易受到天气状况以及辐射能从地表传输到大气层顶的过程中吸收与散射的影响。在太空目标中，月球较常用于辐射模拟目标定标，但在使用中仍存在月球识别以及月球表面阴影处理的问题。
3、大气中最为常见的观测目标是覆盖了近三分之二地球表面的云。以冷云作为替代定标目标是开展辐射定标的重要方法之一，该方法能够实现卫星仪器观测的连续性和一致性跟踪。同其他替代定标目标相比，冷云的识别相对容易并且光学特性较为稳定，辐射从云顶到达大气层顶所受到的吸收影响较小。但是，冷云在光学成像仪的部分通道具有较高的反射率，极易出现观测数据饱和的情况，从而使得可以用作定标目标的云目标大大减少。
4、目前在轨替代定标方法的替代定标目标存在种种局限，所以需要寻找相比之下更为常见的替代定标目标，开发对应的在轨替代定标方法，实现卫星在轨定标，提高卫星遥感数据质量。
技术实现思路
1、本发明所要解决的技术问题是：提供一种基于云目标的卫星光谱辐射计太阳通道辐射定标方法，利用一般云本身独特的辐射特性，选取一般云目标点作为替代定标目标，使用辐射传输模式和参考卫星仪器进行卫星辐射定标，提升了卫星遥感质量，并丰富了业务在轨定标方法。
2、为了解决以上技术问题，本发明采用如下技术方案：
3、本发明提出了一种基于云目标的卫星光谱辐射计太阳通道辐射定标方法，包括以下步骤：
4、s1、匹配参考卫星仪器和待定标卫星仪器的数据，获取参考卫星仪器的云特性产品信息以及待定标卫星仪器的入瞳反射率和观测条件。
5、s2、根据步骤s1中的数据确定一般云目标点。
6、s3、利用太阳天顶角和日地距离比，对一般云目标点的入瞳反射率进行校正，得到表观反射率。
7、s4、根据待定标卫星仪器的光谱响应函数建立对应的云粒子光学特性库；将云粒子光学特性库、一般云目标点对应的云特性产品信息和观测条件输入到辐射传输模式中，获得模拟反射率。
8、s5、将步骤s4中得到的模拟反射率作为待定标卫星仪器的反射率参考值，计算一天中所有一般云目标点观测反射率的平均相对误差。
9、s6、利用步骤s5中的平均相对误差建立相对误差的时间序列，通过拟合获取辐射定标响应的日衰减模型，得到定标校正系数，完成定标。
10、进一步的，步骤s1中，云特性产品信息包括云光学厚度、云滴有效半径、云顶高度和云相态；观测条件包括太阳天顶角、太阳方位角、卫星观测天顶角、卫星观测方位角和日地距离比。
11、进一步的，步骤s2中，确定一般云目标点包括以下内容：
12、在云光学厚度大于10的像元中，通过像元均一性检验法筛选在周围 n× n格点内的入瞳反射率变异系数、云光学厚度变异系数、云滴有效半径变异系数分别小于0.03、0.1、0.03的像元作为一般云目标点，计算公式为：
13、；
14、；
15、其中， std n× n表示 n× n格点内的标准差， ref表示入瞳反射率， cot表示云光学厚度， cer表示云滴有效半径， ave n× n表示 n× n格点内的平均值。
16、进一步的，步骤s3中，得到表观反射率的具体公式为：
17、；
18、其中， ref toa表示表观反射率，表示当前日地距离与平均日地距离之比的平方， cos( sza)表示太阳高度角 sza的余弦。
19、进一步的，步骤s4中，获得模拟反射率包括以下内容：
20、在伽马尺度分布条件下对云粒子的单散射特性进行积分，得到云粒子的单色体散射特性，具体公式为：
21、；
22、其中，表示云粒子在波长为时的单色体散射特性，表示直径为d的云粒子在波长为时的单散射特性，表示直径为d在波长为时的云粒子的消光截面，dmax表示云粒子直径的最大值，dmin表示云粒子直径的最小值，n(d)表示尺度分布函数。
23、对云粒子的单色体散射特性在待定标卫星仪器的通道光谱响应函数区间进行积分，得到对应仪器的通道散射特性，即云粒子光学特性库，具体公式为：
24、；
25、其中，表示待定标卫星仪器通道的通道散射特性，表示待定标卫星仪器通道的光谱响应函数，表示待定标卫星仪器光谱响应的最大波长，表示待定标卫星仪器光谱响应的最小波长。
26、将云粒子光学特性库、参考卫星仪器的云特性产品信息以及待定标卫星仪器的观测条件输入到离散纵标辐射传输模式中进行计算模拟，得到一般云目标在大气层顶太阳反射通道的反射率，即模拟反射率。
27、进一步的，步骤s5中，平均相对误差的计算公式为：
28、；
29、其中，表示平均相对误差， n表示一般云目标点的总数，表示第 i个一般云目标点的模拟反射率，表示第 i个一般云目标点的表观反射率。
30、进一步的，步骤s6中，完成定标包括以下内容：
31、将定标时间段的开始日期看作第一天，后续的时间用相距第一天的天数进行表示，将计算出的天数除以该时间段的总天数，并将时间归一化到0–1之间；归一化后的时间与原日期一天内所有一般云目标点表观反射率的平均相对误差一一对应，得到相对误差的时间序列。
32、日衰减模型的获得方式分为两种：
33、（1）采用线性回归模型获取辐射定标响应的日衰减模型，具体达式为：
34、；
35、（2）采用正弦函数模型获取辐射定标响应的日衰减模型，具体达式为：
36、；
37、其中， rdlinear表示线性回归模型； rdsine表示正弦函数模型； a表示斜率，用于表征响应衰减的年衰减率，即定标校正系数； t表示归一化的儒略日时间； b表示截距，用于消除拟合过程中信号可能存在的系统性误差； c表示振幅； sin表示正弦函数； d表示相位。
38、根据日衰减模型计算出每个时间点相对误差的预测值，并使用预测值对出现响应衰减的信号进行修正，进一步对待定标卫星仪器进行重新定标，具体公式为：
39、；
40、其中， rdfit表示预测相对误差， ref cor表示待定标卫星仪器重新定标后的表观反射率。
41、进一步的，本发明还提出了一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现前文所述的基于云目标的卫星光谱辐射计太阳通道辐射定标方法的步骤。
42、进一步的，本发明还提出了一种计算机可读的存储介质，所述计算机可读的存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器运行时执行前文所述的基于云目标的卫星光谱辐射计太阳通道辐射定标方法。
43、本发明采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：
44、本发明提供的方法，选取一般云目标作为替代定标目标，选取条件更为宽松、数据量充足、避免了仪器数据饱和情况，且地球表面近三分之二被云覆盖，云是容易辨认的目标，卫星可以轻松地观测和识别云层，降低了用作替代定标目标的选择和识别的复杂性，算法更简化，无需消耗大量计算资源。云的光谱特性相对简单，因此可以用较少的参数来描述其反射和透射特性，使得对云进行辐射传输模拟和定标更加容易。此外，该方法无需架设额外仪器和开展外场试验，节约了大量人力和物力。
1.一种基于云目标的卫星光谱辐射计太阳通道辐射定标方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的基于云目标的卫星光谱辐射计太阳通道辐射定标方法，其特征在于，步骤s1中，云特性产品信息包括云光学厚度、云滴有效半径、云顶高度和云相态；观测条件包括太阳天顶角、太阳方位角、卫星观测天顶角、卫星观测方位角和日地距离比。
3.根据权利要求1所述的基于云目标的卫星光谱辐射计太阳通道辐射定标方法，其特征在于，步骤s2中，确定一般云目标点包括以下内容：
4.根据权利要求1所述的基于云目标的卫星光谱辐射计太阳通道辐射定标方法，其特征在于，步骤s3中，得到表观反射率的具体公式为：
5.根据权利要求1所述的基于云目标的卫星光谱辐射计太阳通道辐射定标方法，其特征在于，步骤s4中，获得模拟反射率包括以下内容：
6.根据权利要求1所述的基于云目标的卫星光谱辐射计太阳通道辐射定标方法，其特征在于，步骤s5中，平均相对误差的计算公式为：
7.根据权利要求1所述的基于云目标的卫星光谱辐射计太阳通道辐射定标方法，其特征在于，步骤s6中，完成定标包括以下内容：
8.一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1至7中任一项基于云目标的卫星光谱辐射计太阳通道辐射定标方法的步骤。
9.一种计算机可读的存储介质，所述计算机可读的存储介质存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器运行时执行权利要求1至7中任一项基于云目标的卫星光谱辐射计太阳通道辐射定标方法。
