本文改编自学术论文《高分五号高光谱AHSI和多光谱VIMI传感器数据的交互对比》，已于中国知网网络首发
徐涵秋1，2孙凤琴1，2徐光志1，2
1福州大学环境与资源学院，空间数据挖掘与信息共享教育部重点实验室，福州，
2福州大学遥感信息工程研究所，福建省水土流失遥感监测评价重点实验室，福州，
徐涵秋
博士，教授，主要研究方向为环境和自然资源遥感。hxu
fzu.edu.cn
摘要
高分五号卫星搭载的对地观测传感器有高光谱传感器(AHSI)和全谱段光谱传感器(VIMI)，但这两种传感器之间的光谱信号是否一致迄今仍鲜有报道。
因此，本次研究通过敦煌定标场和滕州地区的3对AHSI和VIMI同步影像对，对2种传感器辐亮度数据之间的一致性进行了交互对比，并与同步的Landsat-8OLI辐亮度数据进行验证。结果发现，2种传感器的辐亮度数据之间存在着一定的偏差，VIMI的辐亮度数据明显小于AHSI，其偏差率接近32%，二者的R2也只有0.；在各个对应波段之间，红波段的差距最大，其偏差率超过了40%。与Landsat-8OLI的验证表明，AHSI的辐亮度数据与OLI很接近，偏差率小于5%，但VIMI数据的偏差率则大于20%。鉴于VIMI和AHSI的辐亮度数据存在着差距，在现阶段如需要同时应用二者的数据，建议要对VIMI数据进行转换校正。
本次利用敦煌试验区的模型进行的转换结果表明，VIMI辐亮度数据经转换后可大幅缩小与AHSI数据之间的差距，有利于二者的协同使用。
引用
徐涵秋，孙凤琴，徐光志.高分五号高光谱AHSI和多光谱VIMI传感器数据的交互对比[J].武汉大学学报·信息科学版，，DOI:10./j.whugis0586（XUHanqiu,SUNFengqin,XUGuangzhi.CrossComparisonoftheGaofen-5AHSIandVIMISensors[J].GeomaticsandInformationScienceofWuhanUniversity,，DOI:10./j.whugis0586）
我国自年高分辨率对地观测系统重大专项实施以来，已先后发射了一系列高分卫星。其中于年5月9日发射的高分五号卫星(GF-5)是一颗极具特色的卫星，它搭载有6台不同的传感器，是首颗实现对陆地和大气综合观测的卫星，而其中主要承担对地观测使命的是可见光短波红外高光谱传感器AHSI(AdvancedHyperSpectralImager)和全谱段光谱传感器VIMI(VisualandInfraredMultispectralImager)。
近20年来，全世界有众多的新型卫星传感器相继升空，为地球表面观测提供了丰富的数据，并由此引发了各种传感器之间光谱信号交互对比的热点研究。其中开展较多的有美国Landsat系列卫星之间的交互对比，如LandsatTM、ETM+以及OLI/TIRS之间的对比。由于Landsat系列卫星是世界上定标精度较高的卫星，因此各种卫星传感器与LandsatTM/ETM+/OLI/TIRS传感器的交互对比也一直在进行，如MODIS、ASTER、IRS-P6、IKONOS和Sentinel-2等都先后与Landsat对应卫星传感器进行了对比。通过与定标精度高的卫星传感器光谱信号进行对比，可查明被对比传感器的光谱信号差异，提高其定标精度。
近年来，我国国产卫星发展迅速，国产卫星之间的交互对比和定标研究也相继开展。Quan等对比了环境一号(HJ-1A)和MODIS数据，发现二者在3个可见光波段的平均相对误差小于8.5%。赵凯等则研究了HJ-1A/B和LandsatTM/ETM+植被指数之间的关系，发现它们对应的植被指数之间存在极显著的正相关关系。张学文等利用Landsat8影像对资源三号卫星(ZY-3)进行了交互对比，结果表明，交互对比和场地定标的结果有较好的吻合性。徐涵秋等则发现ZY-3的植被观测能力和高分一号(GF-1)很接近，二者的差异为3%。Li等对GF-1和Landsat-8数据的对比表明二者在4个多光谱波段的大部分反射率范围内的平均误差小于5%。吴晓萍等基于敦煌定标场的同步影像将GF-1、GF-2与Landsat-8进行对比，结果发现GF-1、GF-2与Landsat-8数据具有很高的一致性,但也存在着一定的差异,且在近红外波段表现得较为明显。Chen等根据新提出的定标参数对GF-4和Landsat-8数据进行了对比，结果发现二者的反射率差异小于5%。Gao等将GF-4数据与Landsat-8、Sentinel-2和MODIS等多种传感器的多光谱数据进行对比，结果发现它们之间的差异因场地和传感器而异。GF-5卫星迄今仍未见交互对比的研究报道，但有少量传感器在轨定标的研究。刘银年等的研究表明AHSI高光谱数据的相对辐射定标误差小于0.5%，场地绝对辐射定标的检验精度误差小于5%。
由于光学传感器易受云雨的影响，造成数据的缺失。通过各种不同传感器数据的交互对比，可做到它们之间数据的互为转换，为长时间序列的对地观测和变化监测提供连续的遥感数据。因此，不同传感器之间的交互对比是一项极为重要的基础工作。遥感传感器光谱信号之间精确对比的重要前提就是被对比传感器之间必须具有同步观测的数据。为此美国Landsat-7ETM+发射后，为了和先期在轨运行的Landsat-5TM进行交互对比，曾使用编程使二者同日过境，实现同步观测，但仍先后间隔了20+分钟。同样，Landsat-8发射后，也曾将Landsat-7ETM+卫星编程实现与Landsat-8同日观测和交互对比，但二者的时间间隔同样是20+分钟。而GF-5的高光谱AHSI和多光谱VIMI是搭载于同一颗卫星的两个传感器，可实现对同一地面目标严格同步、无时间间隔的观测，为这两个传感器光谱信号的交互对比提供了坚实的基础。本文利用AHSI和VIMI的3对同步影像对，开展AHSI和VIMI数据的交互对比和验证，并与定标精度较高的Landsat-8OLI数据进行对比，以揭示两种传感器数据之间的异同，这对于二者之间的精确定标和协同使用具有重要的意义。
1数据与方法
1.1
数据源
GF-5AHSI高光谱传感器共个波段，光谱分辨率分别为5nm(可见光近红外波段)和10nm(中红外波段)，空间分辨率30m，辐射分辨率12bit，幅宽60km。VIMI全谱段传感器共12个波段，可见光~中红外波段和热红外波段各6个波段，空间分辨率分别为20m和40m，辐射分辨率12bit，幅宽60km(
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