專利名稱：高光譜遙感器飛行中基于太陽和大氣特征譜線的光譜定標(biāo)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于光學(xué)遙感科學(xué)領(lǐng)域，涉及一種高光譜遙感器飛行中基于太陽和大氣特征譜線的光譜定標(biāo)方法。
背景技術(shù)：
高光譜遙感器可以獲取目標(biāo)精細(xì)的連續(xù)光譜信息，近幾年其在國(guó)防軍事、國(guó)土資源調(diào)查、精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)、環(huán)境監(jiān)測(cè)、大氣探測(cè)等領(lǐng)域發(fā)揮了越來越重要的作用。以確定高光譜遙感器光譜通道中心波長(zhǎng)和帶寬為目的的光譜定標(biāo)是其遙測(cè)數(shù)據(jù)定量化應(yīng)用的前提。飛行前的實(shí)驗(yàn)室光譜定標(biāo)一般是通過單色儀掃描或特征吸收波長(zhǎng)板光譜匹配的方法實(shí)現(xiàn)，但在遙感器飛行狀態(tài)下因大氣壓強(qiáng)、溫度變化以及劇烈振動(dòng)等原因，高光譜遙感器的中心波長(zhǎng)和帶寬有可能發(fā)生變化。研究表明，很小的光譜定標(biāo)結(jié)果變化會(huì)帶來很大的測(cè)量誤差，如IOnm 帶寬的遙感器Inm的中心波長(zhǎng)偏移在強(qiáng)的水汽吸收波段可以產(chǎn)生±25%的輻亮度測(cè)量誤差，因此，高光譜遙感器飛行中的光譜定標(biāo)是其數(shù)據(jù)定量化過程中必不可少的環(huán)節(jié)之一。大氣廓線中的太陽夫瑯禾費(fèi)線以及氧氣、二氧化碳、水汽等氣體吸收線來自原子或分子的吸收光譜，其中太陽夫瑯禾費(fèi)線是十分穩(wěn)定的線狀光譜，而大氣中氣體分子吸收光譜的線型則與溫度壓強(qiáng)有密切的關(guān)系。早在上世紀(jì)就被科學(xué)家用來實(shí)現(xiàn)對(duì)光譜儀的中心波長(zhǎng)校準(zhǔn)，近幾年，Geffen等人利用超高光譜分辨率的大氣外太陽光譜實(shí)現(xiàn)了對(duì)GOME、SCIAMACHY等星載高光譜輻射計(jì)的光譜定標(biāo)。據(jù)文獻(xiàn)報(bào)道，上世紀(jì)九十年代，成像光譜儀概念的提出人Goetz和Green等人最先以實(shí)測(cè)的地表反射率及大氣參數(shù)為輸入數(shù)據(jù)，利用輻射傳輸軟件Modtran生成模擬數(shù)據(jù)，并采用光譜匹配方法實(shí)現(xiàn)了機(jī)載高光譜遙感器AVIRIS的光譜定標(biāo)。隨后，Gao等人在不需要地表實(shí)測(cè)反射率的情況下，利用光譜匹配算法得到了 Hyperion，AVIRIS, PHILLS等傳感器在大氣吸收波段中心波長(zhǎng)的偏移量，2006年德國(guó)學(xué)者Guanter等人則利用大氣吸收線通過與大氣校正相結(jié)合的方法對(duì)成像光譜儀ROSIS, CHRIS, Hymap, AVIRIS等進(jìn)行了光譜定標(biāo)試驗(yàn)，得到了中心波長(zhǎng)的偏移，美國(guó)TRW公司的Barry等人則通過使Hyperion臨邊觀測(cè)的方法利用大氣吸收線得到了遙感器在軌運(yùn)行過程中的中心波長(zhǎng)偏移。法國(guó)學(xué)者Didier Ramon等人則通過設(shè)計(jì)MERIS特殊的軌道利用大氣壓強(qiáng)反演結(jié)合氧氣760nm吸收線的方法實(shí)現(xiàn)了該遙感器的中心波長(zhǎng)定標(biāo)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種高光譜遙感器飛行中光譜定標(biāo)方法，以太陽夫瑯禾費(fèi)線與大氣特征吸收線為標(biāo)準(zhǔn)參照，通過等效光譜反射率P*(X)與經(jīng)過低通濾波的等效光譜反射率的匹配實(shí)現(xiàn)中心波長(zhǎng)偏移量和光譜帶寬的確定。本發(fā)明采用的技術(shù)方案是高光譜遙感器飛行中基于太陽和大氣特征譜線的光譜定標(biāo)方法，其特征在于，具體步驟如下
遙感器入瞳處的輻亮度主要由大氣程輻射、目標(biāo)反射、周圍背景輻射三部分綜合作用組成；遙感器入瞳的輻亮度LTQA(X )0用公式可表示為
權(quán)利要求
1.高光譜遙感器飛行中基于太陽和大氣特征譜線的光譜定標(biāo)方法，其特征在于，具體步驟如下 遙感器入瞳處的輻亮度主要由大氣程輻射、目標(biāo)反射、周圍背景輻射三部分綜合作用組成； 遙感器入瞳的輻亮度LtmU)用公式可表示為
全文摘要
本發(fā)明公開了一種高光譜遙感器飛行中光譜定標(biāo)方法，該光譜定標(biāo)方法在高光譜遙感器飛行中正常工作狀態(tài)下，以太陽夫瑯禾費(fèi)線和大氣特征吸收線為標(biāo)準(zhǔn)參照光譜，通過等效光譜反射率ρ*(λ)與經(jīng)過低通濾波的等效光譜反射率的匹配實(shí)現(xiàn)中心波長(zhǎng)偏移量和光譜帶寬的確定。本發(fā)明的光譜定標(biāo)過程不依賴地物光譜反射率的測(cè)量，減小了遙感器輻射定標(biāo)不確定度帶來的影響；本發(fā)明的光譜定標(biāo)算法通過查找表的方法實(shí)現(xiàn)，提高了程序的執(zhí)行效率；本發(fā)明光譜定標(biāo)方法可實(shí)現(xiàn)機(jī)載或星載高光譜遙感器飛行中以及野外地物光譜輻射計(jì)小于0.2nm的光譜定標(biāo)，在高光譜遙感中有重要的意義。
文檔編號(hào)G01J3/42GK102749138SQ201210191179
公開日2012年10月24日 申請(qǐng)日期2012年6月11日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月11日
發(fā)明者張黎明, 李鑫, 陳洪耀 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院安徽光學(xué)精密機(jī)械研究所