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合肥研究院在星上定標(biāo)光譜儀在軌輻射定標(biāo)應(yīng)用研究中獲進展
2020年12月30日 16:02:07
來源：化工儀器網(wǎng) 點擊量：6369
近日，中國科學(xué)院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院安徽光學(xué)精密機械研究所研究員張黎明團隊在海洋1C衛(wèi)星星上定標(biāo)光譜儀(Satellite Calibration Spectrometer，SCS)基于太陽漫反射板組件的輻射定標(biāo)應(yīng)用研究中取得進展，相關(guān)研究成果以O(shè)nboard absolute radiometric calibration and validation of the satellite ca
化工儀器網(wǎng) 科技前沿】近日，中國科學(xué)院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院安徽光學(xué)精密機械研究所研究員張黎明團隊在海洋1C衛(wèi)星星上定標(biāo)光譜儀(Satellite Calibration Spectrometer，SCS)基于太陽漫反射板組件的輻射定標(biāo)應(yīng)用研究中取得進展，相關(guān)研究成果以O(shè)nboard absolute radiometric calibration and validation of the satellite calibration spectrometer on HY-1C為題，發(fā)表在Optics Express上。
周期性星上輻射定標(biāo)是實現(xiàn)遙感觀測數(shù)據(jù)定量化應(yīng)用的前提。SCS高光譜遙感器采用光柵分光的形式，獲取400納米~900納米波段、光譜分辨率為5納米的101個通道的連續(xù)光譜圖像，作為輻射標(biāo)準(zhǔn)傳遞輻射計，對同平臺水溫水色掃描儀和海岸帶成像儀等其他遙感器進行周期性交叉輻射定標(biāo)。
SCS可作為星上輻射標(biāo)準(zhǔn)傳遞輻射計的重要前提是具有較高的自定標(biāo)精度。為此，研究人員為其設(shè)計了星上太陽漫射板光譜輻射定標(biāo)組件。通過太陽衰減屏均勻衰減定標(biāo)漫反射板面接收的光譜輻照度，使定標(biāo)板出射光譜輻亮度與SCS工作觀測目標(biāo)能量匹配，減小定標(biāo)系數(shù)應(yīng)用誤差；根據(jù)稀土漫反射板特征吸收標(biāo)準(zhǔn)光譜曲線，進行星上光譜定標(biāo)，確保光譜儀光譜響應(yīng)函數(shù)模型的正確性；以穩(wěn)定的太陽光作為參考光源，照明雙向反射分布函數(shù)(BRDF)已精確測出的定標(biāo)漫反射板，形成均勻的光譜輻亮度。已知的星上參考輻射源為SCS提供星上定標(biāo)工作標(biāo)準(zhǔn)，實現(xiàn)其星上輻射定標(biāo)。
在進行輻射標(biāo)準(zhǔn)傳遞應(yīng)用之前，需對SCS星上定標(biāo)精度進行驗證，與業(yè)內(nèi)公認的高精度的TERRA MODIS(中分辨率成像光譜儀)進行交叉定標(biāo)比對。通過衛(wèi)星“兩行報”對其軌道進行預(yù)測，選擇海洋、森林和沙漠等不同場景的交叉同目標(biāo)觀測數(shù)據(jù)，對SCS輻射定標(biāo)精度進行比對驗證。通過兩顆遙感器對相同地物目標(biāo)反演，得到的等效表觀反射率差值大為0.0039，相對偏差大為4.17%。
驗證結(jié)果表明，SCS在軌輻射定標(biāo)達到了與MODIS相當(dāng)?shù)木人剑芯咳藛T研制的漫反射板星上光譜輻射定標(biāo)組件可對SCS在軌光譜輻射響應(yīng)特性變化進行高精度定標(biāo)。作為輻射標(biāo)準(zhǔn)傳遞輻射計，SCS不僅可滿足對同平臺其他遙感器的高精度交叉定標(biāo)要求，還可以應(yīng)用于其他衛(wèi)星平臺搭載的可見近紅外波段光學(xué)遙感器的交叉輻射定標(biāo)，有利于提高我國光學(xué)遙感器整體定量化水平。
圖1.SCS星上光譜定標(biāo)后的測量光譜與參考光譜
圖2.SCS星上定標(biāo)組件光路示意圖
圖3.交叉驗證結(jié)果
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