第36卷，第3期 2016年3月
光谱学与光谱分析 Spectroscopy and Spectral Analysis
Vol.36,No.3,pp811-816
March, 2016
基于光谱靶标的光学遥感器光谱响应特性在轨评估方法研究
李鑫1，2，张黎明12*，陈洪耀1,2，徐伟伟1.2 1.中国科学院安徽光学精密机械研究所，安徽合肥230031
2.中国科学院通用光学定标与表征技术重点实验室，安数合肥230031
摘要多光谱遥感技术在研究地表生物量、气候变迁和自然灾害预报等方面有重要应用，遥感器的光谱敏感度与遥感数据的定量化存在相关性。逐感器在轨运行期间，受空间辐射、温度剧变和化学分子污染或宇宙尘埃等因素的影响，光学系统光谱敏感度产生退化，导致测量值与真值出现偏差，影响影像产品的精度。在已有工作的基础上，提出了一种简化的基于人工光谱检测参照的光谱响应特性在轨评估方法，通过建立光谱响应函数的退化模型，结合光谱靶标反射率的测量结果与影像反演结果，实现遥感器光谱响应特性的在轨评估。经仿真实验与在轨实验验证，该方法可以有效实现对光谱响应函数波长漂移和带宽缩放变化的
关键词通感；光谱定标；多光谱相机；光谱响应函数；光谱靶标
中图分类号：TP79；O433.4文献标识码：A
引言
多光谱遥感是在可见光到热红外波段范围内，利用多光谱扫描系统通过不同的狭窄波段区接收地物的反射辐射，获得多个谱段影像的通感技术。通过对影像数据的定量化分析，可实现污染物监测、植被营养状态监测、森林火灾预警等多方面的应用，多光谱遥感器对人射光谱辐射的响应具有选择性，光谱响应函数是表征多光谱递感器对人射光谱辐射刺激响应特性重要物理量，与通感数据的定量化应用密切相关。
遥感器在轨运行期间，某些光学元件受到化合物分子污染（如推进器羽流，雷尘埃）、环境温度变化以及太阳或宇宙空间辐射影响时，响应特性会产生退化，并且该退化存在光谱特性，最终导致成像系统光谱响应特性与发射前实验室测量结果产生差异，进而影响目标物理量真实性。由于积累效应，该偏差在长时间序列的观测数据中会更加明显，这在 MODIS的长时间序列归一化植被指数产品中已经得到验证。人们在对MODISC5植被指数数据产品进行定量分析时发现，Terra与Aqua的长时间序列归一化植被指数(NDVI)测量值存在较大偏差，Xiong认为Terra遥感器漫反射板的退化导致了该差异，并基于统计方法建立了退化模型对该序列
收稿日期：2013-12-10，修订日期：2014-05-20
DOI; 10. 3964/j. issn. 1000-0593(2016)03-0811-06
数据进行校正。但该结论目前无法得到数据证明，从以往的经验来看，依然存在光学元件光谱明应特性退化不一致面形成数据差异的可能性。Horan等通过对ERTS-1星载MSS(multispectralscanner)定标数据的分析指出，导致定标数据退化的主要原因是镜头受到了某些碳氢化合物的污染(2) Vermote等以云和沙漠作为检测参照，对AVHRR/NOAA 9，11进行绝对辐射定标，并将定标结果应用了气溶胶的观测，比较发现两者存在较大的差异性，通过对相关数据的分析得出结论，第一通道的光谱响应函数有效中心波长由于空间环境的影响红移了17nm"]，Lei等[]发现，SNPPVIIRS 旋转望远镜四个反射镜在太阳紫外光的照射下会产生暗化，进而导致整个光学系统光谱期应函数产生退化，这是由于在制作过程中接人三氧化钨而造成的。由以上资可以看出，虽然卫星遥感器均带有严格的保护装置，由于生产工艺或空间环境的影响，光谱响应函数的退化依然无法完全避免。
辐射定标虽然可以校正通感器辅射特性的畸变，但对于响应函数形状模式变化而导政的反演结果偏差却无能为力，这是因为辐射定标系数是光谱响应函数积分的结果，对于数形状模式的变化不敏感。实验室测量光谱响应函数的方法有单色仪扫描方法或基于标准色卡的反演算法[57，这些方法虽然精度很高但由于测量设备复杂或重量限制，目前仍然不能应用于星上检测。目前典型的可实现星上光谱定标的星
基金项目：国家(863)计划项目（2012AA12A302-2)，安徽省自然科学基金项目（12080805Qd74)资助
作者简介：李鑫，1983年生，中国科学院安徽光学精密机械研究所博士研究生
*通讯联系人e-tmail：lmzhang@aiofm.ac.cn
万方数据
e-mail; lixin123@mail. uste, edu. cn