第32卷，第12期 2012年12月
光谱学与光谱分析 Spectroscopy and Spectral Analysis
Vol.32,No.12,pp3416-3421
December，2012
基于精确光谱响应匹配的星载成像光谱仪交叉辐射定标
周冠华12，姜禾12，赵慧洁1.2*，贾斐1.2 1.北京航空航天大学仪器科学与光电工程学院，北京100191 2.精密光机电一体化技术教育部重点实验室，北京100191
摘要星载遥感器在轨运行中受到外太空环境以及遥感器自身特性衰变的影响，辐射特性会发生变化。为确保星载遥感数据能真实地反映被观测地物目标特征及其变化规律，需要定期对星载遥感器进行在轨辐射定标，环境小卫超光谱成像仪（HJ1A/HSD由于缺乏配套的星上定标系统，基于场地定标的方法难以满足高频次定标的需求。以EO-1/Hyperion为参考遥感器，以HJ1A/HSI为待定标遥感器，通过反卷积方法对两成像光谱仪光谱通道之间进行精确光谱响应匹配，消除波段设置的差异性，显著降低了HSI定标系数的不确定度。基于本定标方法得到的HSI115个波段的绝对定标系数中，Bend1至Band60之间的定标系数的不确定度稳定在5%～8%，除760nm附近的氧气吸收波段与940nm附近的水汽吸收波段外，其余波段的定标系数的不确定度为7%～18%，随着波长的增加，不确定度增大。与传统波段匹配方法相比，提高了约50%的精度，该定标精度基本可以满足遥感数据定量化应用的需求。该方法解决了在轨星载成像光谱仪光谱通道设置差异大、交叉定标精度低，难以实用的问题，为星载成像光谱仪高频率更新辐射定标数据提供了一种有效方法。
关键调高光谱遥感；光谱匹配；交叉定标；成像光谱仪
中图分类号：TP702
引言
文献标识码：A
DOl: 10. 3964/j. issn. 1000-0593(2012)12-3416-06
交叉辐射定标是利用定标精度较高的遥感器为标准来标定定标精度较低的遥感器)。该方法要求参与交叉定标的感器必须其有相似的探测光谱通道，最好有尽可能接近的光
辐射定标是遥感信息定量化应用的前提。遥感器的辐射定标精度决定了遥感数据与产品的品质。随着遥感卫星定量化技术和遥感数据定量化应用技术的迅速发展，对提高卫星遥感仪器辐射定标精度的要求日益迫切。HJ-1A/HSI是我国第一台星载空间千涉型成像光谱仪。由于该遥感器不具备在轨定标能力，发射前的实验室定标难以解决巡感器在轨性能的稳定性间题，只能借助场地定标或交叉定标等替代定标方法提供绝对辐射定标系数。
场地定标法是一种国际上公认且成熟的方法，但由于其对场地条件要求较高，投人大，定标系数更新频率低，且无法对历史数据进行定标，难以满足长时间序列分析的需求，交叉定标是解决该问题的有效方法之一，通过交叉定标可以确保不同遥感卫星观测结果的一致性，从面使得综合应用长时间尺度的多颗卫星遥感数据成为可能，因而被国际地球观
测系统委员会(CEOS)定标检验组(WGCV)所推崇)，收日期：2012-05-15，修订日期：2012-08-08
基金项目：国家自然科学基金项目(40901168)资助
谱喇应特征。在可见光和近红外波段，不同卫星避感仪器光谱响应特征差别大，加之此波段地物目标光谱待性复杂，进行交叉定标效果较差。在大气吸收波段，遥感仪器探测通道光谱的较小差别，会产生较大的探测值差别，更难于进行交叉定标(")。为了确保交叉定标的品质，交叉定标的目标必须合理确定，需要慎重选择参与交叉定标的卫星遥感数据，然而对于星载成像光谱仪，目前在轨的仅有美国EO-1/Hyperi-on、欧空局PROB/CHRIS和中国HJ/HSI等少数几个，因此受参考源限制，不同遥感器的通道设置差异性大，传统的交叉定标方法通常难以直接应用于成像光谱仪。为了消除交叉辑射定标的高光谱遥感器之间通道设置不同与光谱响应差异，本研究利用EO-1/Hyperion作为参考遥感器对HJ/HSI 进行交叉辐射定标，通过反卷积方法去除光谱响应函数影响的方式计算连续辑射光谱，根据所得的两遥感器连续辐射光谱进行精确光谱响应匹配，可以有效解决两遥感器光谱通道
作者简介：周冠华，1976年生，北京航空航天大学仪器科学与光电工程学院讲师
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