第35卷，第7期 2015年7月
光谱学与光谱分析 Spectroscopy and Spectral Analysis
Vol. 35,No. 7 -pp2049-2053
July，2015
基于谱线匹配技术的星载成像光谱仪星上光谱定标方法研究
赵敏杰：司福祺*，陆亦怀，王爆：汪世美，江宇，周海金，刘文清
中国科学院安徽光学精密机械研究所，环境光学与技术重点实验室，安徽合肥230031
摘要介绍了一种基于谱线匹配技术的星上光谱定标方法，该定标方法选取大气吸收线作为匹配谱线，采用相关系数法作为匹配结果判定条件标进行光谱定标。为模拟星上定标过程，将谱线匹配技术应用于振动试验后的成像光谱仪，振动试验可以模拟成像光谱仪在升空过程中受到的振动。星上光谱定标包括成像光谱仪分辨率的确定、面阵探测器光谱维和空间维像元中心波长的定标。由定标结果可知，振动试验后光谱仪分辨率为0.40nm，与振动试验前相比没有发生变化；光谱维像元中心波长向长波偏移0.08nm（小于一个像元）；空间维像元光谱弯曲（光谱smile）向短波方向弯曲，最大弯曲值为0.96nm，近似于振动试验前光
谱弯曲值。由此验证了谱线匹配技术进行星上光谱定标的可行性。关键词谱线匹配技术；星上光谱定标；星载成像光谱仪
中图分类号：0657.3文献标识码：A
引言
DOI : 10. 3964 /j. issn. 1000-0593(2015 )07-2049-05
文结合待定标星载成像光谱仪特点，介绍了一种基于光谱匹配技术的星上光谱定标方法，并将此方法应用到振动试验(模拟仪器升空过程中受到的振动)后的星载成像光谱仪上，
星载成像光谱仪广泛应用于全球环境监测领域，能够获得污染气体的全球分布和时空变化，从而更好地理解污染气体的全球输运过程。星载成像光谱仪通常采用面阵CCD探测器，并且具有较大的视场角以实现全球覆盖监测。为广对星载成像光谱仪测得的遥感数据进行定量的分析应用，需要在实验室对其（包括光谱维和空间维两个维度）进行精确的光谱定标，得出相关的定标系数"。但由于星载成像光谱仪发射升空后，受到震动、温度和压强变化等因素影响，会产生探测器中心波长漂移和仪器光谱分辨率变化的现象；另一方面，因星载成像光谱仪穿轨方向探测视场较大，被测目标单色像成像于光谱仪的焦平面时，会出现空间的非线性现象即产生光谱弯曲（光谱smile），也会受到上述因素的影响"」。所以要对成像光谱仪进行星上定标以校正实验室得到的定标系数。常用的星上定标方法为利用波长已知的特征谱线完成对光谱仪的定标，特征谱线通常由光谱仪内部定标光源或外部辐射光源产生(3-4。与此不同，谱线匹配方法利用成像光谱仪测量的遥感数据自身的特征谱线完成星上光谱定标，具有快速、方便、精确的特点。
光谱匹配法发展于七十年代，经过儿十年的发展，国外研究者将此方法广泛地应用在了卫星数据的校正上5-汀。本收稿日期：2014-04-14，修订日期：2014-08-20
以模拟星上光谱定标过程。星上光谱定标包括光谱仪分辨率
的确定，面阵探测器光谱维度和空间维度的光谱定标。 1光谱匹配技术
文中得定标星载成像光谱仪搭载于太阳同步轨道的卫星上，进行天底观测、面阵推扫，地面观测范围穿轨方向2600 km，能够实现一日全球覆盖从而获得全球监测数据。此星载成像光谱仪光谱范围240～710nm，对地观测视场114°× 0.5°（穿轨×沿轨），光谱分辨率为0.3~0.5nm。光谱通道设计为四个通道：紫外第一通道（240～315nm），紫外第二通道（311403nm），可见第一通道（401～550nm），可见第
二通道（545~710nm）。其光谱定标要求为<0.05nm。 1.1吸收谱线的选取
此星载成像光谱仪分辨率较高，能够分辨出太阳大气中常见的Fraunhofer线，由于Fraunhofer线在大气谱线中的位置固定，所以选择Fraunhofer线进行光谱匹配可以精确的完成光谱定标。星载成像光谱仪紫外第二通道测量的大气谱线如图1所以，图中标出了大气谱线中重要的Fraunhofer线，可选作为光谱匹配的吸收谱线。
基金项目：国家自然科学基金项目（41275037)和安徽省杰出青年科学基金项目(1308085JGD03)资助作者简介：赵敏杰，1987年生，中国科学院安徽光学精密机械研究所博士研究生
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