第30卷，第10期 2010年10月
光谱学与光谱分析 Spectroscopy and Spectral Analysis
Vol.30,No.10,pp2714-2718
(ctober,2010
高光谱传感器光谱性能参数反演与反射率恢复
王天星，冏广建：，任华忠，穆西啥
北京师范大学地理学与遥感科学学院，遥感科学国家重点实验宅，北京100875
摘要在轨高光谱传感器光谱性能参数的准确定标是数据定量应用的基本前提。文章在前人基础上，综合优化算法，实现了在不需要实测地表反射率的情况下，同时反演高光谱传感器中心波长与半值波宽（full widthathalfmaximum，FWHM)。基于模拟数据的研究结果显示，该方法在光谱作能参数偏移5nm时，中心波长反演误差小于0.1nm，FWHM误差小于0.7nm。将该方法应用于Hyperion数据，结果晶示，Hype rion在VNIR谱段存在明显的smile效应，在整个CCD陈列范图内，其中心波长的偏移量在一2～2nm之间，FWHM偏移在一0.2~0.5nm之间；在SWIR诺段smile效应不明显，其中心波长偏移3nm左有， FWHM偏移在一2～=3nm之间。最后在光谱重定标基础上，对Hyperion进行了大气校正，反演了不受大气及定标参数影响的地表反射率。经光谱重定标，在大气吸收波段周围由光谱定标参数变化导致的反射率突变得到了抑制。
光谱定标；中心波长：半值波宽（FWHM)；MODTRAN；Powell算法；Hyperion
关键词
中图分类号：TP79
引言
文献标识码：A
D0I:10.3964/j.issn.1000-0593(2010)10-2714-05
用光匹配方法得到了Hyperion的中心波长及FWHM的偏移情况*)。Felde等对测录光谱和模拟光谱进行归一化光学厚度导数变换（normalizedopticaldepthderivative，
成像光谱技术在获取地物图像的同时可以获得象元连续的光谱数据，具有从光谱维和图像维识别地物的能力，由于其波段比较多，可以识别传统多光谱数据难以分辨的地物。随若高光语研究的不断深人，其在地质找矿、目标操测、农业估产、林种识别、水体污染、环境评价及城市研究等领域得到了广泛应用(15)，已成为遥感研究的重要分支之一。
众所周知，大气成分的散射与吸收严重影响传感器接受的地物反射及辐射信息，除了大气影响，传感器输射及光谱定标参数(中心波长与FWHM)的变化也会扭曲通感器接受的信号[6)。传感器平台（星载或空载)的抖动、仪器老化及周围环境的变化，使传感器辅射及光谱定标参数较实验室测量值会发生变化，辐射定标参数的确定相对比较成熟，而对光谱性能参数的确定仍处于不断探索和发展阶段。高光谱传感器出于波段宽度较窄，对中心波长与半值波宽的变化比较敏感，尤其在大气吸收波段周调，光谱性能参数的变化会在光谱辐射亮度中明显体现出来，这为利用吸收波段反演高光谱性能参数提供了可能-]。Green以实测的地表反射率及大气参数为输人数据，聚动MO)DTRAN生成模拟数据，并采
收稿日期：2009-11-02，修订日期：2010-02-06
NODD)，并综合光谱匹配算法得到了Hyperion中心波长的偏移量[9]，该算法已集成到了FLAASH大气校正模块。Gao 等在不需要地表实测反射率的情况下，利用光谱匹配算法对比表观反射率与透过率得到了Hyperion，AVIRIS，PHILLS 等传感器在大气吸收波段中心波长的偏移量[o]。Guanter等同样不需要地表实测反射率，将模型首次计算的反射率做低通滤波处理并作为后续分析的参考光谱，发展了另外一种中心波长的定标方法，并对ROSIS，CHRIS，Hymap，AVIRIS 等传感器进行了实验，研究显示，当偏移量小于5nm时，该算法误差小于1nm"J。
纵观前人的研究，目前在轨高光谱传感器的光谱定标方法主要有两大类：一是，需要实测地表反射率，然后利用 MODTRAN模拟人腹辑亮度，通过与实测光谱对比来确定光谱性能参数(49)，二是，在不需要地表反射率并假定 FWHM不变的情况下，通过大气及地表反射率特征发展相对的定标方法，实现中心波长的在轨定标1]。一方面，实测地表反射率--般不易操作，从而限制了该类方法的应用另一方面，光谱性能参数的变化是中心波长和FWHM二者
基金项目：国家自然科学基金项日(40871164)，国家(973计划)项日（2007CB714402)和欧盟FP7计划项日(212921)资助作者简介：王天景，1982年生，北京师范大学地理学与遇感科学学院博士研究生
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