中分辨率成像光谱仪图像积雪反射特性的初步分析研究

通过对中分辨率成像光谱仪图像 2 6个连续波段的同点采样 ,获得从可见到红外光谱一个完整的积雪反射特性系列 .在背景气候、气象数据信息的支持下 ,进行图像积雪反射特性与同类积雪实测反射特性的对比分析 .结果表明 :本研究所使用的中分辨率成像光谱仪图像积雪反射特性反映了积雪变化的过程 ,同时与地面光谱仪实测数据有一定的对应关系 .同类积雪在可见光波谱区的光谱反射基本吻合 .据此 。

基于中分辨率成像光谱仪(MODIS)数据的水稻遥感估产研究——以江苏省为例

选择以水稻为传统优势粮食产业的江苏省作为研究区,采用MODIS09数据作为数据源,根据水稻移栽期稻田土壤湿度较大的特点,利用不同植被指数间的关系,按照一定的算法排除地表干扰像元,提取水稻像元,并在此基础上结合统计资料,分析水稻单产与提取的水稻植被指数之间的关系,并利用水稻植被指数预测全省水稻单产。研究表明,在条件时间序列插值算法(CTIF)处理的基础上提取水稻像元,并基于提取的水稻像元进行遥感估产的方法能取得较好的估算效果。拟合的2004-2006年单产平均精度高于99%,预测的2007年各地级市水稻单产精度在95%左右,全省平均单产相对误差为0·38%,精度较高,具有一定可行性,可利用该方法对不同年份和不同地区进行水稻产量估算。

大视场宽谱段高分辨率分波段机载紫外-可见光成像光谱仪设计

紫外一可见光（200--500nm）成像光谱仪是空间遥感的重要组成部分，本文基于机载紫外一可见成像光谱仪的特殊性和实际应用要求，提出了一种采用面阵CCD的摆扫式成像光谱仪，这样既克服了传统线阵CCD摆扫式成像光谱仪空间分辨率低的缺点，同时又弥补了推扫式成像光谱仪视场范围有限的缺点，能够满足大视场、宽谱段、高分辨率成像光谱仪的应用要求；此外，考虑400-500nm波段中200-250nm波段二级光谱的影响和〈290nm的短波区和〉310nm的长波区两个波段相差3个数量级的辐射波动，采用了分波段、分系统的方式独立进行消杂光光谱成像。在系统结构设计方面，本着高性能、低成本的设计理念，选用了两镜同心系统作为望远系统，Czerny-Turner平面光栅结构作为成像光谱仪系统的光学设计方案；设计了一种不使用任何辅助光学元件，全部采用球面镜结构的成像光谱仪。整个系统结构简单、紧凑，性能优良，可行性好。全谱段、全视场调制传递函数值在0．6以上。

神舟3号飞船中分辨率成像光谱仪场地替代定标新方法研究

神舟3号飞船(SZ-3)搭载的中分辨率成像光谱仪(CMODIS)是我国下一代对地环境卫星遥感器的试验仪器,能获取地气系统30个可见光-近红外通道观测数据,这些高光谱数据应用,特别是定量遥感产品反演受到辐射定标的严重制约。文章在传统的在轨遥感器场地辐射校正基础上,提出了星地准同步观测场地辐射校正新方法,在缺少足够地面同步观测数据情况下,实现了CMODIS场地辐射校正,并达到了预期辐射校正精度要求。同时基于敦煌场地反射率光谱光滑的特点,利用EOS/MODIS大气订正后的通道反射比进行光谱内插,开展一种新的交叉定标方法试验。文章针对SZ-3/CMODIS数据,用此两种方法独立进行场地替代定标,试验结果能够相互验证,表明这两种定标方法切实可行,定标精度可靠,为我国下一代环境气象卫星传感器在轨辐射定标提供了新的定标方法和技术。

高分辨率星载真空紫外成像光谱仪设计与研究

为了实现对大气层中辐射波长分布在真空紫外和近紫外波段(115～300nm)的粒子探测,完善大气遥感,设计了一种高分辨率成像光谱仪,并开展了原理样机的研制。根据国外已有载荷进行分析,选用了以离轴抛物镜为望远系统、Czerny-Turner结构为成像光谱系统的光学方案;针对真空紫外波段辐射弱的特点选取了带有MCP的二维光子计数型探测器。为了实现该光学系统的宽波段成像功能,在像差理论的基础上引入了几何与一阶微分的数学方法,解决了传统结构像差校正不均匀、空间分辨率低的缺点;最终设计得到了改进型的成像光谱仪。对设计结果进行模拟和光谱分辨率计算分析可知这种成像光谱仪全视场全波段调制传递函数值在0.6以上,光谱分辨率达到1.23nm,具有良好的性能。这种方案工程实现性好,性能优越,设计方法和设计结果合理可行。

运动补偿成像光谱仪的地面分辨率

针对用运动补偿增加成像光谱仪能量积分时间的情况,推导出了其地面分辨率和望远系统焦距选择的一般表达式。运动补偿成像光谱仪地面分辨率与指向反射镜转角成反比关系,转角大时地面分辨率低,反之亦然。给定成像光谱仪探测器像元尺寸为20μm,飞行轨道高度为600 km,光线摆角≤30°,以星下点、最大摆角和整个运动补偿段地面分辨率中值为30 m为依据来计算望远系统的焦距,求得望远系统焦距为400、470、435 mm,并给出了此时的地面分辨率相对比值与光线摆角的关系曲线。对于积分时间一定的情况,推导出指向反射镜的反扫角速度公式。结果表明:指向反射镜反扫角速度是卫星运动速度、飞行轨道高度、对目标进行凝视测量时光线的提前摆角、飞行时间及地球半径的函数,改变指向反射镜反扫的角速度,可使积分时间增大N倍。

宽谱段高分辨率低温成像光谱仪制冷系统设计

宽谱段高分辨率低温成像光谱仪可对星际矿物成分、大气成分进行有效识别,但由于深空探测目标温度很低,为了抑制光谱仪自身噪声,提高分辨率,需要红外谱段工作在几十K的低温环境下,这对制冷系统设计提出了严峻的挑战。在调研国外用于金星、彗星探测的可见/红外成像光谱仪(VIRTIS)制冷技术的基础上,对宽谱段高分辨率低温成像光谱仪制冷系统进行了设计与仿真分析,仿真结果显示M和H探测器部件温度梯度非常小,约为4×10-2 K;探测器工作温度≤70 K;M和H部件壳体温度为130±1 K;框架温度为200±1 K,符合制冷系统设计要求。研究成果对在深空探测领域具有通用性的低温高光谱成像系统中制冷系统的研制具有一定的指导意义。

基于DMD的光谱分辨率自适应Hadamard变换成像光谱仪

数字微镜器件(DMD)可以灵活高效地实现各阶Hadamard编码模板,设计了一种基于DMD的光谱分辨率自适应的Hadamard变换成像光谱仪,分析了仪器的结构和工作原理及实现光谱分辨率自适应的方法。它可以根据目标景物和观测要求的不同而自适应地调整光谱成像的光谱分辨率,从而在光谱准确度和数据计算量之间做出合理的折衷,既满足了对目标分类识别的要求,又提高了数据传输和处理的速度。

中分辨率成像光谱仪(MODIS)数据在地学中的应用前景

中分辨率成像光谱仪 (MODIS)具有高效的数据存储格式 (HDF)、信息丰富、数据获取快和覆盖范围广等特点 ,使其在对地实时监测等方面有较大的应用价值。MODIS数据对于开展自然灾害、环境监测研究具有重要意义 ,在地质资源勘查 ,植被。

全反射式高分辨率傅里叶成像光谱仪的研究

提出了一种基于分波前干涉结构的全反射式高分辨率傅里叶变换成像光谱仪。其中前置望远系统及干涉成像系统都采用了反射式光学元件,反射表面镀金属反射膜,使系统可应用与很宽的光谱范围内。分析和讨论了光谱仪的工作原理及光学结构,设计了两种可行的光路结构图,并通过初步实验验证了系统的基本性能。

应用于小卫星平台的中分辨率成像光谱仪

文章简要介绍了中分辨率成像光谱仪（CMODIS）的组成、原理及系统设计。

成像光谱仪光谱分辨率的分析

讨论了影响成像光谱仪光谱分辨率的因素;光谱定标系统引起光谱响应函数的误差;以及成像光谱仪的实际光谱分辨率;并提出几种提高光谱分辨率的方法。

考虑地物时空异质性的云下中分辨率成像光谱仪(MODIS)波段反射率恢复

云是光学遥感影像解译及地表参数定量反演的主要障碍,破坏了遥感产品的时空连续性;而随着遥感技术的推广和应用,大量的遥感参数产品已经被用于各个领域,比如卫生领域的疾病监控、地质灾害领域的滑坡监测以及城市雨洪预警等等;云导致的遥感数据质量下降与各领域对遥感数据质量要求的不断增加构成了不断激化的矛盾。针对这一矛盾,结合当前关于云消除研究的现状;提出了一个具有物理机制的云像元反演算法。该算法在计算过程中考虑了地表在不同入射、观测方向上的二向反射分布函数(BRDF),并引入时空权重因子实现对时空异质性的考虑;这些使该算法能够保证在各种情况下均具有良好的整体精度,从而保证该算法能够胜任定量遥感领域的研究需求。应用该算法,在黑河中游地区展开实验,反演结果与中分辨率成像光谱仪(MODIS)多个波段的数据对比均展现出较好精度。其中,整体均方根误差RMSE达到0.012,整体均方根误差百分比RMSE%为8.8%,整体相关系数平方R^2达到0.98,与对比算法相比较具有极大的提升;这表明该算法理论基础扎实,并具有较好的实用性。

高分辨率成像光谱仪(C—HRIS)研究

本文报告了高分辨率成像光谱仪(C—HRIS)原型样机的研究结果.分析了农业、资源调查与环境管理等应用需求和技术指标要求.介绍了C—HRIS原理样机的光学系统、光机结构、电子学系统以及技术性能.给出了在地面和飞机上光谱成像试验结果.

轻小型高分辨率星载高光谱成像光谱仪

在小型化成像光谱仪的研制和应用中,如何同时实现轻量化、高地面分辨率和高信噪比是目前亟待突破的技术难题。本文通过将线性渐变滤光片分光技术和数字域时间延迟积分技术相结合,并对镜头进行紧凑化处理,设计了一款工作波段为403~988 nm、平均光谱分辨率为8.9 nm、系统总质量为7 kg的轻小型星载高光谱成像光谱仪。仿真和实验结果表明,该高光谱成像仪能在500 km轨道上得到刈幅宽度为50.5 km、地面分辨率为10 m的高光谱图像,且图像信噪比良好。该成像光谱仪可为微纳卫星获得高分辨率的高光谱图像提供技术支持,推动了我国高光谱遥感探测技术的发展。

双狭缝高分辨率紫外成像光谱仪光学系统设计

在机载和星载领域,尤其是用于观测科学目标短期变化的应用领域,遥感平台逐步要求光谱仪在实现高分辨率的同时缩短重访时间。研究了基于Offner结构的紫外成像光谱系统,设计了一种工作波段为250~500nm、双狭缝均长50mm、双入射狭缝间隔为37mm、光谱分辨率为0.3nm的双缝高分辨率紫外成像光谱仪,并对设计结果进行了分析与评价。结果表明,这种紫外双缝成像光谱仪在41.67lp·mm-1处的传递函数达到0.76以上,实现接近衍射极限的优良成像质量,同时大大缩短了系统重访时间,提高了系统的信噪比,在保证高分辨率的同时缩小了系统体积和扫描镜口径,适合机载和星载遥感应用。

高光谱分辨率近红外CO_2成像光谱仪设计与模拟

为满足大气CO2吸收光谱测量的要求,基于成像光谱仪基本工作原理和光学设计理论,设计了一种近红外CO2吸收光谱高光谱分辨率成像光谱仪。它采用简单平面反射光栅光谱仪结构,由入缝、两片聚焦透镜、平面反射光栅及两片成像透镜组成。透镜材料为普通常用光学玻璃,为减化系统结构透镜采用了二次非球面设计。采用ZEMAX软件对近红外光谱仪的光学系统进行了优化设计与模拟分析。最终设计与模拟分析结果表明,该光学系统光谱范围为1591～1621nm,分辨率<0.08nm,F数为1.8,满足设计要求。

基于中分辨率成像光谱仪数据的洋面云检测新方法的研究

提出了一种利用中分辨率成像光谱仪热红外窗区通道数据进行云、晴空分离的新方法。该云检测算法从热红外窗区通道亮温出发,并结合水汽廓线,运用水汽规度法计算规度因子的值,利用规度因子的数值状态实现分离云和晴空,从而达到云检测的目的。经过大量的实验,并将结果与中分辨率成像光谱仪官方云检测产品作对比分析,结果表明准确率为91%,算法具有可行性。

成像光谱仪的光谱分辨率技术

遥感技术自问世30多年来,以应用为导向,技术方法与手段日臻完善,应用深度和广度不断拓展.遥感技术正在向"多尺度、多频率、全天候、高精度、高效快速"的目标发展.美国、日本、印度及欧洲等国的卫星遥感计划大部分都是以环境监测与资源管理为主要目的,区域环境、资源调查及其动态监测是与各国当前利益密切相关的遥感应用领域.实现对地球资源环境的实时、动态、连续观测对遥感技术本身也提出了新的挑战,这些计划均提出了更高的技术指标,如更高的光谱分辨率、空间分辨率、全天候观测等等.这些以应用为导向的卫星计划必将有力地推动技术成果进入市场,以应用为导向也必将加速各种技术系统的实用化,使人类对自己生活的地球有更加全面、及时、客观、清晰的认识和了解.