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

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。

星载成像光谱仪的光学系统设计

文中详细叙述并讨论载于小卫星遥感的可见、近红外、热红外成像光谱仪的光学系统设计考虑，并列出设计结果。

星载紫外成像光谱仪光机设计

本文针对某星载紫外成像光谱仪研制任务,基于适用于小型空间光学成像仪器的薄壁框架式主支撑结构形式,采用模块化设计方法,进行了光谱仪主光机结构的设计,设计各部组件完成主光机结构分系统相应功能。通过对各部组件及集成后的整机进行有限元建模,以及固有模态、静力学、动力学、光机热集成分析,优化了光谱仪主光机结构设计。根据最终优化设计结果,进行了紫外成像光谱仪工程样机的研制,主光机结构通过了环境模拟试验考核,光学元件面形精度以及各部组件的空间位置稳定性等测试结果满足设计指标要求,试验前后整机光学性能无明显变化,说明紫外成像光谱仪的主光机结构设计是合理的。

星载成像光谱仪对地遥感成像的信噪比分析

星载成像光谱仪的高精度反演计算需要正确的估算光谱通道获取信号的能力。针对星载光谱仪光谱通道能量弱,空间背景辐射及杂光强的特点,重新讨论了信噪比模型。新信噪比模型考虑了空间光环境对光谱仪信号通道的影响。针对某型号星载成像光谱仪,使用大气辐射传输软件MODTRAN的大气参数进行了各光谱信道的信噪比计算。同时,充分考虑了大气光环境的影响因素。仿真结果表明,相比于传统信噪比计算模型,实际星载光谱仪在短波光谱获取图像信息时存在更严重的退化现象,即信噪比严重降低。并且随者太阳高度角增加以及大气能见度距离下降,加剧了退化趋势。

采用静态傅里叶变换光谱仪的星载高光谱成像技术

高光谱成像技术是通过观测电磁波谱的很大一部分，然后一次采集和解译数十到数百个分立频带来观察物体的。许多物质都会留下与众不同的光谱特征，而这些光谱特征是高光谱成像技术能够探测到的。例如，地质学家就可以利用高光谱成像技术来找石油和某些矿物质。

星载大气痕量气体差分吸收光谱仪基于太阳的在轨辐射定标

基于整机双向散射分布函数(Bi-directional scattering distribution function, BSDF),星载大气痕量气体差分吸收光谱仪(Environmental trace gases monitoring instrument, EMI)在轨可完成基于太阳的辐射定标,整机BSDF表征了EMI观测光路和定标光路辐射特性的关系。观测光路辐射定标已在地面完成,定标光路辐射特性定标在轨基于太阳完成,进而得到了整机BSDF参数,基于此实现了EMI在轨基于太阳的辐射定标。结果表明在可比光谱范围内,与TROPOMI(Tropospheric ozone-monitoring instrument)载荷交叉比对结果的差异在5%～6.5%以内。

星载大气痕量气体差分吸收光谱仪0～1级数据处理研究

星载大气痕量气体差分吸收光谱仪(Environmental trace gases monitoring instrument, EMI)于2018年5月9日成功发射升空,目前在轨运行状态良好,能够有效获取全球紫外-可见波段地球大气散射光信号(Digital number, DN)值(0级数据)。为对遥感数据定量化应用,EMI输出的DN值需要完成光谱定标、几何定位、辐亮度定标等处理,得到1级数据产品,1级数据用于反演获取全球大气NO_2、SO_2和O_3等2级产品,进而应用于定量监测全球空气质量变化以及污染气体的分布输运过程。

高分辨率成像光谱仪的光学系统设计方案

德国空间局和欧洲空间局在各种空间飞行计划中已经提出高几何和空间分辨率成像光谱仪光学系统的设计方案。成像光谱仪测量光谱间隔5—15nm。

星载成像光谱仪退偏器的设计及测试

为保证星载成像光谱仪测量结果的准确性,设计了双巴比涅退偏器。首先利用电磁波理论及光波传输理论分析了双巴比涅退偏器的工作原理,接着根据偏振光在双折射晶体中的传播公式设计出适当的该退偏器的楔角,最后搭建一套偏振测试装置,对研制完成的双巴比涅退偏器的退偏性能进行测试。测试结果表明:该双巴比涅退偏器在-15~15℃入射角范围内具有较好的退偏性能。退偏器楔角选择6°时,能在不影响成像质量的前提下较好地对探测波段退偏,且退偏度不受方位角及频率的影响,退偏度优于99%。该退偏器具有退偏度高、透射比高、性能稳定、体积小等优点。由于测量系统误差,测量不确定度为0.00290。

对地观测系统的构建及应用

综述了国家高技术研究计划信息获取与处理技术(863—308)主题“九五”期间对地观测领域的研究成果，侧重介绍并描述了机载对地观测系统、星载对地观测系统、前沿对地观测技术的发展及其在城市、农业、环境、灾害、资源和西部地区的应用成果。

信息获取与处理技术是信息技术的源头

国家863计划信息获取与处理技术主题(308主题)专家组组织参加本主题研究工作的专家撰著了<感知天地--信息获取与处理技术>一书,属高级科普类,旨在向广大读者介绍信息获取与处理技术主题的基础知识及其取得的重大进展.该书已于2000年12月与读者见面.在此将浓缩的主要内容和本主题十五年来所取得的主要成果向广大读者作一介绍.

基于辐射传输模型的多源星载遥感数据定量反演森林参数

1课题简介 星载多角度／多谱段成像光谱仪影像、多极化与相干合成孔径雷达影像和激光雷达回波波形这些各具特点的遥感数据正越来越广泛地被应用于地表植被的研究中。利用这些数据可以反演与不同电磁波频段相对应的、与植被生物物理和结构参数有关的信息。联合使用这些传感器将明显提高遥感估测森林参数的潜力和精度。