自校准红外光谱仪的辐射定标与外场应用

为精确获取目标场地的光谱发射率和场地地表温度,研制了具有自校准能力的傅里叶变换红外光谱仪,用于外场地表光谱辐亮度和大气下行辐亮度的测量。开展实验室定标工作,将面源黑体作为标准辐射源,选取观测地面目标热辐射最理想的8~14μm波段,对仪器进行两点法和线性多点法的辐射定标,确定两点法可满足仪器自定标需求。分析光谱仪测量过程中的不确定来源,得到合成不确定度优于0.22 K。开展外场实验,结合光谱迭代平滑温度和发射率分离算法(ISSTES)实现了地表温度和光谱发射率的分离,将获取的光谱发射率与多通道红外辐射计在同一场地下测得的光谱发射率进行比较,进一步验证了自校准红外光谱仪在外场应用时的测量精度和稳定性。

土壤中红外发射率提取算法研究

基于四步观测法,提出了一种土壤中红外发射率提取方法.该方法利用热红外的ISSTES算法获得土壤热红外的发射率光谱和高精度的土壤温度估值,并将得到的温度估值用于中红外的发射率提取,减少中红外待反演参数,形成多余观测,使用最小二乘方法求解土壤中红外的发射率.重点分析了仪器定标误差和辐射传输方程简化对中红外发射率提取的影响.最后,基于模拟数据给出了中红外部分波段发射率反演误差较大的原因.

平滑度指数对光谱迭代平滑温度发射率分离算法精度的影响分析

光谱迭代平滑温度发射率分离算法是针对高光谱数据温度发射率分离的有效算法,该算法的关键之处在于引入了衡量地物发射率曲线平滑程度的平滑度指数,用这个指数来评价地物发射率曲线中的大气吸收线残留程度,进而得到地物的温度,最后计算地物的发射率。针对目前文献中定义的平滑度指数和平滑度指数可能的定义,利用MODIS UCSB光谱库中的157条发射率曲线产生模拟数据集,利用模拟数据分析了不同的平滑度指数对光谱迭代平滑温度发射率分离算法精度的影响,给出了最优平滑度指数。