[发明专利]一种光学仪器光谱响应的订正方法及装置

说明书

本发明提供了一种光学仪器光谱响应的订正方法及装置，包括：获取进行光谱响应测量时的环境参数和光谱测量参数的步骤或模块；根据所述环境参数和所述光谱测量参数计算目标大气路径透过率的步骤或模块；采用光谱响应与所述目标大气路径透过率的比值的方式来对光谱响应进行订正的步骤或模块。本发明实现了对吸收通道光谱响应测量的大气污染进行订正，降低吸收气体的吸收作用会对光谱测量产生影响，提高光学遥感器的测量精度。

技术领域

本发明涉及光学计量与测试技术领域，具体涉及一种光学仪器光谱响应的订正方法及装置。

背景技术

光谱响应是遥感仪器的重要参数，是光学部件反射和透射特性以及探测器件光谱响应特性的综合表现。它决定遥感器对辐射的光谱响应特征，直接影响观测到的地球目标辐射及星上定标装置的反射或发射辐射。遥感器观测资料的定量应用都需要借助光谱响应确定通道的模拟辐射。仪器的光谱响应参数通过光谱定标过程实现，通常以归一化的光谱响应函数(Spectral Response Function，SRF)的形式表示。随着定量遥感应用需求的提升以及仪器性能的改进，对遥感器定标精度的要求越来越高，辐射定标精度的提高已难以满足高精度定标的要求，光谱定标的精度也变得越发重要。特别是，对于宽光谱通道载荷，光谱响应函数的光谱图形和中心位置都对光谱定标精度有重要影响。

确定光谱响应函数的标准方法是利用单色仪和标准光源测量遥感器光学系统对每个单色光源的响应，这在卫星入轨后很难实现。目前大部分在轨遥感器没有用于光谱定标的单色光源装置，卫星发射后通常采用发射前实验室测量结果来表征仪器在轨光谱响应状态，因此实验室测量结果的准确性直接影响在轨辐射定标的精度。红外光学零件及探测器件的光谱响应与温度有关，因此理想的实验室测量应该模拟遥感器的工作环境，即真空、低温环境。通常，实验室会将遥感器置于辐射制冷器中利用液氮实现低温工作条件，但是真空状态却很难实现。整个光谱定标的光学系统暴露在外界环境中，大气中CO₂、H₂O等气体必然会对吸收通道SRF测量造成影响。如图1所示，FY-2D/E/F/G四颗卫星吸收气体通道的光谱响应分布以及典型晴空大气的TOA亮温光谱分布。FY-2的吸收气体通道为宽光谱通道，光谱范围1.3μm，整个波段包含了吸收气体吸收以及窗区光谱信息。由图1可见，4颗卫星的光谱响应都存在显著波动，特别是FY-2D卫星的峰谷波动量级达到40％，这明显不符合遥感器光谱响应的物理分布特征。由于FY-2的实验室光谱定标同样是在大气环境中进行的，光谱响应的这种波动是由于吸收大气污染造成的。

针对吸收大气污染造成的光谱响应波动，目前订正方法只能实现光谱中心位置的漂移调整，无法确定光谱响应形状的变化，仅靠平移不能完全消除光谱响应波动误差的影响，而且残余偏差具有明显目标依赖特性。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明提供一种光学仪器光谱响应的订正方法及装置，实现了对吸收通道光谱响应测量时的大气污染进行订正，提高光学遥感器的测量精度。

为实现上述目的，本发明提供以下技术方案：

一方面，本发明提供了一种光学仪器光谱响应的订正方法，包括：

获取进行光谱响应测量时的环境参数和光谱测量参数；

根据所述环境参数和所述光谱测量参数计算目标大气路径透过率；

采用光谱响应与所述目标大气路径透过率的比值的方式来对光谱响应进行订正。

进一步的，所述环境参数包括：温度T、吸收气体浓度M和光学路径长度L；

所述光谱测量参数包括：光谱测量的采样间隔H和单色仪半高宽分辨率FWHM。

进一步的，所述根据所述环境参数和所述光谱测量参数计算目标大气路径透过率，包括：

根据所述环境参数和所述光谱测量参数采用MODTRAN软件计算多个大气路径透过率；