[发明专利]一种卫星短波红外高光谱观测数据光谱漂移估算方法

说明书

本发明属于大气遥感技术领域，公开了一种卫星短波红外高光谱观测数据光谱漂移估算方法，将高分辨率参考太阳光谱按照特定的光谱间隔进行偏移和拉伸；基于星载仪器的线型函数，将多组经过偏移和拉伸的高光谱分辨率太阳光谱卷积生成参考光谱数据库；计算实际观测光谱与预先生成的各组参考光谱的相关系数；相关系数最大的参考太阳光谱对应的光谱漂移和拉伸量，即为实际观测光谱的漂移和拉伸量，最终实现光谱漂移估算。采用本发明的方法可实现卫星短波红外高光谱观测数据的快速、精确光谱漂移订正的目的。

技术领域

本发明属于大气遥感技术领域，尤其涉及一种卫星短波红外高光谱观测数据光谱漂移估算方法。

背景技术

目前，业内常用的现有技术是这样的：星载光谱仪在获取地表和大气信息时，由于受温度、环境以及相对运动等因素的影响，其光谱频率会发生漂移，尤其是针对高光谱分辨率的光谱仪器而言更是如此。因此，数据的实际应用过程中需要对光谱漂移进行光谱订正，否则漂移将给地球物理参数反演引入较大误差。目前，光谱漂移的订正方法主要是利用已知的谱线为参考进行订正，比如太阳夫琅和费线，或者是同步反演光谱偏移量。利用参考谱线确定光谱漂移量主要是选择观测光谱中的一个或者两个强吸收线，通过比对观测、参考光谱的强吸收线位置差异确定偏移量。方法由于选择通道较少会给偏移量计算带来一定误差，此外无法适用于非线性的拉伸订正。同步反演光谱漂移量方法容易受光谱漂移初值的影响，此外反演过程中需要耗费大量的时间，不利于光谱快速订正。

综上所述，现有技术存在的问题是：目前的光谱漂移的订正方法由于选择通道较少会给偏移量计算带来一定误差，无法适用于非线性的拉伸订正；同步反演光谱漂移量方法容易受光谱漂移初值的影响，需要耗费大量的时间，不利于光谱快速订正。

解决上述技术问题的难度和意义：

由于多普勒效应、大气温度变化等因素的影响，短波红外高光谱观测普遍存在光谱漂移的现象，光谱漂移会对基于高光谱数据的地表、大气参数反演引入较大误差，因此开展地球物理参数反演之前必须对观测数据进行光谱漂移订正。短波红外高光谱通道个数可达上千个，基于传统的同步反演光谱漂移的算法使得算法的收敛速度明显降低，且光谱漂移订正的精度对漂移初始值的精度有非常强的依赖性。相比之下，基于太阳夫琅和费线的光谱订正方法速度较快，但是其订正精度较低且无法订正非线性漂移，亟需发展一种快速、精确的短波红外高光谱光谱漂移订正方法。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种卫星短波红外高光谱观测数据光谱漂移估算方法。

本发明是这样实现的，一种卫星短波红外高光谱观测数据光谱漂移估算方法，所述卫星短波红外高光谱观测数据光谱漂移估算方法包括：

将高分辨率参考太阳光谱按照特定的光谱间隔进行偏移和拉伸；基于星载仪器的线型函数，将多组经过偏移和拉伸的高光谱分辨率太阳光谱卷积生成参考光谱数据库；计算实际观测光谱与预先生成的各组参考光谱的相关系数；相关系数最大的参考太阳光谱对应的光谱漂移和拉伸量，即为实际观测光谱的漂移和拉伸量，最终实现光谱漂移估算。

进一步，所述卫星短波红外高光谱观测数据光谱漂移估算方法利用合适方法处理卫星短波红外光谱仪观测的数据。

进一步，所述卫星短波红外高光谱观测数据光谱漂移估算方法建立的光谱漂移估算模型和计算方法具体是指以高光谱分辨率参考太阳光谱为基础，将其以特定的光谱间隔进行偏移和拉伸，形成多组处理后的太阳光谱；结合星载仪器的线型函数，将多组经过偏移和拉伸的太阳光谱卷积生成参考光谱数据库；逐个计算实际观测光谱与参考光谱数据库的相关系数；相关系数最大者对应的光谱漂移和拉伸量，为实际观测光谱的漂移和拉伸量，最终实现光谱漂移估算。

进一步，所述卫星短波红外高光谱观测数据光谱漂移估算方法具体包括：