[发明专利]一种野外超光谱辐照度仪的现场光谱定标和辐射定标方法

说明书

本发明公开了一种野外超光谱辐照度仪的现场光谱定标和辐射定标方法，该方法利用溯源于计量实验室反射率基准的波长标准板作为现场波长传递标准具，采用溯源于计量实验室反射率校准装置的参考板和溯源于计量实验室辐射基准的便携式光谱辐射计作为现场辐射传递标准具。在晴朗天气条件下，在设备运行现场以太阳直射光作为照明光源，通过实测太阳直射光谱辐照度的比较，实现设备的现场光谱定标和辐射定标。本发明为野外自动化运行的高/超光谱类设备的现场定标提供了一种实用的技术手段，在气象领域、卫星遥感器在轨辐射定标领域具有重要的应用价值。

技术领域

本发明涉及光辐射测量、卫星遥感器定标和气象技术领域，尤其涉及一种野外超光谱辐照度仪的现场光谱定标和辐射定标方法。

背景技术

野外超光谱辐照度仪是用于全局光谱辐照度、天空漫射光谱辐照度、太阳直射光谱辐照度测量的专业设备，所测得的上述辐照度信息在光辐射测量、气象领域中均具有重要应用。

在卫星遥感器在轨定标中，需要在卫星过顶时刻在外场(一般选择专用的辐射校正场)进行地表反射率、地表接收辐照度或地表辐亮度的现场测量，通过大气辐射传输模型，反演到卫星入瞳辐亮度，实现卫星遥感器的在轨替代定标。目前卫星遥感器在轨替代定标采用的方法主要是反射率基法、辐照度基法和辐亮度基法。辐亮度基法精度最高，但其对定标场地要求严格，一般需要在高海拔、地表均匀、大气清洁、天气状态稳定的地区实施，并且通常需要采用机载载荷飞行试验的方式进行，实施难度较大。反射率基法和辐照度基法方法成熟，实施方便，目前在国内外应用最为广泛。其中，辐照度基法主要应用在太阳反射波段，降低了反射率基法中对气溶胶分布模型假设的依赖，定标精度高于反射率基法。在辐照度基法算法模型中，需要测量天空漫射光谱辐照度和全局光谱辐照度的比值(漫总比)、不同波长大气光学厚度等信息，野外超光谱辐照度仪是业界针对这项应用需求所提出的专用设备。

野外超光谱辐照度仪是一种光谱辐照度测量设备，通过太阳跟踪和挡光机构并利用内部的光谱仪单元，可以实现天空漫射光谱辐照度、全局光谱辐照度的测量，两者之比得到光谱漫总比信息，两者之差得到太阳直射光谱辐照度信息。利用太阳直射光谱辐照度信息，可以反演各个波长上的大气光学厚度。鉴于其功能的多样性和数据产品重要应用价值，野外超光谱辐照度仪已经成为卫星遥感器外场替代定标中的核心设备之一。

目前，野外无人值守的自动化定标技术逐渐成为业界研究热点和发展趋势，例如中国遥感卫星辐射校正场(敦煌)已经入驻一批包括野外超光谱辐照度仪在内的自动化观测设备。这些自动自动化设备长期自动化运行过程中，受外场季节变化引起的大范围温度变化(例如敦煌地区全年温度范围可达-20℃～40℃)、仪器震动和野外恶劣环境的长期侵蚀等因素影响，设备自身的响应度衰变和光谱漂移不可避免，野外超光谱辐照度仪必须定期进行光谱和辐射定标才能确保其测量结果的准确性。如果将设备运回实验室重新定标，路途遥远、时间周期长，所投入的人力、物力等成本也不容忽视。此外，即便是在实验室重新定标，仪器返回实验场地过程中也很避免路途颠簸等因素再次引起设备变化。

发明内容

本发明目的就是为了弥补已有技术的缺陷，提供一种野外超光谱辐照度仪的现场光谱定标和辐射定标方法。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种野外超光谱辐照度仪的现场光谱定标和辐射定标方法，首先将现场波长传递标准具安装在野外超光谱辐照度仪的遮光运动机构上，代替其原装太阳直射遮光板，利用太阳直射光作为照明光源，结合野外超光谱辐照度仪的现场实测结果，校准野外超光谱辐照度仪的光谱仪模块的波长，实现野外超光谱辐照度仪的现场光谱定标；利用现场辐射传递标准具得到太阳直射光谱辐照度的参考量值，利用野外超光谱辐照度的实测结果得到其光谱辐照度响应度定标系数，实现野外超光谱辐照度仪的现场辐射定标。

所述的现场波长传递标准具包括有波长标准板、固定金属框、压圈和金属盖板，将波长标准板放入固定金属框内，并通过压圈压紧固定，所述的金属盖板可拆卸的安装在固定金属框内，并覆盖住波长标准板。