[发明专利]一种高光谱大视场成像光谱仪的全视场太阳参考谱获取方法

说明书

本发明公开了一种高光谱大视场成像光谱仪的全视场太阳参考谱获取方法，首先选取高光谱分辨率的标准太阳谱，并在实验室采用高精度光谱定标设备获取成像光谱仪在不同光谱间隔、不同视场间隔下的光谱响应函数实测值，其次对光谱响应函数进行插值以匹配标准太阳谱的采样率，然后设置每个光谱响应函数对应的卷积窗口，不同视场卷积窗口基于光谱弯曲值进行调整，卷积窗口设置完成后，在其内将光谱响应函数与高分辨率太阳标准谱进行卷积，由此可得到每个卷积窗口的太阳参考谱，并将太阳参考谱进行降采样以匹配成像光谱仪的光谱采样间隔，最后在光谱维上对每个卷积窗口的太阳参考谱进行拼接，在空间维上对其它视场进行插值，进而得到全视场的太阳参考谱。

技术领域

本发明属于高光谱大视场成像光谱仪遥感数据应用领域，具体涉及一种高光谱大视场成像光谱仪的全视场太阳参考谱获取方法。

背景技术

对于星载高光谱大视场成像光谱仪遥感数据定量应用时，需要无大气气体吸收的太阳参考谱反演地球大气散射光谱，以获取大气污染物的浓度，其次，在考察光谱仪在轨辐射定标精度时，需要仪器太阳参考谱作为标准输入参数，另外，成像光谱仪在轨光谱定标时，也需要其太阳参考谱的夫琅禾费线作为标准谱线，进行光谱拟合。因成像光谱的光谱响应函数表征了其光谱响应特性，精确的光谱响应函数是获取高精度太阳参考谱的前提。

星载高光谱大视场成像光谱仪一般具有高分辨率(0.3-0.5nm)、大视场角(114°大视场)的特点，其探测器采用面阵CCD，能够获取光谱维和空间维的光谱数据。由于成像光谱仪的光谱分辨率高，其光谱响应函数在光谱维方向随光谱位置会发生变化，在空间维方向由于大视场引起的光谱弯曲，导致光谱响应函数随空间视场也会发生变化。所以为了保证获取的成像光谱仪的太阳参考谱能够更好的表征其自身的响应特性，有必要以实测值作为光谱响应函数、并考虑其随光谱及空间视场的变化情况，提出一种高光谱大视场成像光谱仪的全视场太阳参考谱获取方法。

目前国外同类型的成像光谱仪OMI(Ozone Monitoring Instrument)的光谱响应函数采用展宽的高斯函数模型，基于此模型获取到太阳参考谱，OMI没有考虑光谱响应函数随光谱及空间视场的变化(参见Marcel R.Dobber,et al.Ozone Monitoring InstrumentCalibration.IEEE TRANSACTIONS ON GEOSCIENCE AND REMOTE SENSING,44(5),2003:1209-1238.)，SCIAMACHY(SCanning Imaging Absorption Spectrometer forAtmospheric CHartographY)在获取太阳参考谱以考察在轨绝对辐照度定标精度时，采用高斯模型对实测的光谱响应函数进行拟合，作为其光谱响应函数(参见J.Skupi,etal.SCIAMACHY solar irradiance observation in the spectral range from 240to2380nm.Advances in Space Research,35,2005:370–375)。

综上所述，目前对成像光谱仪在获取太阳参考谱时，通常采用函数模型如Gaussian、Super-Gaussian、Lorentzian等作为仪器的光谱响应函数，未采用实测光谱响应值，并未考虑光谱响应函数随光谱及空间视场的变化，函数模型有可能不能精确表征仪器的响应特性，基于函数模型获取的太阳参考谱与仪器实际的响应特性有可能存在偏差，针对此问题，本发明采用光谱响应函数实测值、并充分考虑到其随光谱及空间的变化，可以获取更好表征仪器响应特性的全视场太阳参考谱。

发明内容

本发明的技术解决问题：克服现有技术的不足，提供一种高光谱大视场成像光谱仪的全视场太阳参考谱获取方法，该方法采用光谱响应函数实测值、并充分考虑到其随光谱及空间的变化，可以获取更好表征仪器响应特性的全视场光谱参考谱。