[发明专利]一种基于星载高光谱遥感技术的NO2

权利要求书

1.一种基于星载高光谱遥感技术的NO₂浓度快速响应的方法，其特征在于：具体的实现步骤如下：

步骤(1)、获得载荷光谱定标系数、辐射定标系数和差分吸收拟合参数，所述系数和参数可通过地面上注至载荷信息处理箱，或发射前固化于信息处理箱中；载荷根据接收的工作参数对目标区域进行正常对地观测，产生有效光谱图像数据，并在之后采集太阳参考谱数据；

步骤(2)、读取原始光谱数据，计算像面暗背景响应值，保存至数据存储区；

步骤(3)、主控制器读取光谱定标参数，根据需要拟合的谱段范围计算对应的像元范围，然后根据像元范围提取原始光谱数据；

步骤(4)、将步骤(3)提取的光谱数据进行参数转换，并重新存储；

步骤(5)、主控制器根据辐射定标系数将步骤(4)的数字响应DN值转换为辐亮度数据并保存；

步骤(6)、主控制器读取光谱拟合参数和步骤(5)的数据，计算痕量气体浓度；

步骤(7)、主控制器将步骤(6)的痕量气体浓度数据重新打包，待卫星过境时下传回地面。

2.根据权利要求1所述的一种基于星载高光谱遥感技术的NO₂浓度快速响应的方法，其特征在于：所述步骤(1)、获得载荷光谱定标系数、辐亮度定标系数，具体如下：

步骤(1.1)、建立载荷谱线定标方程，进行光谱定标；将谱线响应进行寻峰处理，利用太阳Franuhofer谱线峰值像元位置与其对应实际波长进行匹配，得到载荷光谱定标方程，定标方程如下：

其中，λ_i,j为载荷面阵CCD探测器像元中心对应的波长，(i,j)代表像元坐标，i为光谱维像元横坐标，j为空间维像元纵坐标；C_n,j为空间维第j行波长的定标多项式系数，式中选取三阶多项式拟合定标方程中的系数；

步骤(1.2)、建立载荷辐亮度定标方程，将载荷面阵CCD探测器的积分时间、增益系数和工作模式等参数进行系数转换，然后将载荷响应值转化为辐亮度数据，辐亮度定标方程为：

R_i,j＝a_i,jDN_i,j (2)

式中，DN_i,j代表载荷面阵CCD第i行第j列像元数字响应值，a_i,j代表第i行第j列像元的辐亮度定标系数，R_i,j代表第i行第j列的辐亮度数据。

3.根据权利要求1所述的一种基于星载高光谱遥感技术的NO₂浓度快速响应的方法，其特征在于：所述步骤(2)、计算像面暗背景响应值，具体如下：

步骤(2.1)、读出CCD探测器第9～24列，1049～1064列，共32列CCD暗像元响应值并进行平均，将每行暗电流平均值可表示为：

式中，为载荷面阵CCD探测器第i行的平均数字响应值，DN_ij为第i行第j列像元的数字响应值。

4.根据权利要求1所述的一种基于星载高光谱遥感技术的NO₂浓度快速响应的方法，其特征在于：

所述步骤(6)、读取光谱拟合参数，计算痕量气体浓度，具体如下：

步骤(6.1)、根据DOAS算法进行光谱拟合，光谱拟合公式为：

其中，I₀(λ)代表载荷参考光谱，I(λ)表示载荷测量光谱，σ'_i(λ)表示痕量气体i窄带吸收的差分吸收截面，SCD_i表示痕量气体i的斜柱浓度SCD，表示瑞利散射和米散射造成的宽带吸收，a表示多项式系数，j表示多项式阶数，利用最小二乘法求解上式，得到痕量气体i的斜柱浓度SCD。

5.一种应用权利要求1-4之一的基于星载高光谱遥感技术的NO₂浓度快速响应方法进行痕量NO₂气体浓度反演的装置，其特征在于，该装置包括：

参数存储模块、主控制器、运算模块和光谱数据存储模块；其中参数存储模块可分为光谱定标系数存储模块、辐亮度定标系数存储模块和光谱拟合参数存储模块；整个响应流程统一由主控制器进行调配，最终快速获取目标区域内NO₂浓度；并由地面发送报警阈值，对浓度超标地区进行快速响应。