卫星光学传感器全过程辐射定标

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用， 是一个系统实验研究过程， 通常它需依据国家计 量单位的辐射标准载体 （ 标 准 灯） ， 或经过计量比对 已知准确度的绝对 辐 射 测 量 系 统， 解决在建立相应 的遥感辐射定标系统时必须涉及的技术问题和处理 方法。具体说， 辐射标准的传递涉及标准的再现、 传 递载体的选择和研制技术、 比对测量、 过渡系统或介 质等， 简而言之是各个环节误差源的控制［ " ］。 ) 2 ) 2 +, 标准灯辐射定标系统 标准 灯 辐 射 定 标 系 统 由 标 准 灯、 标准板及相应 的辅助系统构成。遥感辐射定标系统中常用的是辐 射照度标准灯。标 准 灯 作 为 辐 射 标 准 的 载 体， 要以 严格的再现条件和 工 作 环 境 来 保 证 其 传 递 精 度， 如 直 流 供 电 电 流 的 波 动 需 小 于 ;< ;!> 等。 标 准 板 是 从辐射照度转换到 辐 射 亮 度 的 参 照 标 准， 它多是一 块朗伯特性较好的漫反射板。漫反射板的材料常用
第 !" 卷 # 第 $ 期 %""& 年 ’ 月
遥# 感# 学# 报 ()*+,-. )/ +01)20 30,34,5
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文章编号：!""E<=&!’ （ %""& ） "$<"&!&<"DBiblioteka 卫星光学传感器全过程辐射定标
乔延利，郑小兵，王先华，张黎明，易维宁，王乐意
［9， !］ 是对这些变化进行重新定标和数据校正 方法”
与由电加热的温升 的 平 衡， 通过电学计量来确定光 辐射的量值。热噪 声、 背景辐射等是影响任何绝对 辐射计的主要因素。:; 世 纪 ?; 年 代 以 来 发 展 起 来 的低温绝 对 辐 射 计 （ @&A,B’-+1 C73,(D*’ E)6+,0’*’& ） 采用了液氦制冷和 超 导 技 术， 根本上解决了背景辐 射和接触欧姆噪声 （ 热噪 声） 等 关 键 技 术 问 题， 使绝 对 辐 射 测 量 的 精 度 一 下 提 高 了 8 —9 个 数 量 级［ : ］。 #??$ 年中国科 学 院 安 徽 光 学 精 密 机 械 研 究 所 在 国 指标 内首先引进 @&A,E)6 " 低 温 绝 对 辐 射 计 主 机， 见表 # 。#??F 年率先完成基于低温绝对辐射计的 高 精度辐射标准传递系统［ 8 ］。
（ 中国科学院 安徽光学精密机械研究所， 合肥 安徽 # %C""C! ）
摘 # 要： # 光学传感器全过程定标， 就是对传感器从研发到使命终结整个过程的 检 测 与 定 标， 它包括在传感器研制 过程中在实验室利用人工源和室外自然源对其辐射特性进行检测和定标， 也包括建 立 与 传 感 器 一 起 工 作 的 星 上 定 标系统装置， 以便当卫星发射升空传感器开始正常工 作 后， 定期地应用星上定标系统对传感器响应的变化进行相 对或绝对的定标， 全过程定标同时包括在轨运行期间采用基于陆地 （ 或海 面 ） 特性的 “ 替代定标” ， 或借助其他卫星 进行的 “ 交叉定标” ， 最终依据定标结果来确定传感器使命的终结。 全过程定标是一个系统实验过程， 提高传感器应用效益是其目的， 提高定标 精 度 是 目 标， 标准及标准传递是贯 穿全过程定标的主线， 为此而发展的定标系统和方法 是 全 过 程 定 标 的 技 术 支 撑， 本文作者及其研究室的工作涉及 上述全过程的内容， 本文首次将全过程定标所涉及的内容系统地予以阐述。 提高定标的精度不仅要从系统硬件构成上考虑， 如 高 精 度 低 温 绝 对 辐 射 计、 传 递 标 准 探 测 器、 积 分 球、 标准板 等， 更需要从方法和实验上解决问题， 如标准传递过程误差源的分析与控制， 大气 空 间 中 辐 射 传 输 衰 减 校 正 模 型 以 及相关的实验等。 关键词： # 光学传感器；全过程定标；定标标准与精度；定标方法与实验 # 2FE"%# # # 文献标识码： # 中图分类号：
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万方数据 目前主要从事光学遥感辐射定标、 机械研究所获硕士学位， 大气校正及地物波谱特性方面的研究工作。
作者简介： 乔延利 （ !’$D — # ） ， 男， 研究员， 博士生导师， !’D% 年毕业于北京邮电大学计算机通讯专业， !’D= 年在中国科学院安徽光学 精 密
第!期
乔延利等： 卫星光学传感器全过程辐射定标
表 +, 低温辐射计主要参数 -./0" +, -1" 21.&.23"&"( %4 5&#%6.’ !
光谱范围 G ! 0 功率范围 G = 接收器响应时间 （ # G ’） G3 接收器响应率 （ G H G 0= ） 绝对准确度 G > 腔体吸收率 G > 液氦保持时间 G 5 ; 2 :! —!; :! —:!; 92 " :2 ; I ; 2 ;: J ?? 2 ?? J 9;
即由无波长选择性的黑体探测器接受光辐射的温升
#% 引 % 言
辐射标准精度 的 提 高、 高 精 度 标 准 的 传 递、 对 测量设备实施辐射定标以及对卫星传 感 器 所 进 行 的辐射校 正， 均是为了提高遥感信息定量化应用 的水平， 首先作为光学遥感定量化探测所依赖的 辐射标准 精 度 必 须 提 高， 如低温绝对辐射计标准 系 统 的 建 立［ # — 8 ］； 基于高精度辐射标准传递及应 用定标系 统， 确定遥感探测器测值与辐射参量之 间的转换 关 系， 是遥感系统不可缺少的技术和实 验研究过程； 然而， 几乎所有卫星传感器在发射过 程及在轨 长 期 运 行 中， 其在实验室或地面所确定 的定量化 关 系 均 会 因 种 种 原 因 发 生 变 化， 利用星 上定标和以 地 面 参 照 的 实 验 修 正 的 “校正场校正
) 2 ), 标准的传递及定标系统的建立 辐射定标系统的建立就是辐射标准的传递和应
:% 辐射标准及其传递
)* +, 辐射标准 ) 2 + 2 +, 基于黑体炉的辐射标准 黑体 辐 射 标 准 是 基 于 普 朗 克 定 律， 其准确度取 决于构成黑体的 材 料、 腔 形、 发 射 率、 温度的精确测 量和控制以及背景辐射的抑制等。目前在遥感辐射 定标中仍 普 遍 采 用 的 ;< :! —:< ! ! 0 辐 射 传 递 标 准 （ 如 #;;;= 标准辐射照度溴钨灯、 标准辐射亮度灯） 均是通过国家 计 量 院 （ 所） 所持有的 “ 金点” 黑体基 准传递的， 传递实际上是一个测量比对过程， 自然也 是引入测量误差的过 程， 目 前 的 #> —!> 的 不 确 定 度仍是该类辐射传递标准较高的指标。 )* +* ), 基于绝对辐射计测量的标准 通 常万方数据 所 讲 的 绝 对 辐 射 计 也 是 基 于 普 朗 克 定 律，
收稿日期： %""& <"= <!" ； 修订日期： %""& <"$ <%& 基金项目： 中国科学院 “ 十五” 支撑技术项目 （ 编 号： =%%"!"!"$"% ） “ 可 见 <红 外 光 谱 定 标 技 术 ” 资 助， 中国科学院百人计划项目 （ 编 号： >?@A"=!$ ） ， 国家教育部留学回国人员科研启动基金重点项目 （ 编号： BA"=""!C ） ， 国防科学技术工业委员会项目 （ 编号： >(3A"="! ） 。
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