基于超光谱比值辐射仪的卫星自动化场地定标与分析

第３６卷，第１２期　２　０　１　６年１　２月　光Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ　ａｎｄ　Ｓｐｅｃｔｒａｌ　Ａｎａｌｙｓｉｓ　谱学与光谱分析　Ｖｏ１．３６，Ｎｏ．１２，ｐｐ４０７６—４０８１　Ｄｅｃｅｍｂｅｒ，２０１６　基于超光谱比值辐射仪的卫星自动化场地定标与分析　刘恩超，李　新，韦　玮，翟文超，张艳娜，郑小兵　中国科学院安徽光学精密机械研究所，中国科学院通用光学定标与表征技术重点实验室，安徽合肥２３００３１　摘要针对我国光学遥感卫星高频次和高精度定标的技术需求，以及目前人工方式进行定标的不足，调　研国内外卫星定标的发展现状，研制了超光谱比值辐射仪自动化定标系统，并开展了卫星传感器自动化定　标的试验。根据场地定标中的参数需求与自动化定标的目标，比值辐射仪设计积分球测量光谱总照度，并通　过遮挡的方式实现了光谱漫照度测量，获得卫星定标中的漫总比数据；同时，辐射仪利用光学镜头的方式实　现地面辐亮度测量，实现了大气一地表辐射特性的自动观测，同时仪器集成了定标数据实时预处理和远程传　送等功能。在２０１５年敦煌辐射校正场试验中，辐射仪得到了理想的应用效果并获得了大气光学参数、地表　反射率的数据，为卫星传感器的定标提供了数据支持。经过与传统测量仪器的对比，地表反射率的相对偏差　在０．５　～１．５　，大气参数中光谱辐照度的绝对偏差小于５　，漫总比的绝对偏差不大于０．０１５％。采用辐　照度基法利用测量的数据对Ａｑｕａ　ＭＯＤＩＳ光学遥感器的通道１～５进行了场地定标，通道ｌ～４的对比相对　偏差小于１　，通道５的偏差结果为７．２４　，验证结果满足了卫星传感器自动化定标的初步需求。　关键词遥感卫星；自动化定标；超光谱辐射仪；大气光学参数；地表反射率　文献标识码：Ａ　ＤＯＩ：１０．３９６４￣．ｉｓｓｎ．１０００—０５９３（２０１６）１２—４０７６—０６　中图分类号：ＴＰ７２２　ＥＴＭ＋，ＩＫＯＮＯＳ的定标Ｌ６］，并与在铁路谷（ＲＲＶ）进行的人　引　言　从“十二五”开始，我国光学遥感卫星的数量、种类和定　工定标结果做了交叉比对，两者差别最大为５　。法国国家　空间技术中心（ＣＮＥＳ）在Ｌａ　Ｃｒａｕ试验场ｌ７］设立了自动站　（ＲＯＳＡＳ），针对ＳＰＯＴ的各个波段，采用ＣＥＭＥＬ公司的太　标精度均有大幅度的提升需求。有效卫星载荷在轨期间的性　能衰变是持续的，只有保证载荷得到及时的校准和校正，才　阳辐射计观测地面反射和天空入射，已用于ＳＰＯＴ的在轨业　务定标。美国亚利桑那大学将地面观测光谱辐射计布设在内　华达州铁路谷辐射校正场（ＲａｄＣａＴＳ）［“　，实现了对Ａｑｕａ　Ｍ（）ＤＩＳ，Ｔｅｒｒａ　Ｍ（）ＤＩＳ，ＭＩＳＲ，ＡＳＴＥＲ，Ｌａｎｄｓａｔ７　ＥＴＭ＋　能区分地球系统的真实变化与载荷自身的衰变。在目前的业　务化场地定标过程中，地表参数的测量均采用人工方式，受　天气条件、人力、物力的限制，目前我国的地面定标试验基　本维持在每年一次的频度，低频度的定标难以提供及时和充　足的样本数据以判断载荷的衰变程度。　和Ｌａｎｄｓａｔ８　ＯＬＩ等遥感器的定标。目前，我国对自动化定标　方法的研究还在起步阶段，场地定标主要采用人工操作，很　难支持未来全国乃至全球卫星定标的应用需求。中国科学院　安徽光学精密机械研究所针对场地自动化定标的需求，已经　针对光学遥感卫星高频次、高时效和高精度定标的新技　术需求，采用人工方式已难以满足当前的定标需求，为此国　际上提出了自动化定标的思路，采用无人值守的自动化观测　逐步完成了超光谱比值辐射仪、自动化观测辐射计ｌ＿１　等自　动化设备的研制，并开展了自动化定标方法研究。同时，中　国气象局国家卫星气象中心开展了敦煌辐射校正场自动化观　测试验，于２０１５年建设了自动化观测基地并投入了使用，为　自动化定标奠定了基础。　光学载荷场地定标技术经过近３Ｏ年的发展，形成了以　反射率基法、辐照度基法为核心的基本定标方法。针对光学　遥感卫星自动化场地定标的新技术需求，安徽光机所研制了　一设备，实现场地和大气参数的全自动观测，实现遥感卫星实　时的衰减校正能力。近年来，国内外研究机构开始研发和布　设自动化观测设备并开展了自动化定标应用试验，初步结果　表明自动化定标可以达到人工定标的精度＿１　］。　在美国航空航天署（ＮＡＳＡ）的支持下，喷气推进实验室　（ＪＰＬ）采用通道式地面自动观测辐射计Ⅲ１　］ＬＳｐｅｃ和　ＣＥ３１８，并通过自动化定标试验实现了对ＭＯＤＩＳ、Ｌａｎｄｓａｔ　收稿日期：２０１５—１卜Ｏ９，修订日期：２０１６—０４—０９　套自动化地面定标系统一超光谱比值辐射仪，实现大气一　基金项目：国家（８６３计划）项目（２Ｏ１５ＡＡ１２３７Ｏ２）和安徽省自然科学基金青年项目（１５０８０８５ＱＤ８Ｏ）资助　作者简介：刘恩超，１９８５年生，中国科学院合肥物质科学研究院助理研究员　ｅ－ｍａｉｌ：ｌｉｕｅｃｈ＠　ａｉｏｆｍ．ａｃ．ｅｌｌ　第１２期　光谱学与光谱分析　４０７７　地表辐射特性的自动观测、定标数据实时预处理、智能自主　控制、远程传送等功能集成，为实现卫星遥感器的自动化定　标奠定了技术基础。针对场地定标中对大气光学参数、地表　反射率的需求，超光谱比值辐射仪利用积分球测量光谱总照　误差，可以提高现场的观测精度和辐射传输计算及定标应用　的精度。　超光谱比值辐射仪的工作模式主要采用如下两种：　（１）大气特性观测模式：包括天空总照度、漫射照度、天　空光漫总比和大气光学厚度观测，该观测模式全面的反映了　场地大气光学特性，准确表征场地的大气类型，有效提高辐　射传输计算的精度。　度＿１　，并通过遮挡的方式实现了光谱漫照度的测量，同时，　利用光学镜头的方式实现了地面辐亮度的测量，为卫星传感　器的辐射定标提供了数据支持。超光谱比值辐射仪在２０１５　年８月参加了国家卫星气象中心组织的敦煌辐射校正场卫星　定标试验，得到了理想的应用效果并测量到正确的数据。针　对测量的数据，利用辐照度基法对Ａｑｕａ　ＭＯＤＩＳ光学遥感器　大气光学特性观测要求仪器处于水平状态，在天空光切　入、不遮挡情况下实现入射总照度Ｅ（　）的测量，如图２（ａ）　所示；在遮挡积分球人光孔直射情况下，实现测量天空漫射　进行了场地定标＿１　，对比验证结果满足仪器满足设计要求，　初步实现了卫星传感器自动化定标的功能需求。　１超光谱比值辐射仪介绍　针对卫星遥感器场地定标的地表参数的需求，超光谱比　值辐射仪可以实现地面光谱反射率观测、天空光漫射照度／　总照度比（漫总比）测量；为了保证仪器运行过程中的实时校　正，辐射仪开发了辐射／光谱自校准功能；为了实现辐射仪　无人值守的自动化运行目标，结合敦煌辐射校正场位置偏　僻、信号弱的功能，仪器开发了基于北斗无线通信的远距离　数据传输与控制功能，并为辐射仪配备了太阳能供电，实现　仪器的单机自动化运行。系统的结构组成如图１所示。　图１超光谱辐射仪系统图　Ｆｉｇ．１　Ｓｙｓｔｅｍ　ｃｈａｒｔ　ｏｆ　ｈｙｐｅｒ－ｓｐｅｃｔｒａｌ　ｒａｄｉｏｍａｔｒｉｃ　ｓｙｓｔｅｍ　超光谱比值辐射仪的入射光匀光积分球设计有两个人光　孑Ｌ和一个出光口，其中上入光孔用于观测天空入射光，下入　光孔与反射观测镜头相连接用于观测地面反射，采用切换方　式分时切入两路人射光，通过出光口处的光纤束导人分光探　测模块。仪器设计的特点是天空辐照度观测和地面反射辐亮　度观测共用一套积分球和分光探测系统，一套观测设备可以　实现天空光漫射辐照度／总辐照度比值及地面反射率的全自　动测量，避免了光谱匹配误差和传统测量方式的仪器间系统　光照度　ｆ（　）的测量，如图２（ｂ）所示；漫射照度与总照度测　量值之比即为漫总比Ｒ　），见式（１）。全照度、漫射照度、直　射照度及漫总比的现场测量直接反映了场地的气溶胶类型，　辐射传输计算时不需要假定气溶胶模式参数，减小了辐射传　输计算的不确定度。　）一　（１）　图２大气特性观测模式　Ｆｉｇ．２　Ｍｅａｓｕｒｅ－ｍｏｄｅ　ｏｆ　ａｔｍｏｓｐｈｅｒｅ　ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ　总照度测量与漫射照度值之差为太阳光透过大气层到达　地面的直射照度，见式（２），太阳光照度的衰减符合郎伯一比　尔定律，如式（３）所示。　Ｅ（　）一Ｅ（　）一　（　）　（２）　Ｅ（Ａ）／ｃｏｓ（０￣）一Ｅｏ（　）（ｄｏ／ｄ）　ｅｘｐ［一坼（　）］　（３）　式中，Ｅ（　）为地面测量的太阳直射辐照度，Ｅｏ（　）为大气上　界的太阳直射辐照度，ｄｏ／ｄ为日地平均距离修正因子，ｍ为　大气质量，ｒ（　）为大气光学厚度，　为测量时刻的太阳天顶　角。式（３）中，仪器经过定标后仅ｒ（　）为未知量，根据地面测　４０７８　光谱学与光谱分析　第３６卷　量值即可得到现场的大气光学厚度，计算方法如式（４）所示。　ｒ（　）一（１／ｍ）×［１ｎＥｏ（　）——Ｉｎ（Ｅ（　）／ｃｏｓ￣）＋２１ｎ（ｄ０／ａ）３　（４）　其中ｒ是总的大气散射透过率，ｐＡ是大气内反射率，ｓ是大　气的球面反照率，　是气体吸收透过率。　根据辐射传输方程和地面接收辐照度的分解，太阳一目　（２）地表反射率观测模式：该模式测量地面辐亮度，根　据天空总照度的测量结果，计算得到地表反射率数据，为场　地定标提供必要的输人参数。　标的透过率、卫星一目标的透过率可以表示为式（８）和式（９），　（８）　）一　（９）　地面反射率观测需要仪器水平放置并保证地面反射光切　人，测量获得地面反射亮度Ｌ（　），如图３所示。反射测量值　与模式（１）总照度测量值之比即为地表反射率，见式（５）。由　观测原理可知，对地反射率测量与天空光测量在进入光纤束　之后的光路完全一致，测量过程通过一个仪器完成地表反射　其中　为大气光学厚度，ａ　和　分别为太阳方向和观测方向　的漫总比。　将式（８）和式（９）代人式（７）中，可以得到式（１Ｏ），辐照度　率的测量，可以避免测量引起其他的仪器或设备误差对测量　结果造成影响，且仪器自主运行过程中实现地表反射率的单　机测量，实现了自动化测量功能，为辐射仪的一个创新点。　）一　（５）　Ｉ　ｌ　ｆ　图３地表反射率观测模式　Ｆｉｇ．３　Ｍｅａｓｍ－ｅ－ｍｏｄｅ　ｏｆ　ｓｕｒｆａｃｅ　ｒｅｆｌｅｃｔａｎｃｅ　２自动化定标数据分析　２．１辐照度基法简介［１　］　卫星遥感器绝对辐射定标的最基本方法为反射率基法，　这种方法以测量的地表反射率和大气参数计算得到表观辐亮　度，不过引入了气溶胶散射的一些近似。近年来，随着敦煌　辐射校正场周围的开发，场地定标期间气溶胶的变化较大，　我们在卫星定标中多采用辐照度基法进行计算，这种方法在　测量需要的地面反射率、大气特性参数外，还需要漫总比的　测量，下面对辐照度基法的定标原理做简单说明，为后续数　据说明应用原理。　卫星传感器在空间测量波长　处的辐亮度Ｌ　（　，　，　），可以表示为表观反射率，如式（６）所示，　ｌＤ　，　，　）一　（６）　其中Ｅ　是大气外界的太阳辐照度，　，　，　和　分别代表　观测的和太阳的天顶角和方位角，　一ＣＯ　。　对于反射率为．Ｄ的均匀朗伯地表，卫星传感器的表观反　射率为式（７），　ＩＤ　（　，　，　一　）一　（　，　）×　ｆ＿ＰＡ（　，　，　一　）＋　］　（７）　基法就是将测量的地表反射率、大气参数、漫总比代人式　（１０）中，　，ｐＡ和ｓ利用６ｓ模式进行计算，最终根据表观　反射率数据得到卫星传感器入瞳处的表观辐亮度，完成卫星　传感器的定标过程。　ｌＤ　（　，　，　一弘）一丁ｇ×　ｌ　ＰＡ（　，　，　一　）＋　二素ｌＤ（１一ｌＤｓ’　二　ｌ　１ｏ）　２．２地表反射率自动化测量　卫星传感器的场地定标是基于地表反射率的实测值，利　用辐射传输模式推算到传感器人瞳处得到表观反射率，根据　传感器测量的ＤＮ值完成辐射定标。我国在场地定标开始至　今，地表反射率的测量多采用ＡＳＤ［　］、ＳＶＣ＿１６］等手动测量　仪器，这种仪器是国内外定标中常用的仪器，在历年来的场　地定标中也得到了验证，不过仪器的操作一直采用人工控制　的测量方式，测量原理是基于地表辐亮度和漫反射板的辐亮　度结果进行比值得到。超光谱比值辐射仪的研发首要就是解　决地表反射率的自动化测量问题，根据漫反射板辐亮度和总　照度的理论关系，设计了一个仪器、两个人光孔的设计思　路，分别测量地表辐亮度和入射总照度的结果，最终推算出　地表反射率的测量值，实现自动化测量的目的。　在２０１５年敦煌辐射校正场的试验中，选取了８月１９日　的数据进行了对比分析，如图４所示。图中给出了超光谱辐　射仪、ＳＶＣ和自动化观测辐射计＿１　相同时间的地表反射率　的测量结果，其中在４００～１　０００　ｎｌＴＩ波段超光谱辐射仪与　ＳＶＣ的偏差小于０．５　，在１　０００　１　６００　ｎｌｎ之间两者的偏　差小于１．５　，近红外波段的偏差较大是由于测量地面的差　４００　６００　８００　ｌ　０００　１　２００　１　４００　ｌ　６００　Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ／ｎｍ　图４地表反射率测量数据　Ｆｉ昏４　Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ　ｏｆ　ｓｕｒｆａｃｅ　ｒｅｆｌｅｃｔａｎｃｅ　第１２期　光谱学与光谱分析　４０７９　一目ｕ／异对红外波段影响较大引起。从数据比对结果可以得出，超　光谱比值辐射仪自动化测量的地表反射率基本可以代替　ＳＶＣ人工测量的数据进行应用，在利用辐射仪的地表反射率　对Ａｑｕａ　ＭＯＤＩＳ进行定标时，测量值需与Ａｑｕａ的光谱响应　函数进行卷积，得到不同通道的地表反射率，计算得到的　Ａｑｕａ　ＭＯＤＩＳ的通道１～５的地表反射率如表１所示。　漫总比数据来描述下行和上行路径上的大气透过率，即太阳　∞　∞　方向漫总比和卫星观测方向漫总比。太阳方向漫总比利用辐　射仪直接观测的数据，与卫星传感器的光谱响应函数进行卷　积得到。设定卫星过顶时刻的太阳天顶角和卫星观测天顶角　分别为　和　，在大气条件稳定时卫星观测方向漫总比等同　于太阳天顶角　一　时刻的漫总比，根据漫总比与大气质量　数的线性关系，需要经过外推或内插得到卫星观测方向漫总　表１　Ａｑｌｍ　ＭＯＤＩＳ通道１～５的等效地表反射率　Ｔａｂｌｅ　１　Ｅｑｕｉｖａｌｅｎｔ　ｓｕｒｆａｃｅ　ｒｅｆｌｅｃｔａｎｃｅ　ｏｆＡｑｕａＭＯＤＩＳ　ｂａｎｄ　１～５　通道　地表反射率／　１　２５．５３１　２　２６．６５８　３　１７．０９３　４　２２．０４６　５　３１．Ｏ３１　２．３大气特性测量　大气特性可以完全反应卫星传感器定标过程中的天气状　况，为了对比值辐射仪的辐照度结果做出评价，选定无云、　气溶胶较小的天气条件下，通过实验与光谱辐照度仪的光谱　测量结果、ＭＯＤＴＲＡＮ模拟结果作了对比。超光谱比值辐射　仪、光谱辐照度仪都经过了实验室辐射定标，可以推算出不　同波长下的地面太阳光谱辐照度。利用ＭＯＤＴＲＡＮ进行总　照度模拟时，选用了与６Ｓ计算相同的５５０　ｎｉｎ的气溶胶光学　厚度（Ｏ．１７０）作为输入参数。　图５中给出了４００￣２　４００　ｎｌｎ波段的对比辐照度值，由　图中可以看出，三者得到的地面光谱辐照度结果太阳辐照度　趋势一致，在水汽吸收峰和氧气吸收峰上测量辐照度值明显　减小，吸收峰的波长值相同，证明了仪器在设计原理和波长　定标中的正确性。不过两个仪器的测量绝对值存在５　的偏　差，考虑到两者测量的时间、地点一致，判断为辐射定标引　起的偏差。与ＭＯＤＴＲＡＮ的模拟结果偏差考虑是由辐射传　输模式计算引起，计算是大气类型、臭氧、水汽的绝对量的　偏差都会造成最终结果的偏差。　４００　８００　ｌ　２００　１　６００　２　０００　２４００　Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ／ｎｍ　图５太阳光谱总照度的对比　Ｆｉｇ．５　Ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ　ｏｆ　ｓｏｌａｒ　ｓｐｅｃｔｒａｌ　ｉｒｒａｄｉｎａｃｅ　２．４漫照度／总照度测量　在利用辐照度基法进行卫星传感器的场地定标时，通过　比。　图６中给出了卫星过顶时刻辐射仪测量的漫总比数据，　图６（ｂ）中为辐射仪与太阳辐照度仪的漫总比对比曲线，根据　数据比对，４００～９００　ｎｍ波段两者的绝对偏差不大于　０．０１５　，９００￣１　３００　ｎｍ波段的数据对比不太理想，这是由　于太阳辐照度仪的线性定标引起，比值辐射仪数据符合漫总　比数据规律，最终采用过顶卫星与漫总比数据如表２所示。　一目　ｇｕ＼参　）／。ｕｇ一　Ⅱ１一　ｄｓ　∞　∞　舳　印　∞　加　Ｏ　４００　８００　１　２００　１　６００　２　０００　２４００　Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ／ｎｍ　．２　董　号　皇　复　４００　６００　８００　１　０００　ｌ　２００　Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ／ｎｍ　图６漫总比测量数据　Ｆｉｇ．６　Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ　ｏｆ　ｄｉｆｆｕｓｅ　ｔｏ　ｇｌｏｂａｌ　ｒａｔｉｏ　表２漫总比数据　Ｔａｂｌｅ　２　Ｄａｔａ　ｏｆ　ｄｉｆｆｕｓｅ　ｔｏ　ｇｌｏｂａｌ　ｒａｔｉｏ　４０８０　２．５仪器自动化测量数据　光谱学与光谱分析　第３６卷　如前面多次提到，超光谱比值辐射仪设计的目的是实现　—ｇ＼７ｕ【。／亭Ｔｆ　ｕ口曩　ⅡＩ一昼８ｄｓ　苗０　ｌｐ　０日ＢＩ　时日Ｈ　到的表观辐亮度，同时利用人工测量的数据进行了Ａｑｕａ　ＭＯＤＩＳ的场地定标，同样得到了传感器入瞳处的表观辐亮　度，如表４中所示。根据超光谱比值辐射仪自动化测量数据　的定标结果、人工测量的定标结果以及计算得到的相对偏差　可以看出，通道１～４的相对偏差在１　以内，定标结果的一　致性很好，通道５波段的偏差较大，误差主要来源于测量过　∞　加　∞　∞　∞　∞　加　０　一唧／　３／参３／【蔷ｇ一　言≥　自动化的场地定标，这对仪器的可靠性、稳定性要求很高，　∞　加　∞　踟　∞　∞　加　Ｏ　在２０１５年为期１４天的敦煌试验中，辐射仪经受了高温、高　风沙的恶劣环境考验，测量得到了场地定标需要的有效数　据。前面已经给出了关于场地定标需要参数的数据结果，并　进行了对比，图７给出了定标测量时间内测量的数据，在图　程中地表反射率的差异对近红外波段的影响。　表３卫星过顶时刻的大气参数　Ｔａｂｌｅ　３　Ａｔｍｏｓｐｈｅｒｉｃ　ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ　ｏｎ　ｓａｔｅｌｌｉｔｅｓ　ｏｖｅｒｐａｓｓ　７（ａ）中给出了不同时刻的总照度的结果，可以看出仪器在１２　点１５分到１９点１３分的时问内工作稳定，并且从图７（ａ）的　几个波长随时间的变化可以看出，光谱总照度随时间呈余弦　特性，并且测量数据平滑，其中在１８点３０分天气有云时，　仪器也有相应的变化。　４００　８００　ｌ　２００　ｌ　６００　２　０００　２　４００　Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ／ｎｍ　１２：００：００　１４：００：００　１６：００：００　１８：００：００　２０：００：００　Ｔｉｍｄｓ　图７自动化测量数据　Ｆｉｇ．７　Ａｕｔｏｍａｔｉｃ　ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ　ｄａｔａ　３卫星场地定标应用　为了验证超光谱比值辐射仪在卫星自动化场地定标中的　应用效果，利用８月１９号的测量数据对Ａｑｕａ　ＭＯＤＩＳ进行　了定标。根据卫星过顶时刻的大气参数，如表３所示，结合　计算的表１中的ＭＯＤＩＳ的等效地表反射率、表２中的太阳　和卫星角度的漫总比数据，利用６Ｓ辐射传输模型、基于辐　照度基法进行了计算，得到了各波段的表观辐亮度，如表４　中所示。　利用ＧＰＳ数据进行星地测区几何校准，提取测区的２×　２像元并取平均值，结合星上定标系数可获得ＭＯＤＩＳ观测　表４定标计算的与Ａｑｕａ测量的表观辐亮度　Ｔａｂｌｅ　４　Ｔｏｐ－ｏｆ－ａｔｍｏｓｐｈｅｒｅ　ｓｐｅｃｔｒａｌ　ｒａｄｉａｎｃｅ　ｂｅｔｗｅｅｎ　Ａｑｕａ　ＭＯＤＩＳ　ａｎｄ　ｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎ　ｒｅｓｕｌｔｓ　４结论　近年来随着我国光学遥感卫星的数量、种类和定标精度　的提升，采用人工方式进行的业务化场地定标已不能及时反　映卫星载荷的衰变。通过调研国际上开展的自动化定标思　路，安光所开展了卫星传感器的自动化定标试验，并研制了　超光谱比值辐射仪自动化定标系统。比值辐射仪实现了大　气一地表辐射特性的自动观测、仪器的智能控制、数据远程传　输的自动化功能。针对场地定标中对大气光学参数、地表反　射率的需求，超光谱比值辐射仪利用光学镜头的方式实现了　地面辐亮度的测量，与ＳＶＣ的测量相对偏差在０．５　～　１．５　。利用积分球测量光谱总照度，并通过遮挡的方式实　现了光谱漫照度的测量，与光谱辐照度仪的总照度偏差小于　５　，漫总比绝对偏差不大于０．０１５　。　超光谱比值辐射仪在２０１５年８月参加了敦煌辐射校正　场卫星定标试验，得到了理想的应用效果并测量到正确的数　据。针对测量的数据，利用辐照度基法对Ａｑｕａ　Ｍ０ＤＩｓ光学　遥感器的通道１～５进行了场地定标，通道１～４的对比相对　偏差小于１　，通道５的偏差结果为７．２４　，验证结果满足　了卫星传感器自动化定标的初步需求。不过辐射仪在１　６００　～２　５００　ｎｌＴｌ波段的信号还没有达到完全应用的效果，下一步　的工作中需要继续改进，尽早实现卫星传感器的自动化定标　、ｌ　务运行。　第１２期　光谱学与光谱分析　４０８１　Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅｓ　［１］　Ｃｚａｐｌａ－Ｍｙｅｒｓ　Ｊ　Ｓ，Ｔｈｏｍｅ　Ｋ　Ｊ，Ｂｉｇｇａｒ　Ｓ　Ｆ．Ａｐｐｌｉｅｄ　Ｏｐｔｉｃｓ，２００８，４７（３６）：６７５３．　ａ－Ｍｙｅｒｓ　Ｊ　Ｓ，Ｔｈｏｍｅ　Ｋ　Ｊ，Ｂｕｃｈａｎａｎ　Ｊ　Ｈ．Ｅａｒｔｈ　Ｏｂｓｅｒｖｉｎｇ　Ｓｙｓｔｅｍｓ　Ｘｉｉ，２００７，６６７７：Ｕ６７７０．　［２］　Ｃｚａｐｌ［３］　Ｓｃｈｍｅｃｈｔｉｇ　Ｃ，Ｓａｎｔｅｒ　Ｒ，Ｒｏｇｅｒ　Ｊ　Ｃ，ｅｔ　ａ１．Ｓｅｎｓｏｒｓ，Ｓｙｓｔｅｍｓ，ａｎｄ　Ｎｅｘｔ－Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ　Ｓａｔｅｌｌｉｔｅｓ．１９９７，３２２１：３０９．　［４］　Ａｎｄｅｒｓｏｎ　Ｎ　Ｊ，Ｃｚａｐｌａ－Ｍｙｅｒｓ　Ｊ　Ｓ．Ｅａｒｔｈ　Ｏｂｓｅｒｖｉｎｇ　Ｓｙｓｔｅｍｓ　Ｘｖｉｉｉ，２０１３，８８６６．　ｏｌａ　Ｄ　Ｘ，Ｂｒｕｅｇｇｅ　Ｃ　Ｊ，Ｇｒｏｓｓ　Ｈ　Ｎ，ｅｔ　ａ１．ＩＥＥＥ　Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ　ｏｎ　Ｇｅｏｓｃｉｅｎｃｅ　ａｎｄ　Ｒｅｍｏｔｅ　Ｓｅｎｓｉｎｇ，２００９，４７（４）：１２４４．　Ｅ　５］　Ｋｅｒ［６］　Ｃｚａｐｌａ－Ｍｙｅｒｓ　Ｊ　Ｓ，Ｔｈｏｍｅ　Ｋ　Ｊ，Ａｎｄｅｒｓｏｎ　Ｎ　Ｊ，ｅｔ　ａ１．Ｅａｒｔｈ　Ｏｂｓｅｒｖｉｎｇ　Ｓｙｓｔｅｍｓ　Ｘｉｉｉ，２０１４，７０６１．　［７］　Ｒｏｎｄｅａｕｘ　Ｇ，Ｓｔｅｖｅｎ　Ｍ　Ｄ，Ｃｌａｒｋ　Ｊ　Ａ，ｅｔ　ａ１．Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ　Ｊｏｕｒｎａ１　ｏｆ　Ｒｅｍｏｔｅ　Ｓｅｎｓｉｎｇ，１９９８，１９（１４）：２７７５．　ｔｈ　Ｎ，Ｓｃｏｔｔ　Ｋ，ｅｔ　ａ１．ＩＥＥＥ　Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ　ｏｎ　Ｇｅｏｓｃｉｅｎｃｅ　ａｎｄ　Ｒｅｍｏｔｅ　Ｓｅｎｓｉｎｇ，２００１，１：１２０９［８］　Ｔｈｏｍｅ　Ｋ，Ｓｍｉ．　ｅ　Ｓｅｎｓｉｎｇ　ｏｆ　Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ，２００１，７８（１－２）：２７．　Ｅ　９］　Ｔｈｏｍｅ　Ｋ　Ｊ．ＲｅｍｏｔＥｌＯ３　Ｃｚａｐｌａ—Ｍｙｅｒｓ　Ｊ　Ｓ，Ｌｅｉｓｓｏ　Ｎ　Ｐ，Ａｎｄｅｒｓｏｎ　Ｎ　Ｊ，ｅｔ　ａ１．Ａｌｇｏｒｉｔｈｍｓ　ａｎｄ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ　ｆｏｒ　Ｍｕｌｔｉｓｐｅｃｔｒａｌ，Ｈｙｐｅｒｓｐｅｃｔｒａｌ，ａｎｄ　Ｕｌｔｒａｓｐｅｃｔｒａｌ　Ｉｍａｇｅｒｙ　Ｘｖｉｉｉ，２０１２，８３９０．　ｎＹＰ，ＬｉｕＥＣ，ｅｔ　ａ１．Ｐｒｏｅ．ｏｆ　ＳＰＩＥ，２０１４，９２６４（０Ｖ）：ｌ＿　Ｅ１１３　ＬｉＸ，Ｙｉｅ　Ｓｐｅｃｔｒｏｒａｄｉｏｍｅｔｅｒ．２００１．　Ｅ１２３　０Ｌ７５４　Ｐｏｒｔａｂｌａ－Ｍｙｅｒｓ　Ｊ　Ｓ，Ｂｉｇｇａｒ　Ｓ　Ｆ．Ｅａｒｔｈ　Ｏｂｓｅｒｖｉｎｇ　Ｓｙｓｔｅｍｓ　Ｖｉｉｉ．Ｖｏ１．５１５１，Ｂａｒｎｅｓ　Ｗ　Ｌ，Ｅｄ．，ｅｄ，２００３．３９５．　［１３］　Ｔｈｏｍｅ　Ｋ　Ｊ，ＣｚａｐｌＥｌ４］　ＨＵ　Ｘｉｕ－ｑｉｎｇ，ＺＨＡＮＧ　Ｙｕ－ｘｉａｎｇ，ＱＩＵ　Ｋａｎｇ－ｍｕ（胡秀清，张玉香，邱康睦）．Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｒｅｍｏｔｅ　Ｓｅｎｓｉｎｇ（遥感学报），２００３，７（６）：４５８．　ｃａ１　Ｓｐｅｃｔｒａ１　Ｄｅｖｉｃｅｓ，Ｉｎｃ．（ＡＳＤ）Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ　Ｏｕｉｄｅ．１９９９．　Ｅ１５］　Ａｎａｌｙｔｉｏｎ　Ｌａｎｄ　ｏｒ　Ｕｎｄｅｒ　ｔｈｅ　ｓｅａ　ＧＥＲ　１５００．２００６．　［１６］　ＳＶＣ　Ａｕｔｏｍａｔｉｅ　Ｆｉｅｌｄ　Ｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎ　ａｎｄ　Ａｎａｌｙｓｉｓ　ｏｆ　Ｓａｔｅｌｌｉｔｅ　Ｂａｓｅｄ　ｏｎ　Ｈｙｐｅｒ－Ｓｐｅｃｔｒａｌ　Ｒａｔｉｏ　Ｒａｄｉｏｍｅｔｅｒ　ＬＩＵ　Ｅｎ－ｃｈａｏ，ＬＩ　Ｘｉｎ，ＷＥＩ　Ｗｅｉ，ＺＨＡＩ　Ｗｅｎ－ｃｈａｏ，ＺＨＡＮＧ　Ｙａｎ－ｎａ，ＺＨＥＮＧ　Ｘｉａｏ－ｂｉｎｇ　Ｋｅｙ　Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ　ｏｆ　Ｏｐｔｉｃａｌ　Ｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎ　ａｎｄ　Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚａｔｉｏｎ，Ａｎｈｕｉ　Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ　ｏｆ　Ｏｐｔｉｃｓ　ａｎｄ　Ｆｉｎｅ　Ｍｅｃｈａｎｉｃｓ，Ｃｈｉｎｅｓｅ　Ａｃａｄｅｍｙ　ｏｆ　Ｓｃｉｅｎｃｅｓ，Ｈｅｒｅｉ　２３００３１，Ｃｈｉｎａ　Ａｂｓｔｒａｃｔ　Ｗｉｔｈ　ｔｈｅ　ｄｅｍａｎｄ　ｏｆ　ｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ｏｆ　ｈｉｇｈ　ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ　ａｎｄ　ｈｉｇｈ　ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ　ｉｎ　ｔｅｒｍｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｏｐｔｉｃａｌ　ｒｅｍｏｔｅ　ｓｅｎｓｉｎｇ　ｓａｔｅｌｌｉｔｅ　ｏｆ　Ｃｈｉｎａ，ａｎｄ　ｔｈｅ　ｄｅｆｉｃｉｅｎｃｙ　ｏｆ　ｔｈｅ　ａｒｔｉｆｉｃｉａｌ　ｗｏｒｋ，ｔｈｅ　ａｕｔｏｍａｔｉｃ　ｓｙｓｔｅｍ　ｏｆ　ｈｙｐｅｒ－ｓｐｅｃｔｒａｌ　ｒａｔｉｏ　ｒａｄｉｏｍｅｔｅｒ　ｗａｓ　ｄｅｖｅｌｏｐｅｄ　ｂｙ　ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎ　ｔｈｅ　ｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎ　ｓｉｔｕａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｄｏｍｅｓｔｉｃ　ａｎｄ　ａｂｒｏａｄ　ｓａｔｅｌｌｉｔｅ，ｔｈｅｎ　ｔｈｅ　ａｕｔｏｍａｔｉｃ　ｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｓａｔｅｌｌｉｔｅ　ｓｅｎｓｏｒ　ｗａｓ　ｃａｒｒｉｅｄ　ｏｕｔ．Ａｃｃｏｒｄｉｎｇ　ｔｏ　ｔｈｅ　ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ　ｄｅｍａｎｄ　ｏｆ　ｆｉｅｌｄ　ｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｇｏａ１　ｏｆ　ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ．ｔｈｅ　ｒａｔｉｏ　ｒａｄｉｏｍｅｔｅｒ　ｗａｓ　ｄｅ—　ｓｉｇｎｅｄ　ｔｏ　ｍｅａｓｕｒｅ　ｇｌｏｂａｌ　ｓｐｅｃｔｒａｌ　ｉｒｒａｄｉａｎｃｅ　ｂｙ　ｉｎｔｅｇｒａｔｉｎｇ　ｓｐｈｅｒｅ，ａｎｄ　ｔｈｅ　ｄｉｆｆｕｓｅ　ｓｐｅｃｔｒａｌ　ｉｒｒａｄｉａｎｃｅ　ｗａｓ　ｍｅａｓｕｒｅ　ｂｙ　ｔｈｅ　ｓｈｅｌｔｅｒ，　ＳＯ　ｔｈｅ　ｄｉｆｆｕｓｅ－ｇｌｏｂａｌ　ｒａｔｉｏ　ｗａｓ　ｃａｌｃｕｌａｔｅｄ　ｂｙ　ｔｈｅｓｅ　ｄａｔａ．Ｓｉｍｕｌｔａｎｅｉｔｙ　ｔｈｅ　ｇｒｏｕｎｄ　ｒａｄｉａｔｉｏｎ　ｗａｓ　ｍｅａｓｕｒｅｄ　ｗｉｔｈ　ｒａｄｉｏｍｅｔｅｒ　ｏｐｔｉｃａｌ－　ｌｅｎｓ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ａｕｔｏｍａｔｉｃ　ｏｂｓｅｒｖａｔｉｏｎ　ｏｆ　ａｔｍｏｓｐｈｅｒｉｃ　ａｎｄ　ｓｕｒｆａｃｅ　ｒａｄｉａｔｉｏｎ　ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ　ｗａｓ　ａｃｈｉｅｖｅｄ，Ｉｎ　ａｄｄｉｔｉｏｎ，ｔｈｅ　ｄａｔａ　ｐｒｅ－　ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　ｏｆ　ｒｅａｌ－ｔｉｍｅ　ａｎｄ　ｒｅｍｏｔｅ　ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ　ｗｅｒｅ　ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｓｙｓｔｅｒｒａ　Ｗｉｔｈ　ｔｈｅ　ｆｉｅｌｄ　ｔｅｓｔ　ｏｎ　ｔｈｅ　Ｄｕｎｈｕａｎｇ　ｒａｄｉｏｍｅｔｒｉｃ　ｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎ　ｓｉｔｅｓ　ｉｎ　２０１５，ｔｈｅ　ｒａｄｉｏｍｅｔｅｒ　ｗｏｒｋｅｄ　ｉｎ　ａｎ　ｉｄｅａｌ　ｗａｙ。ａｎｄ　ｔｈｅ　ａｔｍｏｓｐｈｅｒｉｃ　ｏｐｔｉｃａ１　ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ　ａｎｄ　ｓｕｒｆａｃｅ　ｒｅｆｌｅｃｔａｎｃｅ　ｄａｔａ　ｗｅｒｅ　ａｃｑｕｉｒｅｄ，ｗｈｉｃｈ　ｓｕｐｐｏｒｔ　ｔｈｅ　ｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｓａｔｅｌｌｉｔｅ　ｓｅｎｓｏｒ，Ｔｈｅ　ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ　ｗｉｔｈ　ｔｈｅ　ｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌ　ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ　ｗａｓ　ｃａｒ—　ｒｉｅｄ，ｔｈｅ　ｒｅｌａｔｉｖｅ　ｄｅｖｉａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｓｕｒｆａｅｅ　ｒｅｆｌｅｃｔａｎｃｅ　ｉｓ　Ｉｅｓｓ　ｔｈａｎ　５　，ａｎｄ　ｔｈｅ　ａｂｓｏｌｕｔｅ　ｄｅｖｉａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｔｈｅ　ａｔｍｏｓｐｈｅｒｉｃ　ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ　ｉｓ　１ｅｓｓ　ｔｈａｎ　５　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｄｉｆｆｕｓｅ　ｒａｔｉｏ　ｉｓ　ｌｅｓｓ　ｔｈａｎ　０．０１５　．Ａｃｃｏｒｄｉｎｇ　ｔｏ　ｔｈｅ　ｍｅａｓｕｒｅｄ　ｄａｔａ　ａｎｄ　ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ｉｒｒａｄｉａｎｃｅ－ｂａｓｅｄ　ｍｅｔｈｏｄ，　ｔｈｅ　ｆｉｅｌｄ　ｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎ　ａｐｐｌｉｅｄ　ｔｏ　ｔｈｅ　ｂａｎｄ　１～５　ｏｆ　Ａｑｕａ　ＭＯＤＩＳ，ｔｈｅ　ｒｅｌａｔｉｖｅ　ｄｅｖｉａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｂａｎｄ　１～４　ｉｓ　１ｅｓｓ　ｔｈａｎ　１　ｗｈｉｌｅ　ｔｈｅ　ｂａｎｄ　５７．２４　，ｓｏ　ｔｈｅ　ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔ　ｏｆ　ｔｈｅ　ａｕｔｏｍａｔｉｃ　ｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｓａｔｅｌｌｉｔｅ　ｓｅｎｓｏｒ　ｗａｓ　ｓａｔｉｓｆｉｅｄ　ｐｒｅｌｉｍｉａｒｉｎｌｙ．　Ｋｅｙｗｏｒｄｓ　Ｒｅｍｏｔｅ　ｓｅｎｓｉｎｇ　ｓａｔｅｌｌｉｔｅ；Ａｕｔｏｍａｔｉｃ　ｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎ；Ｈｙｐｅｒ－ｓｐｅｃｔｒａｌ　ｒａｄｉｏｍｅｔｅｒ；Ａｔｍｏｓｐｈｅｒｉｃ　ｏｐｔｉｃａｌ　ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ；　Ｓｕｒｆａｃｅ　ｒｅｆｌｅｃｔａｎｃｅ　（Ｒｅｃｅｉｖｅｄ　Ｎｏｖ．９，２０１５；ａｃｃｅｐｔｅｄ　Ａｐｒ．９，２０１６）