星载大气痕量气体差分吸收光谱仪地面数据定标软件研制

发布时间：2020-07-15 23:13

【摘要】：星载大气成像光谱仪采用图谱合一的方式获取地球空间地理信息,在地貌勘察、自然灾害、天气预测、环境监测甚至军事等方面都有着非常重要的应用。星载大气痕量气体差分吸收光谱仪(Environmental Trace Gases Monitoring Instrument,简称EMI)是一种用于探测紫外可见波段光谱信息的光学遥感仪器,光谱分辨率小于0.5nm,具有114°大视场,探测波段为240～710nm,主要用来监测大气中痕量气体分布与变化。为获取EMI的光谱、辐射响应特性,需要对其进行地面定标测试。地面定标有两个方面,首先是光谱定标,其次是辐射定标。光谱定标包括探测像元中心波长标定和光谱分辨率两个方面,其中波长标定采用特征谱线法,将特征谱线和像元位置进行配对,然后进行多项式拟合以得到EMI光谱定标方程,进而确定每个探测像元的中心波长;对特征谱线进行拟合,拟合得到的半高宽可确定EMI光谱分辨率,特征谱线的拟合采用了 Gauss、Lorentz和Voigt模型。结果表明Gauss函数波形可作为EMI狭缝函数的模型。辐射定标有绝对辐射定标和相对辐射定标。介绍了绝对辐射定标、相对辐射定标的基本方法。为实现EMI地面大量光谱定标、辐射定标数据快速的自动化处理,需要开发相应的地面数据定标处理软件。基于此,本论文完成了 EMI地面数据定标软件的研制开发:软件采用C++编程语言,使用微软平台下的MFC(Microsoft Foundation Classes)应用程序框架开发,软件框架包括EMI定标数据显示功能和定标功能,以灰度图、目录树、光谱维、空间维等方式显示EMI定标数据,以对话框交互方式实现定标处理。对于光谱定标功能,能够实现自动寻峰处理,完成特征峰-像元配对处理,然后基于最小二乘法多项式拟合获取光谱定标方程。辐射定标时,能够自动识别分视场有效数据段,提取各个分视场有效数据,拼接成全视场数据图像。利用软件显示EMI定标数据,并对定标数据进行处理,对处理结果进行分析,结果表明软件运行良好,操作便利,数据可靠,能够快速完成光谱定标和辐射定标。论文最后对EMI地面数据定标做了总结和展望,并提出了一些需要改进的不足之处。
【学位授予单位】：中国科学技术大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：V447
【图文】：

示意图,级数,一级,数据

ＴＮＯ－Ｔｒｏ负责ＧＯＭＥ的地面定标和在轨定标。定标的目的是确定各种仪器特逡逑性，以便将ＧＯＭＥ在轨原始数据转换成一级数据（例如用波长表示的大气辐射、逡逑太阳辐照度以及大气反照率的函数）。图１．邋１展示了将原始数据处理成物理参数逡逑和其他修正产品。起始有每个像元的原始数据和来自于ＰＭＤ邋（Ｐｏｌａｒｉｓａｔｉｏｎ逡逑Ｍｉｎｉｔｏｒｉｎｇ邋Ｄｅｖｉｃｅ）的信号。经过适当的波长标定可以将参数转换成与波长有逡逑关的物理量。经过适当的偏振校正，仪器的偏振特性的影响会被去除。经过偏振逡逑校正和波长标定的数据可以进一步转换成两个不同的一级数据产品：逡逑（ａ）

第１章引言１．邋２到图１．邋５是ＧＯＭＥ飞行前对上述定标项的定标结果［５］。图１．邋２是ＧＯ的ＢＲＤＦ。此装置的ＢＲＤＦ包括铝漫射板ＢＲＤＦ，太阳镜特性，另一个镜图１．邋３是ＧＯＭＥ对Ｓ偏振光和Ｐ偏振光辐射响应的比例图，阐释了偏振要性。图１．邋４是ＧＯＭＥ的辐射响应。在整个波长范围内都清晰可见的是，表现为叠加在宽带特征上的正弦结构。在４５０ｎｍ附近，响应函数中二向色特征。７１０邋ｒａｎ附近的尖峰是一个光栅特征，称为“Ｗｏｏｄｓ邋ａｎｏｍａｌｙ是ＧＯＭＥ波长定标，测量了邋ＧＯＭＥ在轨空心阴极定标灯的输出。挑选光谱定面阵探测器上每一个位置所对应的波长，精确度大约１／２５个像元［６］。逡逑０．１６邋［逦逦逡逑

偏振定标

【参考文献】