紫外高光谱廓线探测仪遥感信息定量化研究

发布时间：2017-12-09 09:21

  本文关键词：紫外高光谱廓线探测仪遥感信息定量化研究

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【摘要】：开展遥感信息定量化研究已经成为空间大气遥感仪器深化应用的重要标志,也是空间大气遥感应用的关键所在。高精度的定量化遥感信息对全球气候变化和全球大气环境监测等应用研究具有重要意义,是衔接大气环境状况和遥感仪器探测信息的重要内容,能够反映空间大气遥感仪器的性能及特点。星载遥感器的遥感信息定量化研究是充分利用遥感仪器对大气痕量气体高精度探测的必要保障。本文所研究的紫外高光谱廓线探测仪是国内首台紫外多模式星载成像探测仪,与传统大气遥感仪器相比,它不仅具备传统天底探测、临边探测以及掩日/月探测能力,更重要的是可对同区域完成天底/临边交替探测。为实现紫外高光谱廓线探测仪的深化应用,本文结合仪器特点,开展了紫外高光谱廓线探测仪的遥感信息定量化研究,主要包括对地多源探测技术研究,多源遥感信息的定量化实现,以及紫外高光谱廓线探测仪的在轨监测研究。其中,对地多源探测技术是紫外高光谱廓线探测仪实现多模式探测的关键,也是获取多源遥感信息的必要前提。紫外高光谱廓线探测仪采用双扫描镜双单色仪结构,通过扫描镜系统实现对地多源探测。首先完成扫描系统关键参数计算以实现传统探测模式。然后重点研究了遥感仪器的在轨天底/临边交替探测方法,其要求紫外高光谱廓线探测仪天底临边交替探测遥感信息实现同区域严格匹配,是多源探测技术的难点。根据载荷运控模式、卫星运行轨道和地球自转等,建立交替探测数学模型,通过Matlab计算及STK(Satellite Tool Kit)仿真研究了天底/临边交替探测匹配方案,确定了天底临边同区域严格匹配方法,并完成误差分析,为紫外多模式星载探测仪在轨应用提供了坚实的理论基础。紫外高光谱廓线探测仪的多源探测获取的目标信号需要完成定量转化,即多源遥感信息的定量化实现。建立遥感器输出信号和目标辐射值间的链路关系,是紫外高光谱廓线探测仪遥感信息定量化研究的关键内容。深入分析了遥感信息定量化链路中各项误差源,确定了遥感信息定量化实现相应的各修正因子如暗信号、非线性、偏振修正因子、遥感器辐亮度响应度等。通过理论分析和实验验证建立了各修正因子的测量方案和计算方法,重点研究了遥感器天底探测、临边探测偏振修正因子计算并完成误差分析。结合紫外高光谱探测仪多模式、双扫描镜的结构特点建立遥感器辐亮度响应度定标方案,完成遥感器辐亮度响应度定标及不确定度分析。最后完成遥感信息定量化链路的精度分析。为了实现遥感信息科学性及在轨工作期间长期有效性,最后研究了遥感器在轨监测方案。介绍了紫外高光谱廓线探测仪星上定标系统,完成在轨辐射定标方案可行性分析以及相关算法研究,实现遥感器的在轨监测。经过上述研究内容完成了紫外高光谱廓线探测仪多源遥感信息的探测、处理及在轨准确性、长期有效性监测,系统地实现了紫外多模式星载探测仪遥感信息的高精度获取,为我国大气痕量气体探测技术的进一步应用提供了重要技术基础。紫外高光谱廓线探测仪是遥感信息多样化需求发展的必要产品,也是我国大气遥感技术发展的一个重要标志。它填补了国内紫外多模式星载探测仪的空白。
【学位授予单位】：中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所)
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TP79

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本文编号：1269878