目標光源差異對陣列式光譜輻射計測量的影響及紫外雜散輻射修正研究

李 玲, 吳志峰, 王彥飛, 代彩紅

中國計量科學研究院光學與激光計量研究所, 北京 100029

引 言

對地觀測技術作為研究空間環境生態系統的重要手段[1]，通過測量地球系統的光譜輻射度、反射率等物理量，反演計算地表碳水循環和云層覆蓋率等信息[2-4]。無論星上在軌遙感器還是地面同步觀測設備，全面、高質量的光譜輻射度定標是獲得有效遙感觀測數據的必要前提[5]。陣列式光譜輻射計因機械結構緊湊，以及全波段數據的快速采集，廣泛應用于空間對地觀測和遙感技術等領域[6-7]。然而，陣列式光譜輻射計內部元件在設計加工中，會出現由光柵刻槽精度誤差、光學元件反射等原因造成的雜散輻射，嚴重影響光譜輻射度測量的準確性。

另一方面，外場光譜輻射計的目標光源是地表太陽輻射，其光譜分布與實驗室的定標光源[8](光譜輻射照度標準燈)存在較大差異。實驗室測的紫外雜散輻射比例不能直接應用于外場雜散輻射修正。因此，光譜輻射計的高精度雜散輻射修正，是地基驗證場光譜輻射測量儀器獲得真實可靠遙感數據的重要前提。

圖1 實驗室定標光源與地基驗證場的光譜輻射亮度測量結果

Fig.1Theradiancemeasurementresultsofcalibrationlampinlaboratoryandsolarradianceinground-basedsite

1 光譜輻射計紫外雜散輻射測量

1.1 實驗

為研究光譜輻射計紫外雜散輻射性能，本文選取多種典型的光譜輻射計進行實驗，包括：AvaSpec-ULS2048(Avantes)，Maya2000 Pro(Ocean Optics)，HAAS-2000(Everfine Corp.)，BLACK-Comet C-50(StellarNet)，CR280(Colorimetry Research)，PSR+3500(Spectral Evolution)，和HR-1024i(SVC)。每臺光譜輻射計定標后測量光譜輻射照度(Ec)或光譜輻射亮度(Lc)，再在光路中增加截止濾光片(450 nm前截止)，并保持……