【儀表網(wǎng) 儀表研發(fā)】衛(wèi)星遙感器在軌運(yùn)行期間，除了利用星載黑體進(jìn)行在軌輻射定標(biāo)外，還需定期開展野外輻射校正場的替代定標(biāo)工作。目前我國在野外輻射校正場的替代定標(biāo)主要以人工現(xiàn)場測量的方式進(jìn)行，所選取的輻射定標(biāo)場一般為地物特征單一的偏遠(yuǎn)地區(qū)，外場定標(biāo)頻次較低(1~2次/年)，難以準(zhǔn)確反映衛(wèi)星載荷的性能變化并對其及時(shí)進(jìn)行校正。如何提高衛(wèi)星遙感器外場定標(biāo)的頻次和時(shí)效性，保證分析遙感器衰變的有效數(shù)據(jù)量，對提高衛(wèi)星遙感器的外場定標(biāo)精度具有重要意義。
 

　　根據(jù)衛(wèi)星遙感器的高頻次外場定標(biāo)需求，結(jié)合熱紅外波段衛(wèi)星遙感器的發(fā)展趨勢，中國計(jì)量科學(xué)研究院紅外遙感領(lǐng)域計(jì)量創(chuàng)新研究團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)并研制了具備自動化觀測能力的多通道自校準(zhǔn)熱紅外輻射計(jì)(Multi-channel Self-calibration Thermal Infrared Radiometer，MSTIR)，用于外場地表光譜輻亮度和輻亮度溫度的自動化長期觀測。將獲取的觀測結(jié)果結(jié)合地表溫度和發(fā)射率分離算法，可得到地表的光譜發(fā)射率數(shù)據(jù)和真實(shí)溫度，為衛(wèi)星遙感器的外場定標(biāo)實(shí)驗(yàn)提供數(shù)據(jù)支撐。該研究成果已發(fā)表于《計(jì)量科學(xué)與技術(shù)-中國計(jì)量科學(xué)研究院專刊(2022)》。
 

　　亮點(diǎn)創(chuàng)新
 

　　提出將雙溫區(qū)高精度黑體與鍍金反射鏡相結(jié)合的定標(biāo)方式，實(shí)現(xiàn)了野外多通道熱紅外輻射計(jì)的高頻次自校準(zhǔn)，保障了測量量值的高精度和可溯源性。
 

　　利用前置45°鍍金反射鏡旋轉(zhuǎn)的方式測量幾乎同一時(shí)刻的地表輻亮度和大氣下行輻亮度，減少了測量步驟，保證了測量數(shù)據(jù)的時(shí)效性。
 

　　研制的多通道自校準(zhǔn)熱紅外輻射計(jì)，支持長時(shí)間無人值守的自動化運(yùn)行，兼具遠(yuǎn)程操控和測量數(shù)據(jù)遠(yuǎn)距離無線傳輸?shù)奶攸c(diǎn)，使用更加便捷。
 

　　主要成果
 

　　(1)設(shè)計(jì)并研制了具備自動化觀測能力的多通道自校準(zhǔn)熱紅外輻射計(jì)，用于外場地表輻射亮度和大氣下行輻射亮度的自動化測量，配備了高/低溫黑體可實(shí)現(xiàn)對內(nèi)部探測系統(tǒng)的實(shí)時(shí)校準(zhǔn)，保證外場長期測量精度和量值可溯源性。根據(jù)星地光譜匹配要求，在8 ~ 14 μm光譜范圍內(nèi)適配了四個(gè)光譜通道。
 

　　(2)利用高精度黑體輻射定標(biāo)源，完成了MSTIR的實(shí)驗(yàn)室定標(biāo)，定標(biāo)后的MSTIR可用于測量目標(biāo)的實(shí)際通道輻射亮度。
 

　　(3)為檢驗(yàn)MSTIR在外場應(yīng)用時(shí)的性能，在青海格爾木開展了為期兩天的場地紅外特性測量實(shí)驗(yàn)，選取的地表類型為戈壁，得到了四個(gè)紅外光譜通道的地表及大氣下行輻亮度結(jié)果。
 

　　(4)利用外場實(shí)測的地表及大氣下行輻亮度結(jié)果，結(jié)合多通道溫度與發(fā)射率分離算法(MTES)進(jìn)行反演計(jì)算，獲取場地的通道發(fā)射率和真實(shí)溫度值如圖2所示，該結(jié)果可用于計(jì)算衛(wèi)星遙感器入瞳處輻亮度。
 

此項(xiàng)研究得到了國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃(2018YFB050480302)的支持。
 

　　團(tuán)隊(duì)介紹
 

　　中國計(jì)量科學(xué)研究院紅外遙感領(lǐng)域計(jì)量創(chuàng)新研究團(tuán)隊(duì)，在紅外遙感計(jì)量技術(shù)和新型紅外遙感載荷定標(biāo)技術(shù)等相關(guān)領(lǐng)域開展研究，團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人為郝小鵬研究員。
 

　　在實(shí)驗(yàn)室定標(biāo)方面，建立了我國真空低背景紅外高光譜亮溫標(biāo)準(zhǔn)裝置(VRTSF)，為FY-3、FY-4、GF-5、資源和海洋系列衛(wèi)星紅外遙感載荷開展了大量的計(jì)量校準(zhǔn)服務(wù)，支撐了我國航天遙感技術(shù)高定量化的發(fā)展；
 

　　在星上定標(biāo)方面，承擔(dān)了風(fēng)云三號05星高光譜大氣成像儀、中分辨光譜儀等在內(nèi)的多個(gè)型號任務(wù)的空間黑體輻射源的研制，保證了我國高定量化紅外載荷的高精度定標(biāo)要求；
 

　　在外場定標(biāo)方面，研制了多種外場觀測設(shè)備，如地/水表面紅外輻射測溫儀、水體剖面溫度測量儀和多通道自校準(zhǔn)熱紅外輻射計(jì)，經(jīng)過不斷改進(jìn)優(yōu)化，已形成多代產(chǎn)品，為熱紅外波段衛(wèi)星載荷的外場定標(biāo)實(shí)驗(yàn)提供數(shù)據(jù)支撐。