星载高光谱成像仪数据地面预处理系统设计

环境与灾害监测预报小卫星星座A星(简称环境-1A卫星,HJ-1A)上搭载的高光谱成像仪(HSI)是我国第一个对地成像的干涉成像光谱仪,具有多谱段、高光谱分辨率的优点.针对高光谱成像仪的特点,设计了星载高光谱成像仪数据地面预处理系统.该系统由产品生产、质量检测和定标处理单元组成,集成了高光谱成像仪数据完整性处理、背景处理...     

欧洲极轨平台上的中分辨率成像光谱仪

本文描述了中分辨率成像光谱仪(MERIS)的设计。该仪器已被选为计划于1997年发射的欧洲极轨平台上的一个核心仪器。其光谱覆盖范围为400nm到1050nm,覆盖区宽度为1500km,光谱分辨率为1.5nm,空间分辨率为260m。此仪器主要用于海洋、陆地和大气方面的研究。     

全谱段光谱成像仪系统设计及实现

全谱段光谱成像仪是"高分五号"卫星上的一个重要的对地观测有效载荷,具有谱段多、空间分辨率高、辐射定标精度高的特点。载荷设计寿命8年,以60km幅宽、推扫成像方式,获取地球表面0.45~12.5μm谱段范围的辐射数据。可见近红外短波谱段(B1-B6)星下点空间分辨率20m,绝对辐射定标精度5%;中长波红外谱段(B7-B12)星下点空间分辨率40m,绝对辐射定标精度1K(300K时)。该载荷集成度高、技术指标先进,使中国多光谱光学遥感器在谱段数量、空间分辨率、辐射分辨率和辐射定标精度上都有了大幅提升。文章对载荷的方案、技术特点和先进性等进行了介绍,并对后续的应用方向进行了展望。     

光学遥感器星上定标的新进展

文中简要阐述了光学遥感器星上定标的重要性,分析了光学遥感器星上定标的现状,重点介绍了增强型主题绘图仪(ETM)、中分辨率成像光谱仪(MODIS-N)、中分辨率成像光谱仪(MERIS)、可见/红外成像辐射计(VIRI)和红外多光谱扫描仪(IRMSS)等几个光学遥感器上的几种新的、典型的星上定标系统。最后,对星上定标的发展趋势进行了概括。     

高光谱观测卫星及应用前景

介绍了我国高分辨率对地观测系统重大专项中第一颗实现高光谱分辨率观测的高光谱观测卫星(GF-5)卫星及其应用前景。该卫星设计运行于高度705km的太阳同步轨道,装载可见短波红外高光谱相机、全谱段光谱成像仪、大气主要温室气体监测仪、大气痕量气体差分吸收光谱仪、大气气溶胶多角度偏振探测仪、大气环境红外甚高光谱分辨率探测仪共6台有效载荷。卫星的光谱分辨率高且谱段全,具备高光谱与多光谱对地成像、大气掩星与天底观测、大气多角度偏振探测、海洋耀斑观测等多种观测模式,获取从紫外至长波红外(0.24~13.3μm)高光谱分辨率遥感数据;数据辐射分辨率高,载荷的光谱分辨率最高0.03cm-1,具备在轨定标功能,绝对辐射定标精度优于5%,光谱定标精度最高0.008cm-1;长波红外空间分辨率高;高码速率数传;高可靠长寿命设计。卫星入轨后将在环境综合监测、国土资源调查和气候变化研究等方面发挥重要作用。其典型应用有陆表环境综合观测、陆表局地高温及城市热岛效应监测、矿物填图、大气成分全球遥感监测和大气污染气体监测等。     

印度第二代遥感卫星

IRS-1C/1D是印度空间研究组织研制的印度第二代遥感卫星,与第一代遥感卫星比较,不仅分辨率有所提高,而且还增加了遥感成像仪种类和扩大了光谱段。IRS-1C/1D卫星质量约为1250kg,它们携带的全色成像仪、多光谱成像仪和宽视场成像仪的分辨率分别可达到6m、23.6m和188m。文中对这种卫星的平台和有效载荷结构作了简要介绍。     

大气环境红外甚高光谱分辨率探测仪设计与实现

GF-5卫星的大气环境红外甚高光谱分辨率探测仪是中国目前光谱分辨率最高的红外超光谱探测载荷,它基于时间调制傅里叶变换光谱探测技术,通过太阳掩星观测方式在750~4 160cm–1(2.4~13.3μm)光谱范围内,实现光谱分辨率0.03cm–1的大气透射光谱探测。该载荷的两大技术特点和难点是高光谱分辨率和自主精密太阳跟踪,采用大光程差摆臂角镜傅里叶变换光谱仪实现了红外宽谱段、高分辨率光谱探测,研制了图像反馈太阳跟踪装置实现在轨自主精密太阳跟踪。文章回顾了该载荷的系统设计、关键技术及实现情况,给出了地面测试与试验结果,可为同类载荷研制提供参考。     

航空侦察中使用离轴3镜式反射光学元件的多光谱传感器

文章描述了地基多光谱传感器的设计与试验,该传感器使用离轴3镜反射光学元件作为成像光学元件,使用分光镜划分谱段。离轴3镜光学元件可在宽视场范围内提供一个光谱范围宽、空间分辨率高的无遮挡视场。3镜式像散透镜由2个非球面镜和一个球面镜组成,设计构成远心焦平面。分光镜将光谱范围划分为3个可见光谱段、1个近红外谱段、1个中波红外谱段、1个长波红外谱段。中继光学元件用于调整红外放大系数。CCD探测器上具有10000个元件用于可见光和近红外谱段,碲镉汞(HgCdTe)线列上具有960个元件用于中波红外和长波红外谱段。 试验结果表明这种多光谱传感器达到了设计目标,具有宽的光谱谱段(0.4～10μm),可见光、近红外谱段视场为5.7°时的空间分辨率为10μrad,在中波红外、长波红外谱段视场为5.7°时的空间分辨率为100μrad。所有谱段在尼奎斯特频率时视场中心总的MTF高于0.3。     

印度太空研究组织(ISRO)设计GEO成像卫星

据报道,印度太空研究组织(ISRO)正在设计一颗地球同步轨道(GEO)成像卫星(Gisat)。该卫星将携带一个具有多光谱(可见光谱、近红外光谱、热光谱)、多分辨率(50m到1.5km)成像设备的GEO成像仪,定位于36 000km地球同步轨道位置。     

印度第二代遥感卫星

ＩＲＳ－１Ｃ／１Ｄ是印度空间研究组织研制的印度第二代遥感卫星，与第一代遥感卫星比较，不仅分辨率有所提高，而且还增加了遥感成像仪种类和扩大了光谱段。ＩＲＳ－１Ｃ／‘１Ｄ卫星质量约为１２５０ｋｇ，它们携带的全色成像仪、多光谱成像仪和宽视场成像仪的分辨率分别可达到６ｍ、２３．６ｍ、和１８８ｍ。文中对这种卫星的平台和有效载荷结构作了简要介绍。     

超光谱成像仪的实验室定标

星载超光谱成像仪是一种空间调制型干涉光谱成像仪,文章研究了一套适用于干涉成像光谱仪、具有一定精度的实验室定标方法,满足了超光谱成像仪的实验室定标要求。采用激光光源进行光谱定标,光谱定标精度优于2nm。用远距点光源光路进行CCD探测器像元响应不均匀性修正,并进一步用天空背景光或均匀平行光进行全系统光能传输不均匀修正,实现了干涉图平场,相对定标精度达到2.46%。采用太阳模拟光源和均匀平行光路,用光谱辐射度计（ASD）实现标准辐射亮度的传递进行光谱辐射度定标,绝对定标精度达到8.21%。     

新一代航天侦察遥感设备：成像光谱仪

随着探测技术,信息记录技术,计算机技术,以及图像处理技术等现代科学技术的发展,一种新的航天侦察遥感技术设备——成像光谱仪,正跃跃欲试。 成像光谱技术是集成像技术与光谱技术于一体的一种新的综合性的探测技术,成像光谱仪是成像仪和光谱仪相结合的产物。然而,成像技术和光谱技术是两种性质和范筹不同的技术,成像仪和光谱仪是两种性质不同的遥感仪器。前者以获取目标物的空间影像为目的,后者则为了获得目标物体的物理特性。70年代     

FY-3气象卫星中分辨率光谱成像仪结构仿真分析

用ANSYS软件仿真分析了风云三号（FY-3）气象卫星中分辨率光谱成像仪的结构。根据建立的成像仪有限元模型,进行了静力学、模态和谱分析,给出了X、Y、Z向加速度载荷下消旋机构的应力和变形、1-20阶模态频率,以及各向正弦振动谱作用下各部件的应力和变形。结果表明：有限元法与实验数据基本吻合,可用于成像仪设计的优化。     

高分五号卫星

正高分五号(GF-5)卫星于2018年5月9日在太原卫星发射中心成功发射。GF-5卫星运行在平均轨道高度705km、倾角98.2o的太阳同步轨道,发射质量约2800kg,整星功率1700W,设计寿命为8年。GF-5卫星配置有6台先进有效载荷,观测谱段覆盖紫外至长波红外,包括:大气环境红外甚高光谱分辨探测仪、大气痕量气体差分吸收光谱仪、全谱段光谱成像仪、大气主要温室     

基于暗目标法的Landsat-8 OLI数据气溶胶光学厚度反演

准确地估算地表反射率是利用遥感数据反演气溶胶光学厚度的关键。针对暗目标法难以构建有效的地表反射率估算模型,依据中分辨率成像光谱仪气溶胶C005产品反演算法的地表反射率估算模型,通过分析地物波谱库中典型植被的波谱信息,结合遥感器的光谱响应函数和谱段设置,尝试构建陆地卫星8号陆地成像仪的地表反射率估算模型。模型验证利用阈值法确定暗目标,通过6S大气辐射传输模型构建查找表从陆地卫星8号陆地成像仪数据反演北京地区气溶胶光学厚度,将反演结果与AERONET站点观测值进行对比验证和误差分析。结果表明:使用该地表反射率估算模型得到的长时间序列反演值与AERONET站点的地面观测值一致性较好,70%左右的数据位于预期误差线内,反演结果满足精度需求。利用该地表反射率估算模型能够有效的反演出气溶胶光学厚度,促进陆地卫星8号在地表参数反演中的定量化应用。     

星载高光谱成像仪在轨偏航定标方法

高光谱成像仪以其纳米级光谱分辨率可同时获取地物的图像和光谱信息,辐射定标的精度是其定量化应用的关键环节,而偏航定标降低了对定标场地的选择要求,为高光谱成像仪在轨高频次定标提供了支撑。文章提出一种基于卫星平台90°偏航机动的高光谱成像仪在轨偏航定标方法,包括偏航数据的获取及数据处理、分析方法。基于资源一号02D卫星在轨数据对此方法进行了验证,结果表明:该方法对高光谱成像仪的相对辐射校正具有良好的效果,探测器所有像元相对辐射定标精度可达1%,原始图像中的条纹噪声得到很好去除。文章提出的方法可以实现高光谱成像仪的高频次、全视场相对辐射校正,为后续高光谱数据的定量化应用打下基础。     

航空侦察中使用离轴3镜式反射光学元件的多光谱传感器

文章描述了地基多光谱传感器的设计与试验，该传感器使用离轴３镜反射光学元件作为成像光学元件，使用分光镜划分谱段。离轴３镜光学元件可在宽视场范围内提供一个光谱范围宽、空间分辨率的无遮挡现场。３镜式像散透镜由２个非球面镜和一个球面镜组成，设计构成远心焦平面。分光镜将光谱范围划分为３个可见光谱段、１个近红外谱段、１个中波红外谱段、１个长波红外谱段。中继光学元件用于调整红外放大系数。ＣＣＤ探测器上具有１００     

轻小型高光谱成像仪前置望远系统设计

轻小型、高分辨率已经成为高光谱成像仪的发展趋势。文章基于Offner型光谱成像系统的结构特点,分析了高光谱成像仪前置望远系统的设计特殊性,利用同轴反射系统的几何光学理论求解方法,给出了一种长焦距、大视场的高光谱成像仪前置望远离轴三反远心系统的设计思路和设计结果,光学系统焦距2 500 mm,视场角达到12°。分析表明,该设计在奈奎斯特频率71.4线对/mm处调制传递函数接近衍射极限,结构紧凑,不仅适用于Offner型光谱仪前置望远光学系统,还可用于其它大视场远心光学系统。     

台湾对地成像卫星

台湾中华卫星 2号是一颗分辨率为 2 m的数字传输型对地成像卫星。据称该卫星主要任务是通过近实时成像观测和监视台湾及其周围海域自然资源 ,但实际上是一颗针对祖国大陆的军事侦察卫星。中华卫星 2号载有主光电成像仪和高空闪电成像仪。星载主相机以 2 m分辨率拍摄全色图像 ,以 8m分辨率拍摄多谱段图像 ,成像带宽 2 4km。卫星每日绕地球飞行 1 4圈 ,每天飞经台湾两次。第一次为上午 1 0时 ,可拍摄台湾 8分钟 ,第二次为晚上 1 0时 ,可下载图像资料。在此之前 ,为从太空获取祖国大陆的军事情报 ,台湾购国外商业卫星图像情报和租用国外商用卫…     

中分辨率成像光谱仪焦平面设计方案设想

文中就中分辨率成像光谱仪的焦平面设计进行了分析，根据中分辨率成像光谱仪的谱段配置，微型组合滤光片研制难度，辐照分痃率，空间分辩率等具体情况，提出了详细的焦平面设想。