星载EMI在轨光谱定标方法研究

王歆远,司福祺,赵敏杰,周海金,江宇,汪世美

(1中国科学院合肥物质科学研究院安徽光学精密机械研究所,中国科学院环境光学与技术重点实验室,安徽 合肥 230031;2中国科学技术大学,安徽 合肥 230036)

0 引言

星载大气痕量气体差分吸收光谱仪(EMI)搭载于高分五号卫星,于2018年5月9日成功发射,可用于获取紫外可见波段的高光谱遥感数据,以及定量监测全球痕量气体的变化、分布、及运输过程[1]。EMI与已发射的GOME-2、OMI和TROPOMI类似,是一种差分吸收光谱仪(DOAS),其包含四个光谱通道,即紫外1(UV1:240～315 nm)、紫外 2(UV2:311～403 nm)通道及可见 1(VIS1:401～550 nm)、可见 2(VIS2:545～710 nm)通道,覆盖了240～710 nm的光谱范围,其光谱分辨率为0.3～0.5 nm,光谱定标精度优于0.05 nm。在紫外通道上,其空间维上包含1024个传感器,光谱维上包含1072个传感器;可见通道上,其空间维上包含576个传感器,光谱维上包含1286个传感器。其中空间维上不同的探测器对应不同的视场角,通常以“行”区分,中心行即为天底观测,边缘行分别对应±57°视场角,其天底空间分辨率在紫外通道为13 km×8 km,可见通道为13 km×12 km(空间维合并行数为4行)。此外,EMI从南极移动向北极会包含1471幅图像。

载荷在发射升空后,会受到诸多因素影响,例如温度、压强以及震动等,探测器中心波长会产生波长漂移现象,光谱分辨率也会发生变化。并且,由于光谱仪空间维方向上探测视场较大,被测目标成像于探测器焦平面时,会产生光谱弯曲现象,因此需要对其在轨光谱性能进行分析[2]。星上光谱定标方法主要分为以下两种:一是装配具有标准发射线的标准灯,通过标准灯发射线位置的变化来确定仪器的波长漂移。……