[發(fā)明專利]一種非同溫條件下的發(fā)射率測(cè)量方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011021672.2
• 申請(qǐng)日: 2020-09-25
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112146765A
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-12-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 杜永明;曹彪;歷華;卞尊健;肖青;柳欽火
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院空天信息創(chuàng)新研究院
• 主分類號(hào): G01J5/00
• 分類號(hào): G01J5/00;G01J5/52
• 代理公司: 北京志霖恒遠(yuǎn)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11435
• 代理人: 宋玲玲

本發(fā)明公開(kāi)了一種非同溫條件下的發(fā)射率測(cè)量方法，具體包括以下三個(gè)步驟：紅外光譜測(cè)量、基于滑動(dòng)窗口的發(fā)射率計(jì)算方法和合成多段發(fā)射率曲線。本發(fā)明提供了一種非同溫發(fā)射率測(cè)量和計(jì)算方法，本發(fā)明使用一定寬度的滑動(dòng)窗口對(duì)光譜數(shù)據(jù)分別進(jìn)行循環(huán)處理計(jì)算滑動(dòng)窗口內(nèi)的發(fā)射率，通過(guò)滑動(dòng)窗口的設(shè)定，避免非同溫引起的光譜偏差，降低了發(fā)射率估算誤差；并且本發(fā)明通過(guò)滑動(dòng)窗口，實(shí)現(xiàn)對(duì)光譜偏差的抑制，提高了發(fā)射率的估算精度；本發(fā)明可實(shí)現(xiàn)對(duì)非同溫自然地表發(fā)射率的高精度測(cè)量，具有較好的應(yīng)用價(jià)值。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種發(fā)射率測(cè)量方法，屬于遙感技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種非同溫條件下的發(fā)射率測(cè)量方法。

背景技術(shù)

發(fā)射率的測(cè)量一直是熱紅外定量遙感關(guān)注的研究熱點(diǎn)。實(shí)驗(yàn)室內(nèi)基于基爾霍夫定律使用積分球測(cè)量反射率從而得到發(fā)射率。在野外條件下，研究者們開(kāi)發(fā)出了使用桶罩制造人工假黑體的方法測(cè)量地表發(fā)射率。隨著紅外高光譜技術(shù)的普及，以光譜平滑算法為代表的高光譜發(fā)射率提取算法極大地改進(jìn)了發(fā)射率測(cè)量的精度。近年來(lái)，發(fā)射率的研究集中在兩個(gè)方向，一是測(cè)量方法的改進(jìn)；二是對(duì)發(fā)射率方向性的建模和校正研究。由于定量遙感的發(fā)展，對(duì)發(fā)射率測(cè)量的精度要求也越來(lái)越高。研究者開(kāi)始對(duì)發(fā)射率測(cè)量的方法提出各種改進(jìn)算法。涌現(xiàn)出了一批創(chuàng)新的發(fā)射率測(cè)量和反演算法：例如相關(guān)性算法CBTES，線性回歸約束算法，逐步求精算法，局部分離算法等。遺憾的是這些算法并沒(méi)有考慮非同溫的影響。

從輻射亮度的譜段分布看，非同溫會(huì)導(dǎo)致各譜段輻射亮度發(fā)生變化。JeffDozier最早討論了這個(gè)現(xiàn)象。程潔等人利用模擬數(shù)據(jù)分析了非同溫對(duì)發(fā)射率測(cè)量的影響。我們使用液氮制冷的方法人工構(gòu)建了非同溫目標(biāo)，測(cè)量了非同溫條件下的波譜偏差。對(duì)于非同溫導(dǎo)致的光譜偏差這一現(xiàn)象，John M.Norman，F(xiàn).Becker都給出過(guò)類似的解釋。由于普朗克函數(shù)的非線性，黑體輻射波譜的波峰隨著溫度而變化。非同溫地表測(cè)量的等效黑體輻射能量相當(dāng)于多個(gè)普朗克函數(shù)的疊加，這些黑體與地面具有一致的溫度分布，與單個(gè)普朗克函數(shù)的輻射波譜相比，會(huì)出現(xiàn)波譜偏差。在實(shí)際中很難估算出地表的溫度分布，因此也就很難給出一個(gè)與地表溫度分布相同的黑體輻射。在實(shí)際應(yīng)用中，目前所有的發(fā)射率測(cè)量方法中都沒(méi)有考慮非同溫帶來(lái)的影響。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決上述技術(shù)所存在的不足之處，本發(fā)明提供了一種非同溫條件下的發(fā)射率測(cè)量方法。

為了解決以上技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：一種非同溫條件下的發(fā)射率測(cè)量方法，包括如下步驟：

S1，使用紅外光譜儀，測(cè)量非同溫地表的離地輻射；

S2，使用紅外光譜儀，測(cè)量天空下行輻射；

S3，以第i光譜(第一次時(shí)，i＝0)位置開(kāi)始，以一定的光譜寬度開(kāi)辟數(shù)據(jù)滑動(dòng)窗口；

S4，將數(shù)據(jù)窗口內(nèi)的數(shù)據(jù)代入光譜平滑迭代算法中，計(jì)算出該窗口內(nèi)的溫度和發(fā)射率；

S5，將S3中的i增加1，即i＝i+1，重復(fù)S3和S4，直到遍歷完整個(gè)光譜范圍，得到多段發(fā)射率光譜曲線；

S6，將S5得到的多段發(fā)射率光譜曲線按照相同波譜位置求平均的方法，合成為一個(gè)發(fā)射率光譜曲線。

進(jìn)一步地，紅外光譜儀設(shè)定的對(duì)地表和天空測(cè)量的光譜分辨率設(shè)定為1cm^-1。

進(jìn)一步地，紅外光譜儀對(duì)地表測(cè)量的步驟為：將紅外光譜儀的鏡頭垂直對(duì)準(zhǔn)待測(cè)量的目標(biāo)地表并采集數(shù)據(jù)，使用黑體做輻射定標(biāo)。

進(jìn)一步地，紅外光譜儀對(duì)天空測(cè)量的步驟為：將紅外光譜儀的鏡頭以53度天頂角傾斜測(cè)量天空并采集數(shù)據(jù)，使用黑體做輻射定標(biāo)。

進(jìn)一步地，滑動(dòng)窗口的寬度設(shè)定為50cm^-1。