[发明专利]一种非同温条件下的发射率测量方法

说明书

本发明公开了一种非同温条件下的发射率测量方法，具体包括以下三个步骤：红外光谱测量、基于滑动窗口的发射率计算方法和合成多段发射率曲线。本发明提供了一种非同温发射率测量和计算方法，本发明使用一定宽度的滑动窗口对光谱数据分别进行循环处理计算滑动窗口内的发射率，通过滑动窗口的设定，避免非同温引起的光谱偏差，降低了发射率估算误差；并且本发明通过滑动窗口，实现对光谱偏差的抑制，提高了发射率的估算精度；本发明可实现对非同温自然地表发射率的高精度测量，具有较好的应用价值。

技术领域

本发明涉及一种发射率测量方法，属于遥感技术领域，尤其涉及一种非同温条件下的发射率测量方法。

背景技术

发射率的测量一直是热红外定量遥感关注的研究热点。实验室内基于基尔霍夫定律使用积分球测量反射率从而得到发射率。在野外条件下，研究者们开发出了使用桶罩制造人工假黑体的方法测量地表发射率。随着红外高光谱技术的普及，以光谱平滑算法为代表的高光谱发射率提取算法极大地改进了发射率测量的精度。近年来，发射率的研究集中在两个方向，一是测量方法的改进；二是对发射率方向性的建模和校正研究。由于定量遥感的发展，对发射率测量的精度要求也越来越高。研究者开始对发射率测量的方法提出各种改进算法。涌现出了一批创新的发射率测量和反演算法：例如相关性算法CBTES，线性回归约束算法，逐步求精算法，局部分离算法等。遗憾的是这些算法并没有考虑非同温的影响。

从辐射亮度的谱段分布看，非同温会导致各谱段辐射亮度发生变化。JeffDozier最早讨论了这个现象。程洁等人利用模拟数据分析了非同温对发射率测量的影响。我们使用液氮制冷的方法人工构建了非同温目标，测量了非同温条件下的波谱偏差。对于非同温导致的光谱偏差这一现象，John M.Norman，F.Becker都给出过类似的解释。由于普朗克函数的非线性，黑体辐射波谱的波峰随着温度而变化。非同温地表测量的等效黑体辐射能量相当于多个普朗克函数的叠加，这些黑体与地面具有一致的温度分布，与单个普朗克函数的辐射波谱相比，会出现波谱偏差。在实际中很难估算出地表的温度分布，因此也就很难给出一个与地表温度分布相同的黑体辐射。在实际应用中，目前所有的发射率测量方法中都没有考虑非同温带来的影响。

发明内容

为了解决上述技术所存在的不足之处，本发明提供了一种非同温条件下的发射率测量方法。

为了解决以上技术问题，本发明采用的技术方案是：一种非同温条件下的发射率测量方法，包括如下步骤：

S1，使用红外光谱仪，测量非同温地表的离地辐射；

S2，使用红外光谱仪，测量天空下行辐射；

S3，以第i光谱(第一次时，i＝0)位置开始，以一定的光谱宽度开辟数据滑动窗口；

S4，将数据窗口内的数据代入光谱平滑迭代算法中，计算出该窗口内的温度和发射率；

S5，将S3中的i增加1，即i＝i+1，重复S3和S4，直到遍历完整个光谱范围，得到多段发射率光谱曲线；

S6，将S5得到的多段发射率光谱曲线按照相同波谱位置求平均的方法，合成为一个发射率光谱曲线。

进一步地，红外光谱仪设定的对地表和天空测量的光谱分辨率设定为1cm^-1。

进一步地，红外光谱仪对地表测量的步骤为：将红外光谱仪的镜头垂直对准待测量的目标地表并采集数据，使用黑体做辐射定标。

进一步地，红外光谱仪对天空测量的步骤为：将红外光谱仪的镜头以53度天顶角倾斜测量天空并采集数据，使用黑体做辐射定标。

进一步地，滑动窗口的宽度设定为50cm^-1。