为了标定扫描式棱镜太阳光谱仪的棱镜不同转动角度对应的中心波长和光谱带宽, 利用了一种棱镜扫描方法对太阳光谱仪的光谱响应函数进行测量。 该方法使用固定的单色光波长, 控制棱镜转动实现单色光的像在探测器位置扫描, 并通过坐标映射得到响应位置的光谱响应函数。 文中根据光谱响应函数的定义, 推导出棱镜扫描法与单色仪波长扫描方法波长定标原理上的等效性。 之后分别以532 nm固体激光器和632.8 nm氦氖激光器为光源, 使用棱镜扫描法测量太阳光谱仪对应波长位置的光谱响应函数, 并以单色仪波长扫描法实验作为对比。 实验结果表明, 对于扫描式棱镜太阳光谱仪, 棱镜扫描法测量的中心波长分别为531.86和632.67 nm, 其准确度优于单色仪波长扫描法测得的531.39和631.97 nm。 由于不受单色仪性能的限制, 前者测量的光谱带宽值也优于后者。 最后以汞灯为光源使用棱镜扫描法对太阳光谱仪进行了光谱定标实验, 实现了特征光谱定标法结合棱镜扫描法对中心波长及光谱带宽的标定。 该方法同样可以应用于扫描式光栅光谱仪以及单色仪的光谱定标。

多光谱遥感技术在研究地表生物量、 气候变迁和自然灾害预报等方面有重要应用, 遥感器的光谱敏感度与遥感数据的定量化存在相关性。 遥感器在轨运行期间, 受空间辐射、 温度剧变和化学分子污染或宇宙尘埃等因素的影响, 光学系统光谱敏感度产生退化, 导致测量值与真值出现偏差, 影响影像产品的精度。 在已有工作的基础上, 提出了一种简化的基于人工光谱检测参照的光谱响应特性在轨评估方法, 通过建立光谱响应函数的退化模型, 结合光谱靶标反射率的测量结果与影像反演结果, 实现遥感器光谱响应特性的在轨评估。 经仿真实验与在轨实验验证, 该方法可以有效实现对光谱响应函数波长漂移和带宽缩放变化的检测, 并有利于提高遥感器长时间序列数据产品精度和多种遥感器数据产品的综合利用水平。

：针对大气层外的太阳光谱辐照度监测，设计了一种星载小型宽光谱太阳光谱仪。光学系统应用改进的切尔尼-特纳光学结构，工作波长范围为600~1 200 nm(二级光谱)和1 200~2 400 nm(一级光谱)；一二级光谱使用二向色分光镜分离，并采用两片线阵探测器同时接收，实现全谱瞬态直读。整个光学结构的尺寸为80 mm×55 mm×20 mm。经过系统优化，全谱段子午方向像差低于6 μm。基于惠更斯点扩散函数(PSF)，仿真探测器像元的光谱响应函数(SRF)，结果表明光谱分辨率在600~1 200 nm波段优于2 nm，在1 200~2 400 nm波段优于4 nm。系统结构简单紧凑，稳定性高，适合用于空间太阳光谱辐照度的在轨监测。

针对实验方法获取光谱响应函数存在时效性差和过程复杂的特点,提出了一种基于惠更斯点扩散函数仿真光谱响应函数及光谱分辨率的方法,该方法综合考虑衍射及像差信息,在光学设计阶段即可获得任意标称波长处的精细光谱响应函数及光谱分辨率.对自行设计的工作范围为1 000 nm~2 500 nm的光栅光谱仪进行单波长及全谱段光谱响应函数仿真,并以几何光线追迹法作为对比.结果表明,基于惠更斯点扩散函数仿真的光谱响应函数带宽始终大于后者获得的带宽,在全波段范围内二者偏差介于2%~5%,且前者变化会同时受衍射及像差影响.两种方法对数坐标表示的光谱响应函数比较表明,相对强度在10－2~10－5时,衍射效应明显,而低于10－5时仿真结果中衍射的影响可以忽略.该方法对分辨率为10 nm的光谱仪仿真过程中产生不确定度为0.25nm.

水分含量是表征作物水分胁迫生理状况的重要指标, 及时有效地监测作物水分含量对于评估作物水分亏缺平衡, 指导农业生产灌溉具有重要意义。 基于NIR-Red二维光谱特征空间, 尝试构建一种新的作物水分监测指数PWI来估算作物水分含量。 以冬小麦作物植被水分含量估算为尝试对象。 首先, 利用地面实测小麦冠层高光谱数据, 结合对应卫星光谱响应函数, 模拟当前常用卫星HJ-CCD和ZY-3多光谱数据; 然后, 对基于NIR-Red二维光谱特征空间的现有植被指数PDI（垂直干旱指数）和PVI（垂直植被指数）进行改进, 通过比值变换的方法构建新的指数PWI来估算冬小麦植株含水量(VWC）。 结果显示: 基于模拟的HJ-CCD和ZY-3卫星宽波段多光谱数据生成的PWI估算小麦VWC具有良好的效果, R2分别达到0.684和0.683, 均达到了极显著水平。 利用检验样本得到冬小麦VWC估算的R2和RMSE分别为0.764和0.764, 3.837%和3.840%, 这表明应用提出的新指数PWI估测作物含水量具有一定可行性。 同时, 也为当前利用主要国产卫星遥感数据HJ-CCD和ZY-3开展作物水分遥感监测应用提供了一种新方法。

多光谱遥感器在轨运行期间，受化学分子污染、发射振动、宇宙辐射等因素的影响，其光谱响应特性会发生变化，使目标物理量的测量值产生偏差，且不能用辐射定标进行校正，影响数据产品序列的一致性。提出了一种基于光谱靶标的光谱响应退化特性在轨评估方法，通过建立响应函数退化模型，并利用光谱靶标反射率在检测波段内呈非线性变化的特性来实现对光谱响应函数退化情况的定量化评估。模拟仿真与外场实验结果初步验证了本文方法的有效性，该方法在提高辐射定标精度和优化遥感器设计等方面有重要意义。

为了探索不同类型遥感传感器对地物反射光谱响应的异同和卫星遥感监测雪盖空间尺度的差异, 收集了2007年—2013年冬春季川西北米亚罗地区、 青海省祁连山区和新疆北疆地区各种积雪、 植被和裸土反射光谱数据, 经中分辨率成像光谱仪MODIS和环境与灾害监测预报小卫星HJ-1B传感器响应函数完成地基光谱到传感器可见光、 近红外及短波红外通道反射率的转换。 分析了新旧融雪、 不同雪深及不同积雪覆盖下的反射光谱特征及不同传感器对地物反射光谱响应的异同性, 并结合同期同区域影像分析了MODIS和HJ-1B积雪监测空间尺度的效果差异。 结果表明, 可见光波段范围内, 各传感器对新雪和污雪反射光谱响应一致性很高; 对裸土和矮株植被反射光谱响应程度较为一致; 对其他类型积雪反射光谱响应程度有所不同, 尤其是消融积雪和冻结积雪, 反射光谱响应性差异很大; 全雪覆盖下, 深度不同的积雪NDSI值域相对稳定, 不同传感器NDSI具有很好的趋势一致性; MODIS和HJ1B NDSI法监测积雪空间尺度差异明显, 很好的解释了混合像元存在的成因。

遥感数据模拟已广泛应用于遥感研究中, 遥感模拟对于新型传感器的设计, 新算法的检测等都有积极的意义。 然而传感器系统参数的变化会影响数据模拟的精度。 实验采用卷积宽视场多光谱成像仪蓝、 绿、 红和近红外四个波段的光谱响应函数, 基于光谱重构的方法对多光谱数据进行了高光谱的数据模拟。 研究分析了多光谱数据中心波长和带宽的变化对高光谱重构精度的影响。 结果表明, 中心波长和带宽的变化对于光谱重构精度有一定的影响, 但总体来说模拟结果有很好的精度。 中心波长的变化所引起的RMSE小于0.025, 带宽变化引起的RMSE小于0.012。 因而基于中心波长和带宽变化的高光谱数据重构有助于用户更好的了解高光谱成像系统, 找到系统性能的主要影响者, 以便更好的模拟高光谱数据, 扩展遥感数据的应用范围。

在海洋水色遥感研究中，II类水体由于具有复杂的光学属性并受多种物质的共同影响，会使水色遥感数据的应用水平 和反演精度降低。从中分辨率成像光谱仪(Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer, MODIS)和主题绘图仪(Thematic Mapper, TM)光 谱通道的光谱响应函数和带宽的角度出发，分析了其对光学复杂II类水体离水辐射反射率的 影响。结果表明，MODIS的光谱响应函数和带宽对离水辐射反射率的影响远小于TM相应通道对离水辐射反 射率的影响。通过进一步定量分析发现，光谱响应函数和带宽在不同通道和水体下对离水辐射反射率的影响程度不同。针对长江河口 三种不同的典型水体类型，利用TM通道的离水辐射反射率模拟了整个通道上的反射率。这样可以更明显地表征出通道内的水体光谱特性，消 除光谱响应函数和带宽的影响。