GB∕T 31010-2014
基本信息
标准号： GB∕T 31010-2014
中文名称：色散型高光谱遥感器实验室光谱定标
标准类别：国家标准(GB)
标准状态：现行
出版语种：简体中文
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标准简介
GB∕T 31010-2014 色散型高光谱遥感器实验室光谱定标
GB∕T31010-2014
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标准内容
ICS 17.180.01
中华人民共和国国家标准
GB/T 31010—2014
色散型高光谱遥感器实验室光谱定标Spectral calibration in laboratory for dispersive hyperspectral sensor2014-09-03发布
中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局中国国家标准化管理委员会國
2015-02-01实施
2009给出的规则起草，
本标准按照 GB/T 1.[
本标准出中国科学院提出。
本标准由全国遥感技术标准化技术委员会（SAC/TC327)归口。GB/T 31010—2014
本标雅起草单位：中国科学院长春光学精密机械与物理研究所、中国科学院安徽北学精密机械研究所、中国科学院海技术物理研究所。本标滩主要起草人：颜吕翔、部建兵、郑小兵、马艳华。T
1范围
色散型高光谱遥感器实验室光谱定标标雅规定了色散型高光谱遥感器实验室光谱定标的设备条件和实验方法。GB/T31010—2014
本标准适用于工作波段为 0,4 μm~～2,5 μm的色散成像型(（如滤光片型,光栅衍射型,棱镜色散型)机载/星载高光谱遥感器的实验室光谱定标。其他色散型遥感器的实验室谱定标川参照使用。2规范性引用文件
下列文件对于本文件的放用是必不可少的。凡是注期的引用文件，仅注期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单)适用丁本文件。GJB27001996卫星遥感器术语
GJB3G07A—2009防静电工作区技术要求3术语和定义
下列术语和定义适用于本文件。3.1
高光谱遥感器hyperspectral remote sensor光谱分辨率在10-2入数量级的光学遥感器，是作波长。3.2
光谱定标spectral calibration确定高光谱遥感器各光谱通道的峰值波长和光谱带宽的过程。3.3
实验室光谱定标laboratory spectral ralibratinn在实验室内对高光谱遥感器进行的光谱定标。3.4
光谱带宽 spectral bandwidth
高光语遥感器备光谱通道相对光谱响曲线，光谱响为最大值：半时所对应的波长之差值。4一般要求
4.1定标实验室
定标实验室的环境条件要求如下：洁净度等级应优于「万级。待定标高光谱遥感器对洁净度有特殊要求时，应按要求执行；a)
在瑶感器工作波段和视场内，抑制黎散光：温度20℃士3℃，相对湿度50%土10%。待定标高光谱遥感器对温湿有特殊要求时,应按要求执行：
d）应具有良好的防静电条作，防静电工作区应符合GJB3007A一2009的相关规定。1
GB/T 31010—2014
4.2待定标遥感器
待定标高光谱遥感器应工作止常且定标状态与设计工作状态·-致。4.3定标装置要求
4.3.1基本要求
高光谱遥感器实验室光谱定标装置包括单色仪、宽谱照明光源、标准参考谱线光源、高分辨率光谱仪、光谱辐照度计，平行光管、调整台和数据采集处理系统，基本要求是：a）定标装置应配套且在计量检定有效期内；定标装置的性能参数应满足高光谱遥感器光谱定标所需的精度要求；b)
光谱定标可在北学隔振台「进行，平台固有频率不大于2Hz，c
详细要求
单色仪
单色仪使用要求如下：
a）输州光谱范围应覆盖待定标高北谱遥感器的工作谱段；使用前成进行校准，波长不确定度成小于光谱定标峰值波长允许偏差的三分之一；b)
输出光谱带宽应小于待定标高光谱遥感器光谱定标峰值波长允许偏差的·：分之一；c
最小打捕步长应不人于得定标高北谱遥感器光谱定标峰值波长允诈偏差。d)
宽谱照明光源
输山光谱范应覆盖待定标高光谱遥感器的工作谱段，选用溴钨灯氙灯等。采用稳压电源确保输出稳定。
4.3.2.3标准参考谱线光源
具有确定的特征谱线，叫采用低压汞灯、稳频激光器等4.3.2.4高分辨率光谱仪
高分辨率光谱仪使用要求如下：测量光谱范围应覆盖待定标高光谱遥感器的T.作谱段；a
光谱分辨率应优于单色仪输出带宽的十分之“b）
波长不确定度应优于单色仪的波长不确定度；e
d）使用前应校准波长不确定度。4.3.2.5
光谱辐照度计
光谱辐照度计的使用要求如下：测量光谱范国应覆盖待定标高光谱遥感器的工作谱段；a
b）光谱分辨率应优于待定标高光谱遥感器光谱定标峰值波长允偏差：c）重复性应于99%。
4.3,2.6平行光管
平行光管的使用要求如下：
通光光谱范围虚接盖得定标高光谱遥感器的工作谱段：山射光瞳应大于待定标高光谱遥感器人射光瞳；b
对于视场特别大的高光谱遥感器，而通过视场拼接实现全视场爱盖：4.3.2.7
调整台
应满足定标过程中得定标高光谱遥感器的姿态和位置调整自由度和精度要求，4.3.2.8数据采集处理系统
GB/T31010—2014
应满足单色仪输出波长的控制、待定标高光谱遥感器输出图像数据的实时显示、采集和处理等要求，
5定标方法
5.1光路调整
按图1所求布置实验室北谱亲标的光略，其中单色仪，平行光管利待定标遥感器成调整为共光轴光源
单色仪
5.2定标步骤
定标步骤如下：
单也仪控制
数据采策
处理系统
平行光管
照够器控制与
数据采来
图1离光谱遥感器实验室光谱定标光路图得定标
遥感器
望凝台
确认待定标高光谱遥感器和所有定标设备已充分预热，达到正常T作状态。a)
调节单色仪入射狭缝和出射狭缝的宽度，并利用标准参考谱线光源、高分辨率光谱仪测量单色b
仪的输出波长和带宽，确认单色仪满起4.3.2.1的要求。调节定标光源的电流，使待定标高光谱遥感器的输出达到其满量程的1/2~2/3。采用如图2所示的测量光路，在定标谱段范围内连续调节单色仪的输出波长，利用光谱辐照度d)
计测量单色平行光的树对光谱辐照度分布。e>
使待定标高光谱遥感器工作在暗背景成像模式，利用数据采集处理系统采集50次以上的暗背景图像数据，并取平均值。
GB/T 31010—2014
使待定标高光谱遥感器工作在成像模式，在定标谱段内以一定的步长连续收变单色仪输出波长，出数据来集处理系统采集50次以「的光谱定标图像数据，并取平均值。单色仪扫描步长-股成小于待定标高光谱遥感器光谱定标峰值波长允许偏差。若待定标高光谱遥感器无明确的峰值波长允许偏差要求，可采用1/10光谱带宽作为单色仪扫描步长。光源
单色仪
5.3定标数据处理方法
单色控制
平行光笋
数据采集
处理系统
北谱度计
光谱辐照度计
控制与数期采案
图2单色平行光相对光谱辐照度分布的测量光路图定标图像数据处现步骤如下：
a）光谱定标图像数据的平均值减去略背景图像数据的平均值，得到待定标高光谱遥感器各光谱通道对应的图像数据。
利用单色平行光的相对光谱辐照度分布曲线，按式（1)计算得到各光谱通道归一化光谱响应：h)
DN(A)/RL(A)
max,LDN(,/RL(.)
式中：
归-化光谱响成；
．单色北波长；
减去暗背景计数值后的遥感器输出计数值；单色光的相对光谱辐照度分布；-待定标遥感器光谱定标谱段的下限；^，—待定标遥感器光谱定标谱段的上限，（1）
c）利用数值拟合，获得各光谱通道的相对光谱响应。--般可采用如式（2)所示的最小二乘法Gauss拟合：
R(A)=α·e-(=)\+d
按照式(3)和(4),计算各光谱通道的峰值波长入。和北谱带宽B：x,=b
B =1.665 c
-（3)
5.4 定标不确定度分析
5.4.1峰值波长不确定度
光谱定标峰值波长不确定度的分析步骤为：a）依据单色仪校准报告，确定其输出波长不确定度6，GB/T 31010—2014
b）依据单色仪输出光谱带宽测量结果确定输出光谱带宽导致的峰值波长不确定度2单色仪输出光谱带觉导致的峰值波长不确定度不大于单色仪输出光谱带宽的一分之一，故：3
式中：
单色仪输山光谱带宽
依据高分辨率光谱仪校准报告和单色仪带宽测量结果，确定单色仪输出光谱带宽不确定c
d）依据光谱辐照度计校雅报告，确定单色光相对光谱辐照度分布测量不确定度导致峰值波长不确定度dt。
利用式（2)G2us5拟合得到道道相对光谱响成时，由单色光树对光谱辐照度分布不确定度无法直接推导出峰俏波长不确定度61。利用式(2)拟合时，蒙特卡路法分析表明，当单色光村对光谱辐照度分布不确定度为1C火时,由其导致的峰值波长不确定度6，与通道光谱带宽B存在如下关系：4 =-5.26 × 10 nm 1× B2 +0.007 × B +0,069 nmc）光谱定标峰值波长重复性；
f）按照表1计算待定标高谱遥感器光谱定标蜂值波长不确定度，表1光谱定标值波长不确定度分析不确定度来源
单色仪波长不确定度
单色仪光谱带宽导致不确定度
单色仪光谱带宽不确楚度
和对光谱辐照度分布导致不确定度光谱定标峰值被长重复性
总不确楚度
5.4.2光谱带宽不确定度
光谱带宽不确定度的分析步骤为：a）依据单色仪校准报告，确定H输出波长不确定度1不确定度
Voi-++aj
b）依据单色仪输出光谱带宽测量结果，确定输拍北谱带宽导致的不确定度2。.6)
单色仪输出光谱带宽导致的定标光谱带宽不确定度不大于单色仪输出光谱带宽的一分之一，故：B
式中：
单色仪输出光谱带宽。bzxZ.net
依据高分辨率光谐仪校准报告和单色仪带宽测量结果，确定单色仪输山光谱带宽不确定c）
GB/T 31010--2014
依据光谱辐照度计校报先，确定单色北相对光谱辐照度分布測量不确定度导致光谱带宽不d)
确定度。
利用（2)Gass拟合得到通道相对光谱响应时，由单色光相对光谱辐熙度分布不确定度无法直接摊导拍光谱带宽不确定度6。。利用式（2)拟含时，蒙特卡洛法分析表明，当单色光相对光谱辐照度分布不确定度为10为时，出其导致的光谱带宽不确定度，与通道光谱带宽B存在如下关系：4 = 1.16 × 10 6 nm = × 33 - 1.89 × I0 1 nm × 2 1.58 × 10 *× B+0.108 nm ***( 8 )光谱带宽定标重复性65
按照表2计算待定标高光谱遥感器光谱带宽不确定度。表 2 光谱带宽不确定度分析
不确楚度来源
单色仪波长不确定度
单色仪光谱带宽导致不确是度
单色仪光谱带宽不确楚度
相对光谱辆照避分布导致不确定度光群带宽定标重复性
总不确定
不确定度
Vai+a+i+a,+a?
GB/T 31010-2014
打印期：2016年1月9F0094
中华人民共和国
国家标准
色散型高光谱遥感器实验室光谱定标GB/T 3101C 2014
中国标准出版社出版发行
北京市朝阳区和平里西街甲2号（100029)北京市西城区三里河北街16号（100015)网址, spc.nel.cn
总编室：（010)64275323发行中心：（010)51780235读者服务部：(010)68523946
中国标出版社案皇岛印刷广印刷各地新华书店经销
开本 880×1230 1/16
现张0.75
学数1千学
2014年12月第一次印刷
2014年12月第
书号：155066·1-30600定价
如有印装差错
由本社发行中心调换
版权专有侵权必究
举报电话：（010)68510107
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中华人民共和国国家标准
GB/T 31010—2014
色散型高光谱遥感器实验室光谱定标Spectral calibration in laboratory for dispersive hyperspectral sensor2014-09-03发布
中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局中国国家标准化管理委员会國
2015-02-01实施
2009给出的规则起草，
本标准按照 GB/T 1.[
本标准出中国科学院提出。
本标准由全国遥感技术标准化技术委员会（SAC/TC327)归口。GB/T 31010—2014
本标雅起草单位：中国科学院长春光学精密机械与物理研究所、中国科学院安徽北学精密机械研究所、中国科学院海技术物理研究所。本标滩主要起草人：颜吕翔、部建兵、郑小兵、马艳华。T
1范围
色散型高光谱遥感器实验室光谱定标标雅规定了色散型高光谱遥感器实验室光谱定标的设备条件和实验方法。GB/T31010—2014
本标准适用于工作波段为 0,4 μm~～2,5 μm的色散成像型(（如滤光片型,光栅衍射型,棱镜色散型)机载/星载高光谱遥感器的实验室光谱定标。其他色散型遥感器的实验室谱定标川参照使用。2规范性引用文件
下列文件对于本文件的放用是必不可少的。凡是注期的引用文件，仅注期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单)适用丁本文件。GJB27001996卫星遥感器术语
GJB3G07A—2009防静电工作区技术要求3术语和定义
下列术语和定义适用于本文件。3.1
高光谱遥感器hyperspectral remote sensor光谱分辨率在10-2入数量级的光学遥感器，是作波长。3.2
光谱定标spectral calibration确定高光谱遥感器各光谱通道的峰值波长和光谱带宽的过程。3.3
实验室光谱定标laboratory spectral ralibratinn在实验室内对高光谱遥感器进行的光谱定标。3.4
光谱带宽 spectral bandwidth
高光语遥感器备光谱通道相对光谱响曲线，光谱响为最大值：半时所对应的波长之差值。4一般要求
4.1定标实验室
定标实验室的环境条件要求如下：洁净度等级应优于「万级。待定标高光谱遥感器对洁净度有特殊要求时，应按要求执行；a)
在瑶感器工作波段和视场内，抑制黎散光：温度20℃士3℃，相对湿度50%土10%。待定标高光谱遥感器对温湿有特殊要求时,应按要求执行：
d）应具有良好的防静电条作，防静电工作区应符合GJB3007A一2009的相关规定。1
GB/T 31010—2014
4.2待定标遥感器
待定标高光谱遥感器应工作止常且定标状态与设计工作状态·-致。4.3定标装置要求
4.3.1基本要求
高光谱遥感器实验室光谱定标装置包括单色仪、宽谱照明光源、标准参考谱线光源、高分辨率光谱仪、光谱辐照度计，平行光管、调整台和数据采集处理系统，基本要求是：a）定标装置应配套且在计量检定有效期内；定标装置的性能参数应满足高光谱遥感器光谱定标所需的精度要求；b)
光谱定标可在北学隔振台「进行，平台固有频率不大于2Hz，c
详细要求
单色仪
单色仪使用要求如下：
a）输州光谱范围应覆盖待定标高北谱遥感器的工作谱段；使用前成进行校准，波长不确定度成小于光谱定标峰值波长允许偏差的三分之一；b)
输出光谱带宽应小于待定标高光谱遥感器光谱定标峰值波长允许偏差的·：分之一；c
最小打捕步长应不人于得定标高北谱遥感器光谱定标峰值波长允诈偏差。d)
宽谱照明光源
输山光谱范应覆盖待定标高光谱遥感器的工作谱段，选用溴钨灯氙灯等。采用稳压电源确保输出稳定。
4.3.2.3标准参考谱线光源
具有确定的特征谱线，叫采用低压汞灯、稳频激光器等4.3.2.4高分辨率光谱仪
高分辨率光谱仪使用要求如下：测量光谱范围应覆盖待定标高光谱遥感器的T.作谱段；a
光谱分辨率应优于单色仪输出带宽的十分之“b）
波长不确定度应优于单色仪的波长不确定度；e
d）使用前应校准波长不确定度。4.3.2.5
光谱辐照度计
光谱辐照度计的使用要求如下：测量光谱范国应覆盖待定标高光谱遥感器的工作谱段；a
b）光谱分辨率应优于待定标高光谱遥感器光谱定标峰值波长允偏差：c）重复性应于99%。
4.3,2.6平行光管
平行光管的使用要求如下：
通光光谱范围虚接盖得定标高光谱遥感器的工作谱段：山射光瞳应大于待定标高光谱遥感器人射光瞳；b
对于视场特别大的高光谱遥感器，而通过视场拼接实现全视场爱盖：4.3.2.7
调整台
应满足定标过程中得定标高光谱遥感器的姿态和位置调整自由度和精度要求，4.3.2.8数据采集处理系统
GB/T31010—2014
应满足单色仪输出波长的控制、待定标高光谱遥感器输出图像数据的实时显示、采集和处理等要求，
5定标方法
5.1光路调整
按图1所求布置实验室北谱亲标的光略，其中单色仪，平行光管利待定标遥感器成调整为共光轴光源
单色仪
5.2定标步骤
定标步骤如下：
单也仪控制
数据采策
处理系统
平行光管
照够器控制与
数据采来
图1离光谱遥感器实验室光谱定标光路图得定标
遥感器
望凝台
确认待定标高光谱遥感器和所有定标设备已充分预热，达到正常T作状态。a)
调节单色仪入射狭缝和出射狭缝的宽度，并利用标准参考谱线光源、高分辨率光谱仪测量单色b
仪的输出波长和带宽，确认单色仪满起4.3.2.1的要求。调节定标光源的电流，使待定标高光谱遥感器的输出达到其满量程的1/2~2/3。采用如图2所示的测量光路，在定标谱段范围内连续调节单色仪的输出波长，利用光谱辐照度d)
计测量单色平行光的树对光谱辐照度分布。e>
使待定标高光谱遥感器工作在暗背景成像模式，利用数据采集处理系统采集50次以上的暗背景图像数据，并取平均值。
GB/T 31010—2014
使待定标高光谱遥感器工作在成像模式，在定标谱段内以一定的步长连续收变单色仪输出波长，出数据来集处理系统采集50次以「的光谱定标图像数据，并取平均值。单色仪扫描步长-股成小于待定标高光谱遥感器光谱定标峰值波长允许偏差。若待定标高光谱遥感器无明确的峰值波长允许偏差要求，可采用1/10光谱带宽作为单色仪扫描步长。光源
单色仪
5.3定标数据处理方法
单色控制
平行光笋
数据采集
处理系统
北谱度计
光谱辐照度计
控制与数期采案
图2单色平行光相对光谱辐照度分布的测量光路图定标图像数据处现步骤如下：
a）光谱定标图像数据的平均值减去略背景图像数据的平均值，得到待定标高光谱遥感器各光谱通道对应的图像数据。
利用单色平行光的相对光谱辐照度分布曲线，按式（1)计算得到各光谱通道归一化光谱响应：h)
DN(A)/RL(A)
max,LDN(,/RL(.)
式中：
归-化光谱响成；
．单色北波长；
减去暗背景计数值后的遥感器输出计数值；单色光的相对光谱辐照度分布；-待定标遥感器光谱定标谱段的下限；^，—待定标遥感器光谱定标谱段的上限，（1）
c）利用数值拟合，获得各光谱通道的相对光谱响应。--般可采用如式（2)所示的最小二乘法Gauss拟合：
R(A)=α·e-(=)\+d
按照式(3)和(4),计算各光谱通道的峰值波长入。和北谱带宽B：x,=b
B =1.665 c
-（3)
5.4 定标不确定度分析
5.4.1峰值波长不确定度
光谱定标峰值波长不确定度的分析步骤为：a）依据单色仪校准报告，确定其输出波长不确定度6，GB/T 31010—2014
b）依据单色仪输出光谱带宽测量结果确定输出光谱带宽导致的峰值波长不确定度2单色仪输出光谱带觉导致的峰值波长不确定度不大于单色仪输出光谱带宽的一分之一，故：3
式中：
单色仪输山光谱带宽
依据高分辨率光谱仪校准报告和单色仪带宽测量结果，确定单色仪输出光谱带宽不确定c
d）依据光谱辐照度计校雅报告，确定单色光相对光谱辐照度分布测量不确定度导致峰值波长不确定度dt。
利用式（2)G2us5拟合得到道道相对光谱响成时，由单色光树对光谱辐照度分布不确定度无法直接推导出峰俏波长不确定度61。利用式(2)拟合时，蒙特卡路法分析表明，当单色光村对光谱辐照度分布不确定度为1C火时,由其导致的峰值波长不确定度6，与通道光谱带宽B存在如下关系：4 =-5.26 × 10 nm 1× B2 +0.007 × B +0,069 nmc）光谱定标峰值波长重复性；
f）按照表1计算待定标高谱遥感器光谱定标蜂值波长不确定度，表1光谱定标值波长不确定度分析不确定度来源
单色仪波长不确定度
单色仪光谱带宽导致不确定度
单色仪光谱带宽不确楚度
和对光谱辐照度分布导致不确定度光谱定标峰值被长重复性
总不确楚度
5.4.2光谱带宽不确定度
光谱带宽不确定度的分析步骤为：a）依据单色仪校准报告，确定H输出波长不确定度1不确定度
Voi-++aj
b）依据单色仪输出光谱带宽测量结果，确定输拍北谱带宽导致的不确定度2。.6)
单色仪输出光谱带宽导致的定标光谱带宽不确定度不大于单色仪输出光谱带宽的一分之一，故：B
式中：
单色仪输出光谱带宽。bzxZ.net
依据高分辨率光谐仪校准报告和单色仪带宽测量结果，确定单色仪输山光谱带宽不确定c）
GB/T 31010--2014
依据光谱辐照度计校报先，确定单色北相对光谱辐照度分布測量不确定度导致光谱带宽不d)
确定度。
利用（2)Gass拟合得到通道相对光谱响应时，由单色光相对光谱辐熙度分布不确定度无法直接摊导拍光谱带宽不确定度6。。利用式（2)拟含时，蒙特卡洛法分析表明，当单色光相对光谱辐照度分布不确定度为10为时，出其导致的光谱带宽不确定度，与通道光谱带宽B存在如下关系：4 = 1.16 × 10 6 nm = × 33 - 1.89 × I0 1 nm × 2 1.58 × 10 *× B+0.108 nm ***( 8 )光谱带宽定标重复性65
按照表2计算待定标高光谱遥感器光谱带宽不确定度。表 2 光谱带宽不确定度分析
不确楚度来源
单色仪波长不确定度
单色仪光谱带宽导致不确是度
单色仪光谱带宽不确楚度
相对光谱辆照避分布导致不确定度光群带宽定标重复性
总不确定
不确定度
Vai+a+i+a,+a?
GB/T 31010-2014
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国家标准
色散型高光谱遥感器实验室光谱定标GB/T 3101C 2014
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开本 880×1230 1/16
现张0.75
学数1千学
2014年12月第一次印刷
2014年12月第
书号：155066·1-30600定价
如有印装差错
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