Авиационный гиперспектрометр: архитектура и методика расчета элементов

В мировой практике наблюдается широкое использование гиперспектрометров для дистанционного зондирования Земной поверхности с борта летательных аппаратов. Переход от традиционных многозональных измерений к гиперспектральным увеличивает не только количество информации, но и обеспечивает совершенно новый качественный характер получаемых данных. За последние два десятилетия за рубежом создано несколько десятков гиперспектрометров авиационного и космического базирования. Сведения о реально созданных отечественных гиперспектрометрах крайне скудны. С сожалением можно констатировать некоторое отставание развития гиперспектральных технологий в России от мирового уровня.
Представлен один из первых созданных в России авиационных гиперспектрометров. Прибор построен по схеме “pushbroom”, т.е. в один момент времени регистрирует разложенное в спектр изображение узкой полоски земной поверхности перпендикулярно треку летательного аппарата. Спектральный диапазон прибора 0.5-0.9 мкм. В качестве разлагающего в спектр элемента (спектроделителя) используется стеклянная призма. Регистрация изображения производится на активно-пиксельную кремневую матрицу.
Излагается методика энергетического расчета, вычисления спектральной чувствительности, оценка отношения сигнал/шум для типовых условий съемки, расчета пространственного и спектрального разрешения, а также вопросы учета аппаратной функции прибора, его радиометрической и спектральной калибровки, исправления дисторсий типа “smile” свойственных призменным спектрометрам. Обсуждаются результаты лабораторного тестирования прибора и сравнение экспериментально измеренных характеристик с расчетными.
Демонстрируются результаты авиационных и наземных измерений. Рассматриваются вопросы исправления геометрических искажений гиперкубов гиперспектрометрических данных путем учета эволюций носителя на основе дополнительной синхронной съемки панхроматической цифровой видеокамерой.