以海洋一号C/D卫星中国水色水温扫描仪［COCTS （HY-1C/D）］的光学薄膜研制为例，介绍了海洋水色定量化遥感中应用的光学薄膜技术。在单片基片的不同通道区域依次镀制多块滤光膜以抑制杂散光的产生，充分研究了光束空间角频率分布带来的光谱及偏振影响，实现了5%带宽的定位精度，将通道滤光膜对偏振灵敏度的影响降到0.3%以下，采用双离子束溅射工艺来保证膜层的可靠性和光谱性能。此外，通过光学薄膜元件的偏振调控设计以及元件间的偏振补偿，实现了系统偏振灵敏度达到国际先进水平，0°扫描角时的平均偏振灵敏度小于1%。光学薄膜技术的应用有效提升了海洋水色的定量化遥感质量，结合大气校正，COCTS （HY-1C/D）获得的水色产品数据量化精度与美国的中分辨率成像光谱仪（MODIS）和可见光红外成像辐射仪（VIIRS）相当。

为满足高光谱遥感图像定量化解译的需求,针对现有大气校正方法面临的大气参数不同步问题,对基于大气参数空间同步获取的 大气辐射校正技术进行了研究。首先总结了利用卫星搭载专用大气辐射校正载荷,同步提供大气校正参数与地表反射特性的方法,从根本 上解决辐射传输模型中的大气参数难以同步获取的问题。其次结合国外在轨运行的高光谱遥感卫星的调研结果,在大气校正载 荷的设计—尤其是谱段选择和优化方面对载荷系统的方案特点和技术指标进行了归纳。并选取EO-1 Hyperion高光谱遥感图像 进行了大气校正,从校正前后图像的视觉效果、光谱特性、典型地物的分类识别效果三方面分析了大气校正对高光谱遥感定量 化应用性能的提升。最后对大气辐射校正技术的发展前景进行展望。

在遥感定量反演的地面同步实测环节中，人为因素、环境变化、条件限制等测量不确定性因素会不可避免地引入数据噪声，致使水体悬浮物浓度反演精度降低。为此，提出一种顾及测量不确定性的水体悬浮物浓度遥感定量反演方法，即自适应抽样一致性极限学习机（ASAC-ELM）算法。该算法结合了极限学习机（ELM）、随机抽样一致性（RANSAC）和N邻近点抽样一致性（NAPSAC）方法的优势与特点，利用参数维度自适应地选取RANSAC或NAPSAC算法进行参数估计，避免了ELM算法易受非零均值正态分布数据噪声影响的缺陷。ASAC-ELM算法通过选取局内点（非噪声点）数据建立模型，可去除噪声数据的干扰，提升模型的精度与适应性。通过模拟多组不同数量级且服从非零均值正态分布的随机数，将加性噪声引入训练数据中，实现不同噪声比条件下对ASAC-ELM算法的检验，并与ELM算法、传统反向传播（BP）神经网络算法进行了对比。结果表明，不同噪声比条件下，ASAC-ELM算法的水质悬浮物浓度反演精度高于ELM算法和传统BP神经网络算法，且反演结果稳定性较高。

由于现有的双向反射分布函数(BRDF)测量装置多为3轴系统, 不能完全实现样品表面以上2π空间的全角度BRDF测量, 本文研制了新型BRDF测量装置。该新型装置采用高精密六轴串联机械手作为待测目标的定位机构, 使待测目标在测点进行三维转动;采用竖转台作为探测器探头的定位机构, 使探头指向绕测点进行一维转动, 从而形成4维转动以构建BRDF测量所需的4角几何关系。研制的装置可测量的入射和反射光束角度为: 方位角0~360°、天顶角0~70°;光谱可扫描区350~2 500 nm。BRDF测量过程由测控软件控制, 可高精度、无遮挡、全自动、快速地构建BRDF测量几何关系, 一次待测目标和探测器定位以及光谱扫描、传输、显示、存储平均用时约8 s, 测量不确定度优于2 5%(k=2)。

基于太阳漫射板+稳定性监视辐射计的星上定标方式能有效地提高遥感数据定量化水平，其中漫射板的双向反射分布函数(BRDF)定标精度是高精度星上定标的关键，BRDF绝对测量可实现漫射板的高精度定标。为解决高精度BRDF绝对测量的关键技术，设计了高亮度、高稳定度、高均匀性积分球光源；使用单色仪和单片探测器对大动态范围入射和反射辐亮度信号进行高精度探测，并利用锁相放大器对信号进行放大和采集；采用样品漫射板三维转动和三维平移及光源一维转动的组合运动形式，以高精密六轴串联机械手和中空分度盘分别作为样品漫射板和光源的定位机构，可高精度、无遮挡、快速地构建BRDF测量所需的几何关系。研制的装置可实现包括“平面外”在内的全角度BRDF绝对测量，可测量的入射、反射光束角度范围：天顶角为0°~75°、方位角为0°~360°，目前可测量的光谱范围为250~1700 nm，装置的BRDF绝对测量不确定度优于1%。

基于GEOEYE-1多光谱影像、以归一化差分植被指数(NDVI)为研究对象继续就分形方法在高空间分辨率基础图影像中的适用性进行研究，并就分形模型构建最合理尺度层级的确定进行细致探讨.实验表明，基于分形理论的NDVI连续空间尺度转换模型构建方法适用于高空间分辨率遥感影像； 在给定的条件下，NDVI尺度转换分形模型构建时最合理尺度层级存在且可计算.研究使得分形方法所适用的反演量类型及基础图空间分辨率范围皆有大的扩展.

尺度效应是遥感领域的一个非常重要的科学问题。 定量遥感尺度转换研究可用于解决如定量遥感反演产品真实性检验等诸多颇具挑战性的问题。 传统升尺度转换研究方法无法得到连续空间尺度上反演量的变化特性; 且面临不同传感器间几何、 光谱等特性参数校正问题的干扰, 尺度转换研究精度受到影响。 为此, 基于分形理论利用单一传感器影像解决这些问题。 基于Enhanced Thematic Mapper Plus （ETM+）数据, 以NDVI（利用其地表辐亮度计算模型）为研究对象, 建立了一个可参考的反演量连续空间尺度转换模型研究流程。 结果表明: (1)NDVI升尺度转换中存在尺度效应, 且此效应可由尺度转换分形模型定量描述; (2)此分形模型适用于NDVI产品的真实性检验中。 这表明分形作为一种有效的方法, 可用于定量遥感尺度转换研究中。

高光谱遥感器光谱定标是其遥感信息定量化应用的基础。报道了一种基于大气特征谱线的光谱定标技术，该定标技术通过分离与遥感器特性无关的大气和周围环境等引入的反射率，使分离后的等效反射率与经过低通滤波的等效反射率匹配，确定了中心波长偏移量和光谱带宽。针对某国产机载高光谱遥感器进行了飞行中光谱定标实验，结果表明遥感器的中心波长和带宽都发生了变化。光谱定标的准确性通过两种方法验证：一种是观察反演得到的地面典型目标光谱反射率是否存在锐利的凸起和凹陷，另一种是观察在氧气760 nm吸收峰廓线测量的光谱辐亮度与辐射传输计算得到的结果是否一致。分析表明，影响该光谱定标方法不确定度的主要因素是数据的信噪比和地面的辐射定标。

天然气管道泄漏检测对人员安全、 环境保护以及国家财产安全等具有重要的意义, 但是, 由于管线跨越地域广阔, 操作工况以及环境情况复杂, 致使管线的泄漏检测存在困难。 文章介绍了一种基于波长扫描差分吸收光谱技术的移动式遥测天然气泄漏检测仪。 针对遥测回波吸收光谱特性, 提出了基于小波变换的改进型软阈值小波去噪方法, 实验分析能够提高系统信噪比3倍多, 同时在遥测光强为530 nA时, 可达到的最小遥测灵敏度为80 ppm·m, 系统采用波长扫描差分吸收光谱技术成功实现天然气泄漏的定量遥测与准确定位, 具有快速、 准确、 智能及安全等特点。

地表参数的遥感反演误差的大小由遥感数据误差和反演模型误差共同构成, 数据误差不是简单地“加减”到反演误差中, 而是经过反演模型改造后融入到反演误差中。 因此, 在地表参数定量反演过程中, 用回归系数最大或均方根误差最佳代价函数来描述地表参数与遥感反射光谱之间的关系将不太可靠。 从理论上指出了最高回归系数或最小均方根误差评价方法失效的根源在于反演模型的形式, 以2003年10月27日太湖实测数据为例进行了论证。 研究表明, 虽然TM2/TM3算法比TM2/TM1算法的回归系数高, 但其对数据误差的放大效果是TM2/TM算法的2.28倍, 这导致了反演结果的均方根误差比TM2/TM1算法大了7.938 5 μg·L-1; 另外从定量反演结果来看, 基于TM2/TM3算法和基于TM2/TM1算法的反演结果完全相反, 与以往研究成果对比可知, 基于TM2/TM1算法的反演结果更符合实际。 因此, 数据误差应该作为一个约束条件, 加入到代价函数的求解过程中, 才能增加反演结果的可靠性。