为保证卫星在轨自动化定标中气溶胶光学特性观测的精度, 针对基于相对稳定大气条件的Langley定标和基于高精度参考仪器的交叉定标, 开展了辐射校正场太阳光度计的现场定标技术研究.定标结果表明高精度太阳光度计Langley定标和交叉定标与CE318太阳光度计反演的气溶胶光学厚度最大偏差分别在0.015和0.01以内.计算分析了大气条件、仪器参数等对现场定标的影响, 将定标后的仪器和CE318太阳光度计放在青海湖同步比对观测, 气溶胶光学厚度最大偏差在0.01以内.敦煌辐射校正场太阳光度计现场定标误差对卫星在轨定标的影响不超过0.21%, 表明定标结果能够满足卫星在轨自动化定标的精度要求.

介绍了连续光谱地表反射特性自动观测辐射计(SCR)的光机系统设计.SCR辐射计的光谱范围为400~2 400 nm, 能够实现地表反射率的长期自动观测.所设计的SCR辐射计使用经过定标的漫反射参考板作为反射率标准, 漫反射参考板通过转臂自动切入、切出测量光路.为保证参考板在野外的长期适用性, 设计了参考板清洁机构.对易发生失效的转臂进行静力学分析.结果表明：转轴位置会发生应力集中, 且距离转轴位置越远, 变形量越大, 变形引起的参考板水平误差在0.3°以内, 满足应用需求.为验证SCR辐射计测量数据的准确性和仪器的可靠性, 设计了SCR辐射计和SVC光谱仪的比对试验.试验结果表明：两台仪器所测量的反射率具有相同的变化趋势, 二者偏差普遍在±1%以内, 最大偏差在±3.5%以内.SCR辐射计能够实现较高精度的反射率数据自动测量, 在卫星遥感器外场自动化定标和高频次定标方面具有重要应用前景.

针对我国光学遥感卫星高频次和高精度定标的技术需求, 以及目前人工方式进行定标的不足, 调研国内外卫星定标的发展现状, 研制了超光谱比值辐射仪自动化定标系统, 并开展了卫星传感器自动化定标的试验。 根据场地定标中的参数需求与自动化定标的目标, 比值辐射仪设计积分球测量光谱总照度, 并通过遮挡的方式实现了光谱漫照度测量, 获得卫星定标中的漫总比数据； 同时, 辐射仪利用光学镜头的方式实现地面辐亮度测量, 实现了大气-地表辐射特性的自动观测, 同时仪器集成了定标数据实时预处理和远程传送等功能。 在2015年敦煌辐射校正场试验中, 辐射仪得到了理想的应用效果并获得了大气光学参数、 地表反射率的数据, 为卫星传感器的定标提供了数据支持。 经过与传统测量仪器的对比, 地表反射率的相对偏差在0.5%~1.5%, 大气参数中光谱辐照度的绝对偏差小于5%, 漫总比的绝对偏差不大于0.015%。 采用辐照度基法利用测量的数据对Aqua MODIS光学遥感器的通道1～5进行了场地定标, 通道1~4的对比相对偏差小于1%, 通道5的偏差结果为7.24%, 验证结果满足了卫星传感器自动化定标的初步需求。

场地自动化替代定标是光学遥感卫星定标发展的新方向。自动化定标通过在场地布设无人 值守的全自动观测仪器获取地面和大气光学参数,实施对卫星遥感器的高频次定标,从而提升 定标精度。分析了自动化定标的方法和技术发展现状,针对自动定标的应用需求,提出了 自动化定标设备的设计方案和关键技术,讨论了自动化定标的未来发展前景。