几何、光谱、辐射是高光谱遥感的三大核心指标，决定了遥感数据能否看得清、辨得真、测得准。几何成像质量可以通过布设靶标精确测量或通过图像清晰度目视评估，光谱准确性可以通过大气吸收峰、汞灯等特征谱线位置辨认，唯有辐射测量精度由于受到太阳、大气、目标、相机、无人机等因素综合影响，成为高光谱相机指标参数里的“灰色地带”。

长光驰宇的每一台HSP0410高光谱相机出厂前都会经过严格的光谱、辐射定标，采用基于标准积分球的多亮度、多增益、多积分时间辐射定标方案，充分覆盖相机工作时的典型入瞳辐亮度和相机线性响应区间，室内外不同光源、不同工况下测量结果表明HSP0410相机辐射测量精度稳定可靠。

实验室定标状态

为评估稳定光照条件下HSP0410相机的辐射测量精度，利用积分球提供均匀、稳定面光源，将经过标准辐射传递校正的ASD地物光谱仪与HSP0410相机置于积分球出光口处，同步采集辐亮度数据。

HSP0410与ASD实验室积分球光源同步测量

在实验室条件下，积分球面光源不同亮度等级的测试结果：

（1）420nm~960nm范围内，HSP0410与ASD的辐亮度相对测量误差小于3%。

（2）两端辐亮度相对测量误差稍大，400nm~420nm由于积分球卤钨灯光源能量较弱，相对测量误差小于5%；960nm~1000nm由于CMOS探测器量子效率较低，辐亮度相对测量误差极值小于7%。

实验室定标状态，辐亮度相对测量误差图

室外地面静止状态

为评估太阳光照射条件下HSP0410相机对典型地物目标的辐射测量精度，室外晴好天气下将漫反射定标板置于太阳直射区域，再将ASD地物光谱仪与HSP0410相机架设于定标板正上方，同步采集辐亮度数据。

HSP0410与ASD室外太阳直射定标板同步测量

晴天太阳高度角35°、观测高度0.5m、定标板反射率30%的测试结果：

（1）400nm~960nm范围内，除761nm氧气、935nm水汽吸收带外，HSP0410与ASD辐亮度相对测量误差小于5%。

（2）960nm~1000nm范围内，受太阳辐射能量衰减及CMOS探测器量子效率低的影响，辐亮度相对测量误差小于10%。

室外地面静止状态，辐亮度相对测量误差图

机载外业飞行状态

导语：相关研究表明，即便是在晴好天气的正午时段，当飞行时长超过30分钟时，受太阳高度角变化的影响，地表上行辐射波动幅度仍可能超过10%，且该波动幅度会随太阳高度角的减小而增大，因此长时间外业飞行下行辐射校正必不可少。为此，长光驰宇研发了下行光传感器DIS与标准漫反射灰板联合的辐射校正模型，使用标准漫反射灰板进行反射率基准传递，并使用DIS同步测量下行光完成相对辐射校正，实现了长时序采集过程的高精度辐射校正，保证全局拼接结果的反射率一致性。

HSP0410标配DIS0410的工作状态（DJI M400平台）

为评估HSP0410相机在机载外业飞行状态下的辐射测量精度，以固定反射率定标布为相对参考，通过计算不同航带内同一定标布反射率测量值的一致性与相对误差，完成对其辐射测量精度的评估。

共开展了晴天长航时、阴天长航时、晴天短航时、阴天短航时4种典型工况的外业飞行实验，所有工况均采用DJI M400作为载机，飞行高度为120m，且在测区每条航线上均布设同款定标布作为监测目标。

（1）晴天、长航时工况

晴天长航时工况下，全测区共规划11条航线，飞行时长约30分钟，太阳高度角变化范围为30°~35°。受太阳高度角变化影响，相机接收到的同一定标布辐亮度相对变化幅度达35%，未进行DIS校正时，不同航线中同一定标布的反射率测量值差异达30%。

DIS校正后：不同航线中同一定标布反射率测量值一致性较好，不同航线中同一定标布反射率测量值相对误差均在10%内，如果不考虑960nm之后太阳辐射能量衰减及CMOS探测器量子效率低的影响，400nm~960nm波段范围的反射率测量值相对误差小于5%。

（2）阴天、长航时工况

阴天长航时工况下，全测区规划航线共11条，累计飞行时间约30min，太阳高度角变化范围为45°~50°。受太阳高度角变化影响，相机接收到的同一定标布辐亮度相对变化高达58%，未进行DIS校正时，不同航线中同一定标布反射率测量值差异达60%。

DIS校正后：不同航线中同一定标布反射率测量值一致性较好，不同航线中同一定标布反射率测量值相对误差在400nm~930nm之间均小于5%；930nm后受阴天太阳辐射能量衰减、CMOS探测器量子效率低等因素的共同影响，反射率测量值相对误差较大。

（3）晴天、短航时工况

晴天短航时太阳高度角为40°，有效航线飞行时间5min，太阳高度角变化小于1°，由于太阳高度角的变化，相机接收到的同一定标布辐亮度相对变化较小，未进行DIS校正时，不同航线中同一定标布反射率测量值差异小于5%。

DIS校正后：不同航线中同一定标布反射率测量值一致性较好，但不同航线中同一定标布反射率测量值相对误差降低不显著。

大量外业飞行数据分析表明：晴天时太阳下行辐射受大气环境的影响相对较弱，当太阳高度角＞40°时，太阳高度角变化5°引入辐射波动约5%。根据晴朗无云天气下太阳高度角越大、大气对辐射传输影响越弱的规律，在晴天、短航时（太阳高度角＞40°、太阳高度角变化＜1°或有效飞行时间＜5min）飞行场景下，可以不进行DIS校正。

（4）阴天、短航时工况

阴天短航时太阳高度角为50°，有效航线飞行时间5min，太阳高度角变化小于1°，由于太阳高度角的变化，相机接收到的同一定标布辐亮度相对变化较小，未进行DIS校正时，400nm~930nm波段不同航线中同一定标布反射率测量值差异5%左右，930nm后受阴天太阳辐射能量衰减、CMOS探测器量子效率低等因素的共同影响，反射率测量值差异较大。

DIS校正后：不同航线中同一定标布反射率测量值一致性较好，但不同航线中同一定标布反射率测量值相对误差降低不显著。

大量外业飞行数据分析表明：阴天时太阳下行辐射受大气环境的影响相对较强，且太阳高度角越小大气影响越强，在阴天、太阳高度角＞50°时，太阳高度角变化5°引入辐射波动约5%~10%。所以，阴天、短航时（太阳高度角＞50°、太阳高度角变化＜1°或有效飞行时间＜5min）飞行场景下，由于辐射波动较小，可以不进行DIS校正。

以上结果表明：经高精度光谱与辐射定标的 HSP0410 高光谱相机，具备优异的辐射测量精度与数据一致性。考虑到不同天气条件大气透过率的影响，为最大化提升辐射测量精度，建议选择晴朗气象条件开展外业航飞，且太阳高度角≥30°（理想值≥40°）；长航时飞行时，需要使用标准漫反射灰板进行反射率基准传递，并使用DIS同步测量下行光完成相对辐射校正。