对空间物体的一维光谱进行自动的波长定标和流量定标方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及空间物体的光谱数据处理领域，涉及一种不依赖定标灯谱、通用的对 空间物体的一维光谱进行自动的波长和流量定标方法。
【背景技术】
[0002] 空间物体的光谱包含比测光多几十倍甚至上百倍的信息，然而对其进行精确的波 长和流量定标一直是一件费时费力的工作，且精度不高。实际上对于一些望远镜的观测系 统而言，并不具备安装波长定标系统（定标灯）的条件，无法利用定标灯谱进行波长定标。 因此，一种能够对不依赖于定标灯谱的光谱波长定标和流量定标的方法显得尤为重要。另 外对于空间物体，一般采用短曝光，每晚的观测数据量大，通常需要快速（准实时）的得到 最终的定标结果。一套不依赖于定标灯谱的自动化进行光谱波长、流量定标管道式处理方 法可以用于解决通用光谱的自动化批量波长和流量定标问题。
【发明内容】
[0003] 抟术问题
[0004] 有鉴于此，本发明要解决的技术问题是：对不具备定标灯的系统，对空间物体的光 谱进行精确地波长和流量定标费时费力，而且精度不高。
[0005] 解决方案
[0006] 为了解决上述技术问题，根据本发明提供了一种不需要定标灯谱、通用的对空间 物体的一维光谱进行自动的波长和流量定标方法。所述方法可以进行自动化的批量处理， 在较短时间内对抽出的光谱进行批量定标，可靠性高，运行稳定，运行速度快，人工参与程 度低，因此本发明的方法为光谱的批量定标供了很好的技术支持。
[0007] 所述方法包括以下步骤：
[0008] 步骤一：波长定标步骤，用于根据波长定标星光谱对空间物体进行波长定标；
[0009] 步骤二：流量定标步骤，用于根据标准星的光谱得到的响应曲线对波长定标后的 光谱进行改正，获得流量定标后的光谱；以及
[0010] 步骤三：归档整理步骤，用于对整晚定标后的光谱结果进行整理，按照用户的需求 生成固定格式的表格。
[0011] 所述波长定标步骤包括以下子步骤：
[0012] 子步骤A :获取具有发射线的波长定标星的已知光谱；
[0013] 子步骤B :对实测的波长定标星光谱进行抽谱处理，得到抽出的一维光谱；
[0014] 子步骤C :根据已定标好的波长定标星光谱图证认实测谱线的波长，然后根据拟 合得到的对应谱线的像元位置，拟合得到光谱的色散方程；以及
[0015] 子步骤D :把插值后的色散方程运用到待定标的空间物体光谱中，完成波长定标。
[0016] 所述流量定标步骤包括以下子步骤：
[0017] 子步骤E :对于每天若干流量标准星数据，进行基本的数据处理，以及步骤一的处 理，得到波长定标后的流量标准星的一维光谱；
[0018] 子步骤F :计算拍摄流量标准星的天顶角，从而计算出大气质量，然后再根据当晚 的消光曲线和大气质量计算出不同波长处的大气消光值，进行大气消光改正；
[0019] 子步骤G :用经过波长定标和大气消光改正后的光谱除以标准星的理论光谱，得 到响应曲线，综合多条不同标准星的光谱得到每天平均的响应曲线；
[0020] 子步骤H :利用子步骤F的方法和消光曲线对空间物体的完成波长定标的光谱进 行大气消光改正；以及
[0021] 子步骤I :把子步骤G中的响应曲线对子步骤H中的光谱进行改正，修正系统效 率、系统零点、系统响应的影响，从而得到了流量定标后的空间物体光谱。
[0022] 有益效果
[0023] 本发明的技术方案能够产生如下技术效果：
[0024] 本发明在波长定标过程中完全不需要定标灯，解决了没有定标灯系统的光谱数据 定标问题。
[0025] 本发明的数据处理方法自动化程度高，需要较少的人工干预，容易操作，对数据处 理人员要求低，便于应用和推广，而且基本不存在由于不同操作人员处理而造成的结果偏 差，因此结果唯一。
[0026] 本发明的数据处理结果稳定，定标精度和可靠性高。通过利用多颗标准星的观测 检测，显示结果准确可靠，多次运行结果稳定，不存在系统偏差。
[0027] 本发明的数据处理效率高，速度快。运行速度取决于波长范围、波长分辨率、运行 机器的性能等因素，可以在较短时间内完成大量的数据，一般2-3秒钟可完成一条光谱数 据的处理，基本可实现空间物体光谱数据的准实时定标。
【附图说明】
[0028] 图1示出本发明的用于空间物体光谱的波长定标和流量定标方法；
[0029] 图2示出沃尔夫-拉叶星的已知光谱；
[0030] 图3示出抽谱后的沃尔夫-拉叶星的一维光谱；
[0031] 图4示出本发明的插值后的色散方程；
[0032] 图5示出本发明的空间物体波长定标后的光谱；
[0033] 图6示出典型的兴隆观测站的大气消光曲线；
[0034] 图7示出本发明的综合的光谱响应曲线（红线）；
[0035] 图8示出本发明的定标后的实测标准星光谱（蓝线）和理论光谱（红线）的比较 结果。
【具体实施方式】
[0036] 以下将参照附图详细说明本发明的示例性实施方式。本发明的用于空间物体光谱 的波长定标和流量定标方法针对通用光谱进行波长定标和流量定标，最后是数据整理。第 一步的波长定标是第二步的流量定标的基础，最后一步是数据结果整理。
[0037] 本实施方式提供一种通用的对空间物体的一维光谱的波长定标和流量定标方法， 该判定方法包括3个步骤：波长定标步骤，流量定标步骤和归档整理步骤。
[0038] 以下，将分别对图1所示的这3个步骤进行详细说明。
[0039] 步骤一：波长定标步骤。
[0040] 所述波长定标步骤包括以下子步骤：
[0041] 子步骤A :获取具有发射线的波长定标星已知光谱。
[0042] 图2是典型的一颗沃尔夫-拉叶星（Wolf-Rayet，WR)的已知光谱（300-1000nm)。 从图2中可以看到较多明显的发射线，分布相对均匀，可用于波长定标。可以从文献中查找 或者利用别的望远镜观测处理后获得。
[0043] 子步骤B :对实测的波长定标星光谱进行抽谱处理，得到抽出的一维光谱。
[0044] 图3是实测的抽谱后的沃尔夫-拉叶星的一维光谱，以及对应的发射线。本实施 例中使用的是无缝光谱系统，但实际上用于空间物体光谱的波长定标和流量定标方法可以 用于任何类型的光谱。
[0045] 子步骤C :根据已定标好的波长定标星光谱图证认实测谱线的波长，然后根据拟 合得到的对应谱线的像元位置，拟合得到光谱的色散方程。
[0046] 本实施例中采取通常使用的三次样条插值（Spline3