随着热红外遥感技术的发展,大批具有热红外波段探测能力的对地观测卫星遥感器陆续发射升空。卫星遥感器在轨运行期间,除了利用星载黑体进行星上定标外,还需要开展校正场定标来检验或替代星上定标结果,以保障数据产品的精度。目前我国卫星遥感器热红外波段的校正场定标,主要通过人工野外测量的方式获取场地热红外辐射特性,这种测量方式耗费高,效率低,受到天气条件等因素的限制,难以有效保障定标频次和有效数据量,无法及时提供用于分析遥感器衰变的观测数据。开展卫星遥感器热红外波段场地自动化定标方法的研究,对于提高卫星遥感器热红外波段校正场定标的时效性和精度具有重要的应用价值。本文结合卫星遥感器热红外波段在轨校正场定标技术的发展趋势,改进了热红外波段场地辐射定标技术流程,设计并研制了具备自动化观测能力的多通道自校准红外辐射计(Muli-channel Self-calibrated Infrared autonmous Radiometer,MSIR)。论文完成了以下几个方面的研究工作。为设计合理的场地自动化定标流程,比较了场地辐射定标过程中的不同物理参量获取方法的精度,设计了以温度基法为核心的场地自动化定标技术流程。利用MSIR获取大气下行辐亮度和场地辐亮度,结合多通道温度与发射率分离算法获得场地温度和发射率,利用最优偏移量法得到场地高光谱发射率数据。借助美国NCEP提供的再分析资料,获取大气温湿压廓线,结合辐射传输模型计算得到卫星入瞳处的等效辐亮度。建立同步观测遥感器接收辐亮度与输出信号值的关系,实现对过境遥感器热红外波段的辐射定标。与常规定标方法相比,该定标技术流程具有高频次、高时效、高适用性的特点,避免了人为因素造成的辐射测量误差,反映了大气下行辐射和场地真实发射率对反演场地温度的影响。为满足自动化获取场地辐亮度的需求,研制了具有自动化观测能力的MSIR。该设备需具有以下特色功能:1)采用电机驱动镀金反射镜的设计,实现了 0°～90°仰角的大气下行辐射和地表辐亮度的测量,为消除大气下行辐射对反演地表温度的影响提供了技术手段。2)采用滤光轮分光的方法实现了 6个光谱通道的自动设置,结合IMTES算法能够实现场地温度与发射率的分离,为卫星遥感器热红外波段绝对辐射定标提供了两个关键因子。3)在MSIR内部内置了两个控温精度分别优于0.04 K和0.05 K,发射率均高于0.994,稳定性均优于0.0014的黑体,用于实时辐射定标内部探测器,有效地消除了内部背景辐射对辐射测量的影响,定标不确定度小于0.143%。开展了 MSIR的实验室定标实验。利用面源黑体作为标准辐射源对MSIR内置的两个定标黑体进行了校准,验证了两个内置定标黑体的控温精度分别优于0.04 K和0.05 K,发射率均高于0.994。利用面源黑体和MSIR内置黑体作为定标辐射源,分别开展了 MSIR内部探测器的辐射定标实验。两种方法获得的响应度斜率相对偏差<1%,响应度截距相对偏差<0.2%,说明两种黑体作为定标辐射源的定标方法具有较好的一致性。分析了 MSIR的定标不确定度,结果表明,面源黑体的辐射定标不确定度小于0.122%,等效辐射测温不确定度小于0.15 K(@300 K,11μm)。内置黑体的辐射定标不确定度小于0.143%,等效辐射测温不确定度小于0.196 K(@300 K,11 μm)。验证了 MSIR自校准系统已具备与实验室定标方法相当的定标精度,满足了卫星遥感器热红外波段场地观测设备的辐射测量精度要求。