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光谱仪器是获取分谱辐射信息的装置。它的基本作用是测定被研究的光的光谱组成，包括波长、辐亮度与轮廓等。遥感应用要求野外地物光谱辐亮度计满足一系列较为苛刻的条件，如能覆盖可见到短波红外的光谱范围，5nm～15nm不等的光谱分辨率，数百甚至上千的信噪比，在野外恶劣条件下长期稳定的工作和仪器较高的便携性，从而为卫星遥感器的场地定标提供高精度的数据。
论文介绍了光谱仪器技术的发展，分析了光栅光谱仪器的工作原理及其基本特性，重点介绍了关键器件光栅和探测器，进而分析了采用平场凹面全息光栅和PDA线阵传感器方案的技术优势。根据波段的要求和窜外测量的特点，进行器件的选型和系统方案设计。采用光纤束入光，既简化了系统，也增加了系统的灵活度。采用物镜和场镜结合的前置光学系统，满足了多视场等方面的要求。通过以上设计，野外地物光谱辐亮度计在遥感应用领域达到了国内领先水平。
该光谱仪在2007年7月进行了敦煌辐射校正场7个位置点共23个轮次的方向特性观测，获取了高精度的观测数据，并已应用到FY－2等卫星遥感器的场地定标。测量系统本身经受了高温、强沙尘和长时间连续工作的考验，证明了其设计的合理性、先进性和可靠性。这将有利于提高我国卫星遥感器的在轨定标精度，推动遥感定量化的发展。