随着空间遥感技术不断发展及遥感产品定量化应用要求的不断提高,空间遥感器高精度定标日益显现重要性和必要性。遥感数据的可靠性、应用的深度及广度在很大程度上取决于遥感器定标准确度。但是,遥感仪器在轨定标面临长期衰减、国际间多源数据难以有效复合和统一等难题,这些都是当前迫切需要解决的问题。月球定标是21世纪初出现的新的星上定标方法,通过周期性的观测月球、基于月球长期辐射的稳定性、建立遥感器辐射响应与标准辐射量之间的关系,来实现遥感器在轨稳定性监视与绝对辐射定标。目前,国内风云系列卫星具有星上对月观测能力,搭载的微光通道仪器也需要提供夜间月球辐射信息,因此,星上遥感仪器定标迫切需要高精度的月球辐射模型。国际上多使用美国的ROLO模型作为月球反射波段的标准模型,绝对辐射精度约为5%~10%。为了改进ROLO模型和构建自主知识产权的高精度月球模型,获取高精度对月观测数据成为关键。地基月球辐射测量可以通过实行高精度、高频次的定标来保证数据的准确度和长期一致性,本文以在轨定标应用需求以及未来空间辐射测量基础载荷的校验问题为出发点,在863项目《可见光谱段月球定标技术》支持下,开展了地基对月成像光谱测量及月球辐射模型研究,本文主要内容包括:1)基于高精度月球辐射测量的需求,开展了地基对月辐射成像观测方案的研究,实现了地面测量月球轨道预报,通过对其方案模拟仿真分析,验证月球成像方案的可行性。基于狭缝型高光谱月球成像仪,依据不同月相下动态范围、空间分辨率、大气条件等因素,开发了一套高质量数据的智能采集算法,以实现观测系统长期夜间观测能力。依据月球前期测量方案研究,搭建一套月球自动化跟踪扫描成像高光谱辐射测量系统,其工作波段为400nm~1000nm。2)为了提供精确的月球光谱辐射测量数据,开展了高光谱月球成像仪的光谱定标、辐射定标、仪器性能表征等研究。在精确的光谱定标基础上,对仪器开展细致的辐射定标研究,实现了月球观测数据辐射溯源。对高光谱月球成像仪的稳定性、系统线性度、信噪比光学性能进行表征,提出一种利用恒星法实现对月球观测系统光轴平行性校检、狭缝型高光谱月球成像仪的焦距、空间响应函数测量方法。3)基于月球空间基准源的研究,开展了地基月球辐射测量试验,验证了仪器的性能和观月能力,设计仪器外场辐射稳定性监测方案。基于气溶胶和温湿压廓线测量,开展不同数据源的大气参数比对分析,利用Modtran辐射传输模式开展夜间大气的消光研究。为了获得大气外的光谱辐照度和辐亮度图像,开展地基辐射数据去冗余、几何校正、大气校正等高光谱辐射定量化算法研究。4)基于空间遥感仪器在轨月球辐射定标的需求,重点研究了当前国际上通用的月球辐照度模型,利用地基测量的高光谱辐射数据,对国际辐射模型进行全方位的分析及验证,包括绝对精度、相对精度、波段辐射稳定性、相红移等。通过模型相角依赖性以及绝对偏差,提出了一种溯源到地面辐射基准的月球模型的改进方案,并对地基对月测量辐射数据进行质量评估。本研究工作对遥感数据质量极大地改善,提高应用效果,实现多源遥感数据的信息融合和通用性,为未来建立一个以空间站,各类对地观测卫星、通讯卫星、飞机平台以及地面监测站网所组成的全空间型立体监测系统及全球性合作研究提供必要的技术支持。