由于某些遥感应用的需求,人们需要设计一种较少波段的面阵数字相机系统,使它既保持光谱分辨率高和识别地物能力强,又有面阵相机空间分辨率高和空间几何特性好的优点。另外,利用无人驾驶飞机、飞艇和系留气球等轻型遥感平台进行对地观测时对载荷的体积和重量等有严格限制。在这种需求背景和相关项目的资助下,中国科学院遥感应用研究所、国家航天局航天遥感论证中心研制了单CCD四波段光谱成像仪的实验性样机。本文分析和总结了单CCD四波段光谱成像仪研制的意义和背景,介绍了单CCD四波段光谱成像仪的实验性样机系统的设计与实现方法,主要完成了单CCD四波段光谱成像仪的实验性样机的定标与图像校正。对单CCD四波段光谱成像仪进行了系统级的实验室辐射定标,包括稳定性测试、重复性测试、均匀性测试、暗电流测试、线性度测试、相对光谱响应和绝对辐射定标。进行了实验数据处理和结果分析,对不同成像仪状态下的各参数稳定性进行了分析,并分析了成像仪增益和积分时间的变化规律,推导出CCD成像仪在不同增益和不同积分时间下的绝对辐射定标系数。通过对自然条件下航空飞行可探测到的辐亮度等级的模拟,重新对成像仪各波段的增益和积分时间进行设置。提出多点绝对辐射定标法,并对不同增益和积分时间得到的定标系数进行验证,确保得到的定标系数具有可靠性和普遍性。运用得到的定标系数和MATLAB软件编写出图像数据辐射校正预处理软件程序。参照摄影测量行业对相机或摄像机的标定方法,对单CCD四波段光谱成像仪进行了几何定标。介绍了系统几何定标与校正实验的具体过程,采用两种方法对相机检校结果进行检查,由影像改正检查结果,得出了对成像仪系统获取的原始影像使用镜头畸变系数进行影像改正时,仅采用径向畸变系数K1改正效果较好的结论。对单CCD四波段光谱成像仪获取的青岛浒苔灾害航空遥感监测原始数据图像进行辐射校正预处理后,进行了结果分析与比较。