风云三号卫星中分辨率光谱成像仪反射太阳波段辐射再定标及其应用
发布时间：2020-12-26 18:46
搭载于风云三号卫星（FY-3）上的中分辨率光谱成像仪（MERSI）是现阶段我国获取云、水汽及气溶胶等气象观测资料的主要业务载荷。FY-3A/3B/3C MERSI三个载荷提供了覆盖2008年至今的长时间序列观测数据。遥感器的辐射定标是实现遥感信息定量化的前提和基础。当前FY-3系列卫星的定标,均以敦煌场地替代定标为主,约每年一次,定标频次低,不能有效反映遥感器在轨辐射性能的衰变,直接影响数据反演精度。FY-3A/3B/3C的MERSI遥感器存在辐射响应特性的差异,未能实现统一辐射定标,导致长期观测数据难以衔接,难以获得长时间序列、精度一致的遥感数据集。为了保证三个卫星载荷的长时间序列观测数据的一致性和精度稳定性,本文开展了载荷再定标技术研究,演示了应用效果。本文依据大约6TB历史数据的处理结果,提出了FY-3A/3 B/3C MERSI辐射再定标的技术方案。完成了以下主要研究内容:（1）针对单个载荷的单次辐射定标,详细评估了MERSI每个通道定标精度影响因子,包括地表反射率、大气辐射传输条件以及太阳天顶角,对MERSI辐射响应特性的影响。（2）针对三个载荷的长时间序列定标,利用Liby...
【文章来源】：中国科学技术大学安徽省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：146 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１．２?ＭＯＤＩＳ星上定标器（左）及ＭＯＤＩＳ太阳漫射板监测仪（右）［７］??
太阳漫反射板监测仪（ＳＤＳＭ）以及光谱辐射定标设备是ＭＯＤＩＳ在反射太阳通道的??三组星上定标设备。ＳＤ用于反射太阳波段的辐射定标，光谱辐射定标设备用于ＭＯＤＩＳ??３６个波段的空间定标和反射太阳波段的光谱定标。图１．２给出了?ＭＯＤＩＳ星上定标器??的原理图及ＭＯＤＩＳ太阳漫射板监测仪的实物图。??ＭＡＩＮＦＲＡＭＥ??＼?ｓ〇ｕｒｄ＞ｆｆｕｓｅ＾４＾＾＞＞ｏｍｅ職??ＡＳＳＥＭＢＬＹ?（ＳＲＣＡ）??ＭＯＮ?酬（ＳＯＳＭ）?＇?＾１??圆?ＥＬＥＣＴＲＯＮＩＣＳ?级，??＾?ＭＯＯＵＬＥ?（ＭＥＭ）??＝０Ｒ???＾ＣＥＶＩＥＷ??ＰＲＷＡＨＶＷＲＲＯＲ＾Ｎ＾７?／ｍｊ?ＲＡＵＡＴＷＥ?ＣＯＯＬＥＲ??ＲＡＤＩＡＴＩＶＥ?ＣＯＯＬＥＲ??ＤＯＯＲ??图１．２?ＭＯＤＩＳ星上定标器（左）及ＭＯＤＩＳ太阳漫射板监测仪（右）［７］??当ＭＯＤＩＳ运行到北极点附近并且处于昼夜分界线的白昼一侧时，搭载于遥感器??上的太阳漫射板的门将会打开。太阳光能量直接照射到漫射板上，根据漫射板已知的??反射特性和太阳角，可求出漫反射辐亮度，该辐亮度可用于遥感器反射波段的辐射定??标。基于ＳＤ／ＳＤＳＭ的Ｔｅｒｒａ?ＭＯＤＩＳ反射太阳通道定标系数如图１．３所示［８］。其横坐??标为自２０００年１月１日起遥感器运行的天数，其纵坐标为归一化的定标系数。可以??看出，除通道１８外，其余反射太阳通道的定标系数均呈现逐步上升的趋势。这说明??Ｉ?＇?１?１?１?Ｉ?１?＇?１?１?Ｉ?１?１?１?＇?Ｉ?＇?ｒ—１?｜?｜?Ｉ?ｒ—ｒ—ｎ?ｊ￣??
监测仪也开始工作，交替接收来自漫射板及来自衰减屏的太阳光。太阳漫射板稳定监??测仪的功能是监视太阳漫射板的衰减特性。搭载于Ｔｅｒｒａ?ＭＯＤＩＳ及Ａｑｕａ?ＭＯＤＩＳ上的??ＳＤ的衰减变化分别如图１．４及图１．５所示［９］。可以看出，随着时间的推移，搭载在Ｔｅｒｒａ??ＭＯＤＩＳ及Ａｑｕａ?ＭＯＤＩＳ上的ＳＤ均发生了衰减。时间越长，ＳＤ衰减也越严重。ＳＤ??的衰减程度与波长相关，短波波长处的衰减较大，长波波长处的衰减相对较小。因此，??在采用太阳漫射板对遥感器进行定标时，应该考虑ＳＤ自身的衰减对辐射定标精度带??来的影响。??Ｉ??１?ｚ?＇??＾?０６?＇??４００?５００?０００?７００?８００?０００?１０００??Ｗｎｖｅｌｅｎｊ（ｔｈ?（ｎｍ）??图１．４?Ｔｅｒｒａ?ＭＯＤＩＳ星上ＳＤ衰减变化（黑色、蓝色、红色各自表示自发射日起的年数，分别为??１、６、１３?年）【９！??ｉ．ｏ?￣?１?｜?？??％?＇??＝?０．８＂＾?－??？??｜?０．６??４００?＆００?６００?７００?Ｂ００?９００?１０００??Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ?（ｎｍ）??图１．５?ＡｑｕａＭＯＤＩＳ星上ＳＤ衰减变化（黑色、蓝色、红色各自表示自发射日起的年数，分别为??１、６、１３?年）【９］??１６?＇?□?Ｂａｎｄ３?＇??■?Ｂａｎｄ?８?＇??２?？?Ｂａｎｄ?９??ｉ?Ｏ?Ｂａｎｄ?ｉ〇??｜ｌ４－?ｆ?＾１８?Ｊ?－??Ｓ＇?ｒ?．??Ｉｆ?：?????．１?ａ?＊?＊?
【参考文献】：
期刊论文
[1]Recent Progress of Fengyun Meteorology Satellites[J]. ZHANG Peng,CHEN Lin,XIAN Di,XU Zhe. 空间科学学报. 2018(05)
[2]风云三号B星中分辨率光谱成像仪响应衰变分析[J]. 史剑民,胡秀清,徐文斌,郑小兵. 大气与环境光学学报. 2014(05)
[3]风云三号卫星有效载荷与地面应用系统概述[J]. 杨忠东,卢乃锰,施进明,张鹏,董超华,杨军. 气象科技进展. 2013(04)
[4]基于敦煌场地定标的FY-3MERSI反射太阳波段在轨响应变化分析[J]. 孙凌,郭茂华,徐娜,张立军,刘京晶,胡秀清,李元,戎志国,赵泽会. 光谱学与光谱分析. 2012(07)
[5]星载光学遥感器可见近红外通道辐射定标研究进展[J]. 高海亮,顾行发,余涛,李小英,巩慧,李家国. 遥感信息. 2010(04)
[6]LCTF调谐的高光谱成像系统辐射定标方法研究[J]. 方薇,张冬英,钱玮,洪津,杜丽丽. 光学技术. 2009(03)
[7]策勒考察场与敦煌辐射校正场中心区反射率特性的对比分析[J]. 李帅,谢国辉,武鹏飞,李祥余,吴新萍. 沙漠与绿洲气象. 2008(02)
[8]CBERS-02 CCD和SPOT-4 HRVIR1两个传感器的敦煌场地在轨绝对辐射定标及对比分析[J]. 郭建宁,闵祥军,傅俏燕,李杏朝,潘志强,冯春,郭毅,黄世存,李启明,汤伟平. 遥感学报. 2006(05)
[9]采用辐照度基法对FY-1C气象卫星可见近红外通道进行绝对辐射定标[J]. 胡秀清,张玉香,邱康睦. 遥感学报. 2003(06)
[10]星上定标技术概述[J]. 陈海龙. 红外. 2003(06)
本文编号：2940266
【文章来源】：中国科学技术大学安徽省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：146 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１．２?ＭＯＤＩＳ星上定标器（左）及ＭＯＤＩＳ太阳漫射板监测仪（右）［７］??
太阳漫反射板监测仪（ＳＤＳＭ）以及光谱辐射定标设备是ＭＯＤＩＳ在反射太阳通道的??三组星上定标设备。ＳＤ用于反射太阳波段的辐射定标，光谱辐射定标设备用于ＭＯＤＩＳ??３６个波段的空间定标和反射太阳波段的光谱定标。图１．２给出了?ＭＯＤＩＳ星上定标器??的原理图及ＭＯＤＩＳ太阳漫射板监测仪的实物图。??ＭＡＩＮＦＲＡＭＥ??＼?ｓ〇ｕｒｄ＞ｆｆｕｓｅ＾４＾＾＞＞ｏｍｅ職??ＡＳＳＥＭＢＬＹ?（ＳＲＣＡ）??ＭＯＮ?酬（ＳＯＳＭ）?＇?＾１??圆?ＥＬＥＣＴＲＯＮＩＣＳ?级，??＾?ＭＯＯＵＬＥ?（ＭＥＭ）??＝０Ｒ???＾ＣＥＶＩＥＷ??ＰＲＷＡＨＶＷＲＲＯＲ＾Ｎ＾７?／ｍｊ?ＲＡＵＡＴＷＥ?ＣＯＯＬＥＲ??ＲＡＤＩＡＴＩＶＥ?ＣＯＯＬＥＲ??ＤＯＯＲ??图１．２?ＭＯＤＩＳ星上定标器（左）及ＭＯＤＩＳ太阳漫射板监测仪（右）［７］??当ＭＯＤＩＳ运行到北极点附近并且处于昼夜分界线的白昼一侧时，搭载于遥感器??上的太阳漫射板的门将会打开。太阳光能量直接照射到漫射板上，根据漫射板已知的??反射特性和太阳角，可求出漫反射辐亮度，该辐亮度可用于遥感器反射波段的辐射定??标。基于ＳＤ／ＳＤＳＭ的Ｔｅｒｒａ?ＭＯＤＩＳ反射太阳通道定标系数如图１．３所示［８］。其横坐??标为自２０００年１月１日起遥感器运行的天数，其纵坐标为归一化的定标系数。可以??看出，除通道１８外，其余反射太阳通道的定标系数均呈现逐步上升的趋势。这说明??Ｉ?＇?１?１?１?Ｉ?１?＇?１?１?Ｉ?１?１?１?＇?Ｉ?＇?ｒ—１?｜?｜?Ｉ?ｒ—ｒ—ｎ?ｊ￣??
监测仪也开始工作，交替接收来自漫射板及来自衰减屏的太阳光。太阳漫射板稳定监??测仪的功能是监视太阳漫射板的衰减特性。搭载于Ｔｅｒｒａ?ＭＯＤＩＳ及Ａｑｕａ?ＭＯＤＩＳ上的??ＳＤ的衰减变化分别如图１．４及图１．５所示［９］。可以看出，随着时间的推移，搭载在Ｔｅｒｒａ??ＭＯＤＩＳ及Ａｑｕａ?ＭＯＤＩＳ上的ＳＤ均发生了衰减。时间越长，ＳＤ衰减也越严重。ＳＤ??的衰减程度与波长相关，短波波长处的衰减较大，长波波长处的衰减相对较小。因此，??在采用太阳漫射板对遥感器进行定标时，应该考虑ＳＤ自身的衰减对辐射定标精度带??来的影响。??Ｉ??１?ｚ?＇??＾?０６?＇??４００?５００?０００?７００?８００?０００?１０００??Ｗｎｖｅｌｅｎｊ（ｔｈ?（ｎｍ）??图１．４?Ｔｅｒｒａ?ＭＯＤＩＳ星上ＳＤ衰减变化（黑色、蓝色、红色各自表示自发射日起的年数，分别为??１、６、１３?年）【９！??ｉ．ｏ?￣?１?｜?？??％?＇??＝?０．８＂＾?－??？??｜?０．６??４００?＆００?６００?７００?Ｂ００?９００?１０００??Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ?（ｎｍ）??图１．５?ＡｑｕａＭＯＤＩＳ星上ＳＤ衰减变化（黑色、蓝色、红色各自表示自发射日起的年数，分别为??１、６、１３?年）【９］??１６?＇?□?Ｂａｎｄ３?＇??■?Ｂａｎｄ?８?＇??２?？?Ｂａｎｄ?９??ｉ?Ｏ?Ｂａｎｄ?ｉ〇??｜ｌ４－?ｆ?＾１８?Ｊ?－??Ｓ＇?ｒ?．??Ｉｆ?：?????．１?ａ?＊?＊?
【参考文献】：
期刊论文
[1]Recent Progress of Fengyun Meteorology Satellites[J]. ZHANG Peng,CHEN Lin,XIAN Di,XU Zhe. 空间科学学报. 2018(05)
[2]风云三号B星中分辨率光谱成像仪响应衰变分析[J]. 史剑民,胡秀清,徐文斌,郑小兵. 大气与环境光学学报. 2014(05)
[3]风云三号卫星有效载荷与地面应用系统概述[J]. 杨忠东,卢乃锰,施进明,张鹏,董超华,杨军. 气象科技进展. 2013(04)
[4]基于敦煌场地定标的FY-3MERSI反射太阳波段在轨响应变化分析[J]. 孙凌,郭茂华,徐娜,张立军,刘京晶,胡秀清,李元,戎志国,赵泽会. 光谱学与光谱分析. 2012(07)
[5]星载光学遥感器可见近红外通道辐射定标研究进展[J]. 高海亮,顾行发,余涛,李小英,巩慧,李家国. 遥感信息. 2010(04)
[6]LCTF调谐的高光谱成像系统辐射定标方法研究[J]. 方薇,张冬英,钱玮,洪津,杜丽丽. 光学技术. 2009(03)
[7]策勒考察场与敦煌辐射校正场中心区反射率特性的对比分析[J]. 李帅,谢国辉,武鹏飞,李祥余,吴新萍. 沙漠与绿洲气象. 2008(02)
[8]CBERS-02 CCD和SPOT-4 HRVIR1两个传感器的敦煌场地在轨绝对辐射定标及对比分析[J]. 郭建宁,闵祥军,傅俏燕,李杏朝,潘志强,冯春,郭毅,黄世存,李启明,汤伟平. 遥感学报. 2006(05)
[9]采用辐照度基法对FY-1C气象卫星可见近红外通道进行绝对辐射定标[J]. 胡秀清,张玉香,邱康睦. 遥感学报. 2003(06)
[10]星上定标技术概述[J]. 陈海龙. 红外. 2003(06)
本文编号：2940266
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