1 国家卫星气象中心中国气象局中国遥感卫星辐射测量和定标重点开放实验室, 北京 100081
2 中山大学大气科学学院广东省气候变化与自然灾害研究重点实验室, 广东 珠海 519082
3 中国科学院上海光学精密机械研究所空间激光信息传输和探测技术重点实验室, 上海 201800
4 北京遥测技术研究所, 北京 100076
星载多普勒测风激光雷达是目前能够有效获取全球大气三维风场的主动探测设备,能够弥补气象卫星被动探测的不足,对其需求和进展的综述研究具有重要的意义。首先阐述了天气预报精度提升、数值模式同化和气候变化研究等领域对全球三维风场探测的迫切需求;接着回顾了相干探测、直接探测和混合探测三种体制的星载多普勒测风激光雷达的发展历程,并总结了当前星载测风激光雷达研究所面临的挑战;然后根据我国多普勒测风激光雷达的研究现状,归纳出我国星载测风激光雷达发展所急需解决的七类关键技术;最后指出星载混合体制测风激光雷达结合了相干探测和直接探测的优势,既能降低研制成本,又能提高大气垂直风廓线探测精度,是未来星载测风激光雷达的主要发展方向。
测量 星载激光雷达 风场探测 相干探测 直接探测 激光与光电子学进展
2020, 57(19): 190003
1 成都信息工程大学 电子工程学院, 四川 成都 610225
2 中国气象局国家卫星气象中心, 北京 100081
高光谱分辨率激光雷达(High Spectral Resolution Lidar, HSRL)系统利用窄带滤波器将激光雷达回波信号中的大气粒子(云或气溶胶)散射和分子散射成分分开, 提升了云或气溶胶光学特性的反演质量。提出了一种基于HSRL探测原理的HSRL回波信号模拟方法, 其原理是利用CALIPSO云/气溶胶消光系数产品和数值天气预报数据被用来仿真星载HSRL 532 nm回波信号。两种典型的窄带光谱滤波器: FPI(Fabry-Pérot Interferometer)和碘吸收滤波器, 作为分子通道滤波器的性能通过仿真的星载HSRL回波信号进行分析。对三种典型: 晴空、卷云、气溶胶(两层厚云)的HSRL回波廓线进行详细的敏感分析表明碘分子吸收滤波器的性能明显优于FPI滤波器, 其中碘吸收滤波能保持可以忽略不计的相对偏差(<4.0×10-3%), 这是由低光学厚度(<1.0)的粒子后向散射效应引起的。但是, 如果FPI滤波器的粒子后向散射透过率能保持在10-3水平以下, 其仍不失为是一个好的选择。
星载高光谱分辨率激光雷达 仿真 回波信号 光谱滤波器 spaceborne HSRL simulation return signal spectral filter 红外与激光工程
2018, 47(12): 1230008
1 华北电力大学数理学院,北京 102200
2 国家卫星气象中心, 北京 100081
3 国家气象信息中心, 北京 100081
修正TV范数光流法是基于新一代静止轨道气象卫星Himwari-8 探测的云图数据提出的反演云导风的方法。该方法首先通过ROF去噪 模型提取云图细节部分,提出应用TV-L1范数局部惩罚项的光流法实现了高分辨率云导风反演,依靠质量标识对所求导风进行质量控制, 去掉不合理风矢。实验结果表明,该方法适用于400 hPa高度以下的中低云云导风计算。
云导风 ROF去噪模型 修正TV范数光流法 质量控制 cloud derived wind Himawari-8 Himawari-8 ROF denoising model modified TV norm optical flow method quality control 大气与环境光学学报
2018, 13(6): 453
1 北京理工大学光电学院光电成像技术与系统教育部重点实验室, 北京 100081
2 中国气象局国家卫星气象中心, 北京 100081
3 中国气象局中国遥感卫星辐射测量和定标重点开放实验室, 北京 100081
美国新一代环境气象卫星NPP/联合极轨卫星系统（JPSS）增加了可见光红外成像辐射仪(VIIRS)白天/夜间波段(DNB)的微光昼夜成像通道, 继承了**气象卫星计划(DMSP)线性扫描业务系统(OLS)收集全球微光成像数据的能力, 并在性能上有大幅提升, 利用VIIRS DNB数据可以进行夜间城市灯光探测。针对中国中东部经济快速发展区域城市灯光产品的迫切需求, 综合考虑云层、月光、太阳照射、闪电、火灾等因素的影响, 对低质量数据和非灯光特征数据进行识别和剔除, 采用VIIRS DNB多天夜间数据进行融合, 将多天无月光的有效灯光辐亮度数据进行平均, 生成中国中东部地区夜间城市灯光的月合成产品。将本算法生成的产品与美国国家海洋和大气管理局(NOAA)业务城市灯光产品的辐射亮度值进行对比验证后发现, 两者具有可比性。所开发的城市灯光融合产品算法为后端的衍生应用及其他夜间微光遥感产品的反演奠定了技术基础。
遥感 微光 城市灯光 多时相融合 辐射亮度 激光与光电子学进展
2018, 55(10): 102804
国家卫星气象中心 中国遥感卫星辐射测量与定标重点开放实验室, 北京 100081
基于风云-3C/可见光红外扫描辐射计(FY-3/CVIRR)的中红外通道(3.7 μm)的太阳污染现象和发生规律,分析了太阳污染出现的时空特征,提出了初步判识并修正北半球太阳污染数据的方法,并就太阳污染对定标系数和黑体亮温的影响做了定量的评估.结果表明,对于FY-3C/VIRR的中红外通道,太阳光线照射到定标黑体时所形成的北半球高纬度太阳污染主要出现在太阳天顶角在85°~118°之间的位置时;由太阳污染导致的该区域地球观测亮温日平均偏差为4.5 K左右,最大偏差达到15 K左右.通过对逐日太阳污染数据进行识别,并采用污染前后定标系数进行线性求差值,可以初步修正太阳污染对定标系数带来的异常影响.
风云-3C/可见光红外扫描辐射计(FY-3C/VIRR) 太阳污染 中红外通道 在轨定标 Feng Yun-3C/Visible and Infrared Radiometer (FY-3C mid- infrared band on-orbit calibration
1 中国气象局国家卫星气象中心 中国遥感卫星辐射测量和定标重点开放实验室, 北京 100081
2 北京理工大学 光电学院, 京 100081
3 中国气象科学研究院 大气成分研究所, 北京 100081
针对极轨气象卫星的特点,提出了利用极地冰雪目标进行风云(FY)卫星中分辨率光谱成像仪(MERSI)传递函数(MTF)测试的刃边方法.该方法沿着冰雪和海洋之间的边缘进行取样,然后将获得的点扩展函数经过傅里叶变换得到最后Nyquist频率点处的MTF值.该方法能够应用于绝大多数MERSI通道.MTF测试结果表明:在轨初期,FY-3B/C-MERSI图像在卫星飞行方向的MTF结果都在0.31左右,图像质量较高,能够满足设计指标.但两颗卫星的MERSI传感器图像空间频率特性沿扫描方向都不是很好,1 000 m分辨率的FY-3C图像测试结果集中在0.12左右,FY-3B集中在0.10左右,且FY-3C星结果系统偏高于B星,B星250 m分辨率的测试结果只有0.07.分析认为导致这种图像频率特征质量在扫描方向严重下降的主要原因是设计MERSI时为保证信噪比保留的像元重叠扫描,建议在下一代FY-3号气象卫星设计时考虑这种重叠扫描的处理.
风云-3B/C中分辨率光谱成像仪 调制传递函数 重叠扫描 FY-3B/C Medium Resolution Spectral Imager (MERSI) Modulation Transfer Function (MTF) overlapped scanning
