1 桂林电子科技大学电子工程与自动化学院, 广西 桂林 541004
2 中国科学院安徽光学精密机械研究所, 中国科学院通用光学定标与表征技术重点实验室, 安徽 合肥 230031
3 广西光电信息处理重点实验室, 广西 桂林 541004
针对平流层载荷在对地观测应用中精确获取地表温度的需求,基于SeeBor大气廓线集和MODIS分裂窗通道的参数建立了平流层仿真数据集,分析了通用分裂窗算法在平流层高度获取地物温度的有效性;开展了反演精度对观测高度、发射率、水汽含量、噪声等效温差(NETD)和光谱响应漂移的敏感性分析。仿真结果表明,算法的理论误差为0.185 K,其中发射率和NETD对反演误差的贡献最大。最后分析了不同影响因素的偏差约束需求,结果表明在发射率不确定性优于1%、NETD优于0.4 K、光谱响应漂移在-3~3 nm的条件下,温度反演精度可以实现优于2 K的水平。
光学学报
2022, 42(12): 1201001
1 中国科学院安徽光学精密机械研究所中国科学院大气光学重点实验室,安徽 合肥 230031
2 中国科学技术大学,安徽 合肥 230022
3 安徽建筑大学环境与能源工程学院,安徽 合肥 230601
海表温度(sea surface temperature, SST)对海洋科学的研究具有重要意义。通过卫星遥感反演是获得SST数据的方法之一。 基于C#和IDL语言构建针对EOS/MODIS数据的海表温度反演软件,讨论软件的功能,同时给出具体的反演处理过程。最后以我国 南海海域为例,将软件反演结果与实测数据对比。结果显示,反演结果与实测数据的线性相关系数约为0.91,标准误差约为0.7℃。 反演结果以期对海洋开发探测提供参考。
海表温度 劈窗算法 反演软件 sea surface temperature split window algorithm MODIS MODIS retrieval software 大气与环境光学学报
2018, 13(4): 277
复旦大学 电磁波信息科学教育部重点实验室, 上海 200433
实际应用显示搭载在风云三号A星(FY-3A)上的可见光红外扫描辐射计(VIRR)的两个分裂窗波段(IR4,~10.8 μm;IR5,~12.0 μm)存在定标偏差.本文选择高光谱卷积法,用AQUA卫星搭载的大气红外探空仪(AIRS/AQUA)和METOP-A卫星搭载的干涉式红外大气探测仪(IASI/METOP-A)的观测数据对VIRR/FY-3A的两个分裂窗波段进行交叉辐射定标.根据卫星轨道特点,选择北极地区(60°N~90°N,180°W~180°E)作为研究区域,并选择2010年6月、9月、12月以及2011年3月作为研究时间段.首先,分别将AIRS/AQUA和IASI/METOP-A数据与VIRR/FY-3A的第4波段和第5波段的光谱响应函数进行卷积;对观测数据进行重采样,并基于普朗克黑体辐射公式实现辐射值和亮度温度之间的转换.然后,使用两个相关的匹配条件提取VIRR/FY-3A分别与AIRS/AQUA、IASI/METOP-A在第4波段和第5波段的匹配观测点对.最后,对匹配观测点对进行回归分析,得到交叉辐射定标偏差订正方程的系数.结果表明AIRS/AQUA和IASI/METOP-A的在轨辐射定标非常一致.以AIRS/AQUA和IASI/METOP-A波段的辐射定标为标准,VIRR/FY-3A第4波段的平均定标偏差分别为2.39 K和2.06 K,第5波段的平均定标偏差分别为0.59 K和0.44 K.实验指出定标偏差与亮度温度有关.
可见光红外扫描辐射计/FY-3A 分裂窗波段 大气红外探空仪/AQUA 干涉式红外大气探测仪/METOP-A 交叉辐射定标 高光谱卷积法 Visible and Infrared Radiometer/FY-3A split-window channel Atmospheric Infrared Sounder/AQUA Infrared Atmospheric Sounding Inter ferometer/METO cross-calibration high-spectral convolution method
1 中国科学院上海技术物理研究所, 上海 200083
2 中国科学院大学, 北京 100049
宽波段成像仪上搭载了一个双通道长波红外相机,采用推扫方式成像.分析了相机获取的 2个通道遥感图像存在的 3种失配变换类型,结合 SIFT特征算子,给出了一组配准参数,配准精度达到亚像素级,满足了利用双通道遥感数据和分裂窗算法反演地温的需求.
图像配准 推扫成像 SIFT分裂窗算法 长波红外 image registration Push-broom imaging SIFT split-window algorithm LWIR
国家海洋环境监测中心 海洋遥感室，辽宁 大连116023
建立适于FY-3A卫星的海表温度业务化反演算法并验证其精度.采用覆盖我国渤海及北黄海的长时间序列现场观测数据及相应FY-3A VIRR数据，建立了适于FY-3A VIRR海表温度反演的分裂窗算法.独立样本数据验证表明，算法平均误差为0.78 ℃，RMSE为0.93.
风云三号A星 分裂窗算法 可见光红外扫描辐射计 海表温度 FY-3A satellite split window algorithm VIRR sea surface temperature
1 中国科学院遥感应用研究所国家重点实验室, 北京100101
2 中国科学院研究生院, 北京100049
3 国家基础地理信息中心, 北京100089
在沙尘气溶胶辐射强迫的影响下, 卫星传感器在分裂窗通道观测到的地表比辐射率信息会发生变化。 首先从微观角度阐述了沙尘气溶胶在11和12 μm通道处的消光特性以及它们对比辐射率的影响; 其次, 以2011年4月29日内蒙古北部地区一次强沙尘天气为例, 分析了研究区域内的比辐射率变化特征, 并在此基础上提出了一种利用分裂窗通道比辐射率遥感判识沙尘气溶胶的方法; 最后, 利用国家气象卫星中心对外提供的沙尘日监测产品对沙尘气溶胶识别结果进行了验证和分析。 结果表明: 在假设12 μm比辐射率为1的条件下, 利用11 μm相对比辐射率不但能够有效的把沙尘覆盖区域识别出来, 而且11 μm相对比辐射率在一定程度上也反映了沙尘的强度信息。
沙尘气溶胶 红外分裂窗 比辐射率 沙尘识别 Dust aerosol Thermal split window Emissivity Dust detection 光谱学与光谱分析
2013, 33(5): 1189
中国科学院安徽光学精密机械研究所中国科学院通用光学定标与表征技术重点实验室 , 安徽 合肥 230031
利用MODIS影像数据,采用劈窗算法来反演安徽地区的地表温度。结合Sobrine、覃志豪等提出的NDVI方法 和地物监督分类方法,对地表比辐射率进行了估算, 将反演结果与NASA的地表温度产品进行比较,平均误差在1 K左右。同时利用卫星过境当天从安徽省高密 度自动监测站获取的实时数据对反演结果进行验证,发现 反演温度与地面实测数据的曲线走势具有高度的一致性且有较高的相关性,能直观地反映安徽地区地表温度的空间分布。
地表温度 劈窗算法 地表比辐射率 land surface temperature MODIS MODIS split-window algorithm land surface emissivity
中国遥感卫星辐射测量与定标重点开放实验室， 国家卫星气象中心， 北京100081
在遥感数据定量应用中， 卫星通道的光谱响应函数是影响定量产品反演算法、 精度和获取的地球特征物理量的关键因素之一。 针对FY-2E红外分裂窗通道光谱响应函数的调整， 利用NOAA AVHRR卫星相应通道的定标查找表、 青海湖实测的水面辐亮度和大气状态数据， 以及利用PLANK方程模拟的全动态范围内的辐亮度等数据对FY-2E与FY-2C红外分裂窗通道的差异进行了深入分析， 发现由于光谱响应调整导致通道的探测波段发生变化， 将影响到卫星探测的下垫面物理特性反演。 同时， 由于对FY-2E光谱响应函数的调整， 使其红外分裂窗通道的亮温差相对于FY-2C在整个动态范围内都明显的增加， 将进一步提高FY-2E卫星红外分裂窗通道的定量反演能力。
风云二号 热红外 分裂窗通道 光谱响应函数 FY-2 satellites Thermal infrared Split window channels Spectral response function 光谱学与光谱分析
2010, 30(6): 1634
1 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
2 中国科学院遥感应用研究所 遥感科学国家重点实验室，北京 100101
介绍利用大洋浮标数据和NCEP再分析资料对FY-2C红外分裂窗通道进行在轨绝对辐射定标的方法，并选 择了2006年10个时次的卫星数据进行辐射定标试验.将利用这种方法获得的定标结果与FY-2C卫星数据产品中 提供的定标查找表进行比较分析，结果表明两套不同的定标系数反演的大气层顶(TOA)亮度温度的主要差别集中 在云顶、冰雪覆盖区域等低温像元;而在常温区的陆表和海表像元定标结果差别较小，反演的TOA亮温差在2K左 右.提出的替代定标方法可以极大地提高定标频次，为实现FY-2C红外分裂窗通道的实时绝对辐射定标提供了重 要的方法基础.
遥感 辐射定标 大洋浮标数据 NCEP再分析资料 分裂窗通道 remote sensing radiometric calibration sea buoy data NCEP reanalysis data split-window channels
大气特性与地物发射率是影响陆温反演精度的主要因素,不同的分裂窗表达式用于陆温反演存在不同的反演结果,其中两通道辐射量线形组合形式的分裂窗算法受大气影响最小,反演温度的误差也最小.其反演温度的误差与大气透过率和大气向上辐射无关,但与地物的发射率、大气向下辐射相关.分裂窗表达式B(λ′,Ts°)=α·I(λ1)+b·I(λ2)+c中的反演系数a、b与大气向上辐射无关,但分别与通道1、通道2的大气透过率成反比.当定标点发射率不完全一致时,二者还与大气向下辐射相关;相反,如果定标点发射率完全一致,二者与大气向下辐射无关.使用辐射量线性组合的分裂窗形式反演陆温时,当大气向下辐射与地物的Planck辐射越相近,误差越小.
分裂窗 温度反演 热红外 发射率 split window temperature retrieval thermal infrared emissivity
