FY-3号气象卫星的热红外数据同化方法研究
利用FY-3A近红外资料反演水汽总量
利用FY-3A近红外资料反演水汽总量胡秀清;黄意玢;陆其峰;郑婧【摘要】The technique of retrieving precipitable water vapor (PWV) based on near-infrared (NIR) data of Medium Resolution Spectral Imager (MERSl) on board FY-3A satellite is introduced. Five NIR channels are designed on the MERSI instrument for PWV observation, three of which are water vapor absorption channels centered near 905 nm, 940 nm and 980 nm respectively and others are atmospheric window channels at 865 nm and 1030 nm. The method adopted here for PWV retrieval is based on the ratio of reflected solar radiance (or apparent reflectance) detected by satellite between water vapor absorption channels and atmospheric window channels. By employing channel ratios, the aerosol extinction distribution and the variation effect of surface reflectance are partially removed. and the atmospheric transmittance of water vapor channels is approximately obtained. The PWV is derived from the atmospheric transmittance based on a Look-up Table which is pre-calculated using a radiation transfer model. The sensitivities of atmospheric transmission in each NIR water vapor channels of MERSI to the total precipitable water vapor are also simulated. It is found that 905 nm channel is more sensitive under humid conditions while the strong absorption channel at 940 nm is sensitive under dry conditions. And the two weak absorption channels have similar sensitivity to total water vapor amount. In this case, under a given atmosphere condition, the derived PWV values from three water vaporchannels may be a little different. The weighted average of three derived PWV values is regarded as the final PWV product and the weighing coefficients are determined by their sensitivity. The procedure of the operational PWV product generation is designed and conducted for experimental retrieval. Based on the global data of MERSI, FY-3A Products Generation System (PGS) can successfully generate the daily global and regional PWV L2 products and multi-day integrated L3 products. which can clearly display the spatial distribution of water vapor amounts over global land area. The result indicates that FY-3A/MERSI has an excellent ability in detecting NIR water vapor, and can demonstrate fine characteristic of PWV spatial distributions. As 940 nm channel shows good application under dry atmosphere conditions and 905 nm or 980 nm channel work well under humid situation, acceptable retrieval accuracy can always be achieved by combining these channels. In order to assess the accuracy, the retrieved PWV from MERSI NIR are compared with the ground-based sounding data. Over cloud free area, there is a good agreement between them in variation trend and spatial distribution. The MERSI PWV results are steady but 20％-30％ lower than sounding, so the retrieval algorithm and the Look-up Table need to be updated to reduce this bias in the near future.%该文介绍了利用搭载在FY-3A卫星上的中分辨率光谱成像仪(MERSI)的近红外(NIR)通道反演大气水汽总量(PWV)的方法.根据预先建立的查找表,大气水汽总量可以通过水汽通道与窗区通道的卫星测值相比反演得到.对MERSI近红外水汽通道灵敏度进行估算,结果表明:处于吸收带两翼的905 nm和980 nm通道对不同水汽量的敏感性表现比较接近,对较大水汽含量最为敏感;当水汽较弱时,强吸收的940 nm通道非常敏感.基于这3个通道对水汽含量敏感性的不同表现,采用3个通道水汽总量的加权平均值作为PWV产品的最终反演值.文中设计了水汽总量业务算法反演流程,并基于FY-3A/MERSI最新观测资料进行晴空大气水汽总量的业务处理生成试验,顺利生成MERSI单轨道水汽总量产品及日拼图中国区域产品和全球产品,同时生成多天合成产品,产品反映出MERSI具有较好的近红外水汽探测能力.将卫星反演结果与探空数据进行初步比对检验,显示卫星反演值有20%～30%系统性偏低,需要进一步改进反演查找表.【期刊名称】《应用气象学报》【年(卷),期】2011(022)001【总页数】11页(P46-56)【关键词】中分辨率光谱成像仪;近红外通道;水汽总量【作者】胡秀清;黄意玢;陆其峰;郑婧【作者单位】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,国家卫星气象中心,北京,100081;中国科学院遥感应用研究所,北京,100101;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,国家卫星气象中心,北京,100081;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,国家卫星气象中心,北京,100081;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,国家卫星气象中心,北京,100081【正文语种】中文该文介绍了利用搭载在FY－3A卫星上的中分辨率光谱成像仪（MERSI）的近红外（NIR）通道反演大气水汽总量（PWV）的方法。
风云三号气象卫星原始数据质量保证技术研究
风云三号气象卫星原始数据质量保证技术研究作者：张媛媛贾树泽屈兴之来源：《软件导刊》2016年第10期摘要：随着我国发射的气象卫星越来越多，在轨的气象卫星个数不断增加，地面站的接收任务也不断增加，在地面站接收卫星数据时，可能出现数据混乱即某颗卫星对应的原始数据中存放其它卫星数据的情况，以及轨道冲突时卫星接收数据缺失的情况，在现有的气象卫星地面应用系统中，这两种情况均会造成卫星各级产品的缺失。
针对这两种情况，在现有风云三号气象卫星地面应用系统的基础上，以风三卫星原始数据为研究对象，分析了相应的质量保证技术，以提高异常的发现时效和数据的完整性。
关键词：风云三号气象卫星；原始数据；数据混乱；数据缺失；质量保证DOIDOI：10.11907/rjdk.162010中图分类号：TP319文献标识码：A文章编号：16727800（2016）0100118030引言风云三号气象卫星是我国第二代极轨气象卫星，其卫星资料已广泛应用在天气预报、气候与气候变化监测和预测、大气环境监测、人工影响天气、空间天气以及农业估产、生态环境和自然灾害的监测，为政府决策、防灾减灾和经济社会发展作出了重要贡献[12]。
地面应用系统作为风云气象卫星工程大系统中的一个重要组成部分，对卫星应用效益的发挥起着重要作用[3]。
它的主要任务是接收、处理、存储、分发和应用服务，由数据接收系统、运行控制系统、数据预处理系统等10个技术系统组成，数据接收系统分布在4个国内地面站（分别位于北京、广州、乌鲁木齐、佳木斯）和一个国外站（位于瑞典基律纳），应用示范系统分布在全国，其它8个技术系统全部布局在北京国家卫星气象中心（下面简称为卫星中心）。
目前在轨运行的风云三号气象卫星包括风云三A/B/C，文中简称为FY-3A、FY-3B、FY-3C。
一方面，地面站在接收多颗卫星数据时，可能出现数据混乱问题，即某颗卫星对应的十秒文件中存放其它卫星的原始数据，该问题会影响卫星产品的完整性，另一方面，当发生轨道冲突，即发生地面站一套天线无法保证两颗或多颗卫星数据的接收时，由于配置错误会导致多套天线接收卫星数据时，某一套或多套天线接收错卫星，造成某颗卫星数据未被接收，从而影响卫星产品的完整性。
FY-3双星MWHS资料对江西暴雨的循环同化试验
FY-3双星MWHS资料对江西暴雨的循环同化试验米洁;朱克云;张杰【摘要】为了提高卫星资料在同化系统中使用率及验证同化卫星资料的预报效果,采用循环同化方案并通过江西2012年5月11～14日的暴雨个例进行验证.试验设计了风三卫星MWHS资料的循环同化双星资料方案和单时次同化单星资料方案,并对方案的运行结果进行了分析.结果表明,使用MWHS资料可以改进湿度场和涡度场.相比单时次同化单星MWHS资料,循环同化双星MWHS资料方案能更好地改善湿度场和动力场,模拟的降水落区和强度更接近实况,其TS评分最优.单时次同化单星MWHS资料,选用降水期间探测的卫星资料同化效果更优.【期刊名称】《成都信息工程学院学报》【年(卷),期】2014(029)001【总页数】7页(P77-83)【关键词】气象学;资料同化;循环同化;MWHS资料【作者】米洁;朱克云;张杰【作者单位】成都信息工程学院大气科学学院高原大气与环境四川省重点实验室,四川成都610225;成都信息工程学院大气科学学院高原大气与环境四川省重点实验室,四川成都610225;成都军区空军气象中心,四川成都610041【正文语种】中文【中图分类】P468.0+240 引言暴雨灾害中国严重自然灾害之一,每年都给国家经济和人民生命财产造成很大损失。
因此,提高暴雨的监测、预测能力是国家减灾防灾的急需,也成为近几十年来国内学者研究的热点之一。
国内外的大量研究表明[1-3],在数值预报中加入非常规资料能够有效提高数值预报水平。
目前,国外众多的数值预报研究和业务单位都已将多种卫星资料应用到数值预报模式的同化分析系统中,卫星资料已成为所用观测资料的主体。
目前,中国也开展了一系列卫星同化的研究工作,取得了一定的研究进展。
张利红[4]采用GRAPES-3DVAR同化系统同化AMSU-A/B微波资料,发现AMSU-A资料对温度场改进效果明显,AMSU-B资料对湿度场改进效果明显;单独同化AMSU-B资料比单独同化AMSU-A资料改进效果更明显;同时同化AMSU-A/B资料比只同化其中一种资料的模拟效果好,更好地改善了模拟降水的落区和强度,与实况更加接近。
FY-3A微波资料在“莫拉克”台风预报中的同化试验
我国也开展了许多对卫星资料直接变分 同
化的研究【 ｌ，潘宁等利用增量三维变分方法 同 ＿ 化 Ａ Ｕ Ａ辐射亮温资料明显改善了 ＭＭ５ ＭＳ — 模式
ｆ ｄ ａｃｄＭｉ ｏ ａｅＳ ｕ ｄ ｇＵ ｉ探测仪投入 Ａ ｖｎ ｅ ｃ ｗ ｖ ｏｎ ｉ ｎｔ ｒ ｎ ）
的温度和水汽混合 比预报［ 。张华等【 ］ ｍ 以增量
通讯 作者 ： 杨 引 明 ，男 ，博 士 ，高 级 工程 师 ，主要 从 事大 气探 测 遥感 和 中尺 度气 象 的研 究 和业 务 工作 。Ｅｍａ ：ｍｙｎ ＠ｐ ｕｏｇｃ － ｉ ｙ ａｇ ｋ ． ． ｌ ｒ ｎ
２ ４
热
带
气
象
学
报
分析场有着合理 的风压场约束关系。 风云三号是我国新一代极轨气象卫星 ，首颗
基础 ， 针对 ２０ 年第 ８ 台风 “ ０９ 号 莫拉克 ” 路径 和强度 预报 ， 开展数值预报直接 同化技术研究 。 试验结果表 明，
直接 同化 Ｆ ．Ａ微波资料对数值模式初始场改进要优 于仅仅同化常规观测资料 ， Ｙ３ 对缺乏观测资料 的海洋 上改 进尤 为明显 ，模 式初始场更加合理地反映海上 台风环 流形 势以及温湿条件 ，海上 台风 的模式初始位 置也得 到 了校正 ； 经过 Ｆ ３ Ｙ一Ａ微波资料三维 变分 直接 同化后 ，区域 中尺度模 式对 台风路径预报效果具有积极 的改善作
被广泛应用于热带气旋预报业务【 ３ ＭＳ 的 ］ － 。Ａ Ｕ 观测数据受冰云影 响较小 ，对热带气旋的观测非
常有 利 ，因此 对 热带 气旋 的分析 和 预报 有积 极 的
意义［。国内外多家数值预报业务和研究 中心都 ２ ］ 已实现 了多种 卫 星数 据在 Ｎ ＷＰ （ ｕ ｒ ａ Ｎ ｍｅ ｃｌ ｉ
浅析FY3VIRR数据火情遥感监测模型
浅析FY3/VIRR数据火情遥感监测模型引言由于受气候异常、高温和干旱以及人类活动的影响，尤其是环境破坏导致温室效应、臭氧空洞，使得近年来我国乃至全世界范围内森林火灾频发，造成了重大的经济损失和严重的环境破坏，由于林火常常发生在地理分散，位置偏僻的地方，发生之初往往很难发现，如何及时快速的监测其发生，对于救火队员及时扑救具有重要意义，同时也可大大降低其产生的破坏和损失。
遥感以其时间分辨率高、覆盖范围广、成本低而深受广大科研人员和专业人员的青睐。
风云三号（FY-3）卫星是我国第二代极軌气象卫星，可以对全球天气和环境实现全天候、三维、定量、多光谱遥感，为灾害和环境的遥感监测提供了更为有效的手段。
黑龙江作为我国的主要林区，对林火的监测有着迫切的要求。
本文正是利用现有的FY3遥感资料，对森林火灾进行监测和分析，低成本，高效率，直观准确的对火情进行监测，同时灾害发生后形成分析与评估。
为防灾减灾决策提供科学依据，具有十分重要的意义。
1 VIRR 数据特点VIRR为可见光扫描辐射计，是我国第二代极轨气象卫星-FY-3所携带的探测仪器，扫描范围±55.4o，地面分辨率1.1km。
主要用于云监测全球云量、判识云的高度类型和相态、探测海洋表面温度、监测植被生长状况和类型、监测高温火点、判识地表积雪覆盖、探测海洋水色等领域。
10个光谱通道，其中包括4个可见光通道、3个热红外通道、2个短波红外和1个近红外通道。
2 研究区域黑龙江省是林业大省，有林地面积为2007万hm2，森林覆盖率为43.6%左右，是我国主要的林业基地之一。
森林是宝贵的经济资源，也是构成生态环境的重要因子。
林火监测在森林保护工作中占有重要地位。
过去的森林火情监测手段观测范围和频次有限，它们的作用就显得单薄[1]。
多年来，由于气象条件多变和人类活动影响，森林火灾时常发生，著名的87.5.6大火、2003年黑河大火、2005年呼玛大火都使宝贵的林业资源付之一炬[2]。
风云三号A气象卫星数据和产品应用手册
风云三号A气象卫星数据和产品应用手册中国气象局国家卫星气象中心2008年12月前言为充分发挥FY-3A卫星的作用与应用效益，按照中国气象局监测网络司要求，国家卫星气象中心将FY-3A卫星资料发送到国家气象信息中心，并由国家气象信息中心通过DVB-S广播系统对全国气象部门广播分发FY-3A卫星资料。
由于国家气象信息中心每天提供给FY-3A卫星资料的广播总量为4GB，不能满足FY-3A卫星资料的广播总量要求，因此，根据DVB-S数据广播目前实际分发能力，在原分发方案的基础上，提出FY-3A星第一阶段产品分发方式。
具体方式如下：（1）DVB-S广播分发资料为中国及周边地区高时效一级产品（2）数据包括：VIRR HRPT L1数据、MERSI MPT L1数据（250米）、MERSI MPT L1数据（1公里）、MWTS HRPT L1数据、MWHS HRPT L1数据。
（3）每天仅传送（2）中仪器（即卫星直接广播的HRPT数据）白天（降轨）数据资料。
（4）原则为每弧段数据接收完毕后即时处理，即时发送。
（5）每天总数据量控制在4GB以下。
具体优先级如下：每日VIRR、MWTS、MWHS仪器数据保证分发；其余传输余量用于尽可能多地传送MERSI的1公里和250米分辨率5分钟块的数据；如当天数据未能广播完，递延到次日发送，直到把一日全国数据全部传输完毕后，再发送新一天的数据。
按照新的广播分发方案，特制定第一阶段广播分发资料的应用手册。
随着资料的增加，继续修改增加本应用手册。
联系方式：国家卫星气象中心数据服务室咸迪68409978Xiandi@孙安来68407408Sunal@编者2008年12月第1章概述 (5)1.1 FY-3A卫星概况 (5)1.2主要技术指标 (5)1.2.1卫星轨道 (5)1.2.2卫星姿态 (5)1.2.3太阳帆板对日定向跟踪 (6)1.2.4星上记时 (6)1.2.5遥感探测仪器性能指标 (6)1.2.5.1 可见光红外扫描辐射计(VIRR) (6)1.2.5.2 红外分光计（IRAS） (7)1.2.5.3 微波温度计（MWTS） (8)1.2.5.4 微波湿度计（MWHS） (9)1.2.5.5 中分辨率光谱成像仪（MERSI） (10)1.2.5.6 微波成像仪（MWRI） (11)1.2.5.7 紫外臭氧垂直探测仪（SBUS） (12)1.2.5.8 紫外臭氧总量探测仪（TOU） (13)1.2.5.9 太阳辐射监测仪（SIM） (14)1.2.5.10 地球辐射探测仪（ERM） (14)1.2.5.11 空间环境监测仪（SEM） (15)第2章术语和缩略语 (16)第3章HDF说明 (19)3.1 HDF简介 (19)3.2 HDF库介绍 (19)3.3 HDF的6种基本数据类型 (19)3.4 HDF文件的3层交互 (20)第4章FY-3卫星数据HDF格式规范 (22)4.1 FY-3卫星数据文件中使用的HDF对象 (22)4.1.1文件（全局）属性 (22)4.1.2科学数据集（SDS） (22)4.1.3虚拟数据(Vdata) (23)第5章FY-31级数据格式说明 (24)5.1 FY-3A扫描辐射计L1级数据格式说明 (24)5.1.1 FY3A扫描辐射计L1数据 (24)5.1.1.1 数据概况 (24)5.1.1.2 数据基本信息 (24)5.1.2 L1数据规格 (25)5.1.2.1 结构特性 (25)5.2 FY-3A扫描辐射计L1级（OBC）数据格式说明 (34)5.2.1 FY3A扫描辐射计L1 OBC数据 (34)5.2.1.1 数据概况 (34)5.2.1.2 数据基本信息 (34)5.2.2 L1 OBC数据规格 (35)5.2.2.1 结构特性 (35)5.3 FY-3A中分辨率光谱成像仪L1级数据信息格式说明（250M） (46)5.3.1 FY-3A中分辨率光谱成像仪L1数据（250m） (46)5.3.1.1 数据概况 (46)5.3.1.2 数据基本信息 (47)5.3.2 L1数据规格 (47)5.3.2.1 结构特性 (47)5.4 FY-3A中分辨率光谱成像仪L1级数据信息格式说明（1000M） (52)5.4.1 FY-3A中分辨率光谱成像仪L1数据（1000m） (52)5.4.1.1 数据概况 (52)5.4.1.2 数据基本信息 (52)5.4.2 L1级数据规格 (53)5.4.2.1 结构特性 (53)5.5 FY-3A中分辨率光谱成像仪L1级数据信息格式说明（OBC） (61)5.5.1 FY-3A中分辨率光谱成像仪L1数据（OBC） (61)5.5.1.1 数据概况 (61)5.5.1.2 数据基本信息 (61)5.5.2 L1数据规格 (61)5.5.2.1 结构特性 (62)5.6 FY-3A微波温度计L1级数据信息格式说明 (70)5.6.1 FY-3A微波温度计L1级数据 (70)5.6.1.1 数据概况 (70)5.6.1.2 数据基本信息 (71)5.6.2 L1级数据规格 (71)5.6.2.1 结构特性 (71)5.7 FY-3A微波湿度计L1级数据信息格式说明 (84)5.7.1 FY-3A微波湿度计L1数据 (84)5.7.1.1 数据概况 (84)5.7.1.2 数据基本信息 (84)5.7.2 L1数据规格 (85)5.7.2.1 结构特性 (85)第1章概述1.1 FY-3A卫星概况风云三号A气象卫星（简称FY-3A）是我国的第二代太阳同步极轨气象卫星。
移动平台气象卫星遥感数据处理系统设计与验证
航天返回与遥感第43卷第2期104SPACECRAFT RECOVERY & REMOTE SENSING2022年4月移动平台气象卫星遥感数据处理系统设计与验证许萌1方舟2（1 中国空间技术研究院国际业务部，北京100094）（2 航天恒星科技有限公司，北京100095）摘要气象卫星遥感数据处理系统是实现典型气象产品反演的关键。
为满足中国气象卫星遥感数据应用的通用性和产品标准化需要，文章采用面向产品的分层设计和标准化设计理念，进行了移动平台气象卫星遥感数据处理系统设计，可实现对FY-3D、EOS-Terra、EOS-Aqua、NOAA 18气象卫星数据的实时接收、处理和管理，自动生成定量产品；并以FY-3D卫星的中分辨率光谱成像仪II型（FY-3D MERSI-II）为对象，进行了云检测产品、火点监测产品等典型反演产品的应用验证。
结果表明：云检测的时间实际一致率为92%，火区精度约95.4%，说明该系统具有较高的准确性和适应性，可为气象卫星遥感数据的深入应用、大气环境监测和全球气候变化研究提供参考和技术支持。
关键词气象卫星气象产品遥感数据快速处理移动平台系统设计中图分类号: TP393文献标志码: A 文章编号: 1009-8518(2022)02-0104-11DOI: 10.3969/j.issn.1009-8518.2022.02.011Design and Implementation of Meteorological Satellite RemoteSensing Data Processing System Applied to Mobile PlatformXU Meng1 FANG Zhou2（1 International Business Department, China Academy of Space Technology, Beijing 100094, China）（2 Space Star Technology Co., Ltd., Beijing 100095, China）Abstract The meteorological satellite remote sensing data processing system is the key to realize the retrieval of typical meteorological products. In order to meet the versatility of china meteorological satellite remote sensing data application and product standardization requirements, the product-oriented hierarchical design and standardization design concepts are adopted to design a meteorological satellite remote sensing data processing system applied to mobile platform, which can achieve FY-3D, EOS-Terra, EOS-Aqua and NOAA 18 meteorological satellite data receive, process and manage in real time, automatically generate quantitative products. FY-3D MERSI-II was taken as the object to verify the application of cloud detection products, fire monitoring products and other typical inversion products. The results show that , the actual coincidence rate of cloud detection time is 92%, and the accuracy of fire area is about 95.4%. It shows that the system has high accuracy and adaptability, which can provide reference for the in-depth application of meteorological satellite remote sensing data, and provide technical support for our country's atmospheric environment monitoring and global climate change research.收稿日期：2021-09-07引用格式：许萌, 方舟. 移动平台气象卫星遥感数据处理系统设计与验证[J]. 航天返回与遥感, 2022, 43(2): 104-114.XU Meng, FANG Zhou. Design and Implementation of Meteorological Satellite Remote Sensing Data Processing第2期许萌等: 移动平台气象卫星遥感数据处理系统设计与验证 105 Keywords meteorological satellite; meteorological products; remote sensing data; fast processing; mobile platform; system design0 引言气象卫星具有获取地球表面和大气的多光谱、高精度定量观测及垂直探测大气温度和湿度等参数的能力[1]，能够显著提高对三维大气连续监测的能力，可为天气预报中的一些难点问题提供部分解决或显著改善的途径，目前已经在天气预报、气候预测、环境监测、防灾减灾和资源可持续开发等多个领域得到了广泛应用[2]。
FY-3A极轨气象卫星
0 引言
在我国 , 气象卫星已成为不可替代的天气和海 洋观测工具 。这些卫星连续不断地监视严重自然灾 害 , 在国民经济的多个领域作出了贡献 ,因此气象卫 星被视为能产生巨大社会与经济效益的应用卫星 。 对作为农业大国的中国来说 ,目前气象卫星在气象 、 水文、 农业 ,以及灾情监测等领域的作用日益增强 。 F Y23A 卫星是中国第二代极轨气象卫星 , 其目标是
FY23 A Polar Meteor ological Satell ite
DON G Yao2hai1 , SUN Yun2zhu2 , WAN G J i n2hua 2 , CH EN Wei2qi ang2
(1. Shanghai Acade my of Spaceflight Tec hnology , Sha nghai 201109 , China ; 2 . Shanghai Institute of Satellite Enginee ring , Sha nghai 200240 , China) Abstract : The major ta sk , o rbit a nd launch window , conf iguration and deployme nt , main pe rfor ma nce , measurement inst rume nt , transfor m a nd storage of picture , attitude and or bit control syste m , a nd data management syste m of F Y23A pola r meteorological satellite whic h was developed in domestic were int ro duced in this paper . The technology c ha rac teristic s of the F Y 23A satellite we re presented. The injection of t he satellite and the operation of t he platform and data tra nsf orm we re given out. The operation of the re mote sensing instr uments and t heir par tial application were introduced. The operation of F Y23A satellite in near the f ir st 4 mont hs wa s stable , whic h had acquired la rge a mount of meteorological and environment data. The p rimar y te st results showed that the performances of the majo rity inst rume nt s fo r F Y23A sa tellite we re well in accor dance wit h tho se of inte rnational instr uments. Keywor ds: F Y23A polar meteorological sa tellite ; Configur ation ; Data tra nsfo rm syste m ; Attitude and or bit co nt rol system ; Data ma nagement system ; Remote se nsing inst rume nt
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传感器 。由于传感 器 设计 的性 能参 数 的差 异 ， 同 不
的瞬 时视场 、 扫描 方式 、 样速率 及地 面空 间分 辨率 采
都将 引起 同一 时刻 不 同传 感器不 同通道 所观 测到 的 目标 的差异 。而且 ， 由于 不 同传感 器 通 道 的波谱 响 应 函数 的差 异 、 光谱 及辐 射定标 误差 的存在 ， 传感 器 测量 的辐射能 量值 也会有 很大不 同［ 。对于这 些不 １ ］
结果表 明， 这三个传感器 热红外数据具有显著 的线性 相关关 系； 对于 扫描辐射计 、 外分光计分别 向中分辨 率成 红 像仪 的数据 同化模 型， 当改变观测角， 型 回归系数之 和 总是 约为 １ ０ 扫描 辐射计和 红外分 光计 的误 差分别 为 模 ．；
０ ４ 和 ０ １ Ｋ（ ０ Ｋ 时） ．Ｋ ． ５ ３０ 。
遥感信 息
叠 囊 应 用
Ｆ 一 号气象卫星的热红 外数据同化方法研究 Ｙ３
谢 惠 慧① ， 小光 ①， ～ 姜 尹球 ③， 伯 惠④ 唐
（ 中 国科 学 院光 电研 究 院 ， 京 １ ０９ ； 中 国科 学 院研 究 生 院 ， 京 １ ０ ９ ； ① 北 ０１０② 北 ０ １ ０ ③ 中 国科 学 院遥 感 应 用 研 究 所 ， 京 １ ００ ； 中 国科 学 院地 理 科 学 与 资 源 研 究 所 ， 京 １ ００ ） 北 ０１１④ 北 ０ １ １
将升 空 ， 了给将 来 的数 据应 用提供 技术支 持 ， 据 为 数
同化方 法 的研 究显 得尤 为迫切 。
９．９， ８７。 三个传感器 （ 扫描辐射计 、 ／兀． 红外万 ￣计和中分辨率 ｋＩ ， Ｆ 成像光谱仪） 热红外通道的性能参数如表 １表 ２表 ３ ， ， ：
表 １ Ｆ － 描 辐 射 计 热 红外 通道 的性 能 参 数 Ｙ ３扫 通 道 名 称 光 谱 范 围
同的数 据 ， 据 同化是 要 研 究适 当 的方 法或 模 型 以 数 改善数 据 的综 合 应用 效 果 。Ｆ ３系 列第 一 颗 星 即 Ｙ一
辐 射值 ， 然后对 这些 数据进 行统计 回归分析 ， 建立不
同热红 外通道 的数 据 同化模 型 。本文 则是从 第三个 角度进 行研 究 的。 Ｆ － 星 的 轨 道 高 度 为 ８０ｉ， 道 倾 角 为 Ｙ３卫 ５ｋ 轨 ｎ
摘要 ： 对 Ｆ － 传感器 ： 描辐射计、 针 Ｙ３ 扫 中分 辨 率 成 像 光谱 仪 和 红 外 分 光 计 的热 红 外 通 道 ， 据 辐 射传 输 理 论 根 以及 地 表 温 度 反 演 信 息 的 一致 性 ， 用 大 气辐 射 传 输 模 拟 软件 Ｍ０ Ｔ Ａ ４进 行 数 据 模 拟 和 数据 同化 方 法研 究 。 利 Ｄ Ｒ Ｎ
（ ｍ）
数 据 同化 最 早 是在 数 值 天 气 预 报 （ ＮＷＰ 中提 ）
出来 的 。它的核 心概 念 是融 合 各 种观 测 （ 括 常 规 包 观测 和遥感非 常规 观测 ） 内在 物理模 式［ ， 不 同 和 ２使 ］
空 间 分 辨 率 扫描 范 围
（ ｍ） ｋ
时刻 的离散 观测 值不 断 修 正模 式 ， 高模 式 中参 数 提 的精度 ， 而输 出 时间 、 间 连续 的大气 、 洋 及 地 从 空 海 表 变量数 据集 。随 着 ＮＷＰ系统 在 欧 洲 、 美 等 一 北 些 国家 的业 务运 行 ， 这种 数据 同化 的方法 已趋成熟 。 相 比较而 言 ， 星平 台多传 感 器 的数 据 同化研 究 还 卫 刚刚起步 。多传 感器 的数据 同化 就是根据 一定 的准 则 ， 用适 当的方法 和模 型 ， 采 使多种 观测资 料能够 综
关键字 ： 红外 ； 热 波谱 响应 函数 ； 据 同化 数
中 图分 类 号 ： Ｐ ５ Ｔ ７１ 文 章标 识码 ： Ａ 文章 编 号 ：１ ０ —３ ７ （０ ８ １ ０ ０ ８ ４ ０ ０ １ ７ ２ ０ ） ０ —０ ２ 一Ｏ
１ 引 言 Ｆ － Ｙ ３号气象 卫 星是 我 国正在 研 制 的第二 代 极
轨气 象卫 星系 列 ， 了实 现 全球 、 天 候 、 光谱 三 为 全 多 维定量探 测 的应用 目标 ， Ｙ ３搭载 了多种 对地 观测 Ｆ －
合 应用 ， 至达 到 １ ＞ ２的效果 。 甚 ＋１ 多 传感 器 的数 据 同化 研究 可 从 三个 角 度展 开 ：
一
是基 于传感 器和 卫 星平 台性 能参 数 的数 据 同化 ，
通 道名 称
光谱 范 围
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空 间分 辨 率 扫 描 范 围
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红外 分 光 计 Ｃ １． ４ ２ ６ Ｈ８ ２ ２ ～１ ． ９ 红外 分 光 计 ＣＨ９ １． ９ １． １ Ｏ ８ ～ １ ３
分 别从几 何 同化 、 道 配 准及 辐 射 同化 这 三 方 面进 通 行； 二是从 遥感 数据本 身 出发 ， 研究 遥感 数据 样本 的 采 集规则 以及 数据 样 本 的几 何 同 化 、 通道 配 准 及辐 射 同化 方法 ； 三是从 遥 感 反演 信 息 一致 性 的角度 研 究 数据 同化 ， 基本 思 路 是利 用 大 气 辐射 传 输模 型 其 ＭＯＤ ＲＡＮ４ 行辐 射 正演 模 拟 ， Ｔ 进 输入 充 分 的大气 及 地表 数据 ， 出传 感 器 通 道接 收到 的 大气 顶 部 的 输
收 稿 日期 ：０ ８ ０ —１ ２０ － ４ ４ 修 订 日期 ：０ ８ ０ － ０ ２０ Ｈ４ ０ ３ ～ １３
扫描辐射计 Ｃ １．Ｏ １．０ Ｈ５ １５ ～ ２ ５
１１ ．
１１ ．
士 ５ ．。 ５４
土５ ．。 ５ ４
表 ２ Ｆ － 红 外 分 光 计 热 红外 通 道 的性 能 参 数 Ｙ３