FY-2多通道扫描辐射计的可见光外场定标

可见光定标是FY-2气象卫星多通道扫描辐射计研制的关键技术之一,发射前的精确定标是气象资料定量化和数字化应用的主要依据。基于Beer定理,详细说明定标的原理,摸索出一套适合于FY-2扫多通道描辐射计的可见光外场定标方法,建立起定标的规范程序,并对误差来源进行了分类和分析。通过在昆明的多次外场试验,获取了良好的定标结果,验证了这一方法的正确可行。

一种用于气象卫星的多通道扫描微波辐射计

介绍了一种新型的具有周期性定标特点的多通道扫描微波辐射计。阐述了系统的设计思想、设备的组成情况以及实验室条件下的工作原理。最后给出相应的试验数据,验证了设计思想。

合成孔径激光雷达多通道扫描模式及成像方法

合成孔径激光雷达(SAL)受激光器件信号调制速率的制约,导致了激光调制带宽和脉冲重复频率(PRF)成为一对矛盾;同时,由于激光信号波长较短,造成波束光斑脚印较小,限制了成像场景的幅宽。基于此,本文提出了一种SAL多通道扫描工作模式下的成像方法。采用多通道体制,以空间采样弥补时间采样的不足,并采用空域滤波方法解决了多普勒模糊的问题;通过控制波束指向,使其周期性的在不同子测绘带之间扫描实现宽测绘带成像。针对扫描模式短孔径对宽场景成像易造成图像模糊的问题,采用谱分析(SPECAN)思想,将图像聚焦在方位频率域。仿真结果验证了本文算法的有效性。

高速扫描多通道铁路车载探地雷达系统

高速扫描多通道铁路车载探地雷达系统是既有线路基病害普查和新线路基填筑质量检测的一种新型设备。本文介绍了我们自主研制的高速扫描多通道铁路车载探地雷达系统的组成、技术指标和特点。该系统的技术指标达到国外同类产品的技术水平,测点间距5cm时,测试速度达到175km/h,测点间距10cm时,测试速度达到350km/h,高于国外同类产品的测试速度。天线有1GHz的高频天线和300MHz中频天线,可满足我国既有线铁路路基和高速铁路路基检测的需要。

高精度二维扫描控制系统的可靠性研究

多通道扫描成像辐射计是FY-4气象卫星上的主要载荷之一,其扫描镜的工作状况将直接影响到卫星所提供的气象云图。根据扫描控制系统的工作原理,分析了影响其可靠性的因素,并利用避错、容错技术来消除这些因素所造成的影响,以保证扫描镜的稳定工作。最后通过实验加以验证,达到了满意的效果。

基于FY-4A资料的20210430强对流天气过程分析

受东北冷涡影响,2021年4月30日傍晚起淮安市中北部地区出现最大直径为5 cm左右冰雹、12级雷雨大风等强对流天气。利用MICAPS观测资料、FY-4A卫星多通道扫描成像辐射计AGRI资料分析此次强对流天气的初生及发展过程,结果表明:(1)此次强对流天气过程整层天气系统呈现前倾结构和“上干下湿”的不稳定层结,利于强对流的触发;(2)淮安站上空云顶亮温下降—短暂上升—迅速下降的特征反映了淮安强对流天气是由不同对流云团造成的;(3)在较强对流天气发生前的0~1 h内,FY-4A AGRI卫星资料对云团的初生及发展有一定的短临预警指示作用。

FY-4A白天对流风暴和闪电产品在华北强雷暴天气分析中的应用

我国第二代静止气象卫星FY-4A观测能力较之前有明显提升,在天气特别是对流性天气监测和预测中具有较强的应用潜力。利用FY-4A气象卫星多通道扫描辐射成像仪(Advanced Geosynchronous Radiation Imager,AGRI)和闪电成像仪(Lightning Mapping Imager,LMI)数据开展研究,分析了反演产品在强雷暴天气中的应用。研究表明,扫描辐射成像仪多通道组合白天对流风暴红-绿-蓝(red-green-blue,RGB)合成产品可以突出具有强上升气流的对流性雷暴云,较单通道及多通道可见光合成产品具有监测优势;闪电成像仪产品较地面闪电探测闪电产品能够探测到更多的闪电,对新生对流和较弱对流产生的闪电监测具有优势;在华北和黄淮一次强雷暴天气过程中,白天对流风暴RGB合成产品能够监测云系发展的过程,卫星监测闪电活动频数和冰雹活动一致性较好。

基于STM32的热电阻自动检定系统设计与实现

热电阻的检定工作十分复杂,人工采集和数据处理不仅劳动强度大、耗费时间,而且差错率高。设计并开发了一种基于STM32的多通道低电势扫描开关,并在此基础上利用.NET架构设计开发了工业热电阻自动检定系统,实现了自动采集和处理数据,自动生成原始记录和检定证书,对其他计量技术机构具有借鉴意义。

FY-4A AGRI辐射率资料偏差特征分析及订正试验

风云四号A星(Fengyun-4A,简称FY-4A)作为我国最新一代静止气象卫星,各方面技术指标都体现了"高、精、尖"特色,处于国际领先地位。其上搭载的多通道扫描成像辐射计(Advanced Geosynchronous Radiation Imager,简称AGRI)较上一代静止卫星风云二号的可见光红外自旋扫描辐射仪观测精度更高、扫描时间更短,充分体现AGRI观测资料将有效提高"一带一路"沿线国家和地区的天气预报和灾害预警水平。偏差订正是卫星资料处理的重要环节之一,因此本文通过在WRFDA v3.9.1(Weather Research and Forecasting model’s Data Assimilation v3.9.1)搭建AGRI同化接口,利用RTTOV v11.3辐射传输模式和GFS全球预报系统(Global Forecast System)分析场研究了FY-4A AGRI红外通道8~14晴空辐射率资料的偏差特征并进行偏差订正对比试验,分析了卫星天顶角对AGRI资料偏差订正的影响,为将来实现AGRI红外通道辐射率资料在中尺度模式中的同化应用奠定基础。结果表明:(1)通道8~10及14为正偏差,通道11~13为负偏差。水汽通道9和10偏差及其标准差相对较小,偏差海陆差异不明显。通道11~14探测高度较低,陆地上观测受地表发射率影响大,质量控制时可剔除这些通道陆地上的观测。(2)各通道偏差随卫星天顶角变化的拟合直线斜率都小于0.035,对比试验结果表明偏差与卫星天顶角的关系不明显,预报因子中无需考虑卫星天顶角的作用。(3)通道8及11~14的偏差随着目标亮温的变化比水汽通道9~10明显,偏差有较强的目标亮温依赖特征。(4)根据分析的偏差特征对2018年5月13日18时(协调世界时,下同)至15日18时进行变分偏差订正试验,系统性偏差得到了有效的订正。

基于FY4A⁃AGRI反演东北地区云顶高度

云对全球的能量收支及大气循环系统具有不可替代的调节作用,是影响天气及气候变化的重要因子。云顶高度作为云的重要参数,有助于分析云在大气中的物理机制,对局部地区监测和预报具有实质性作用。基于多通道扫描辐射成像仪(AGRI)数据反演东北地区云顶高度,采用红外分裂窗查算表方法,并对不同季节和不同云类型建立查算表,探讨基于静止卫星反演中高纬度地区云顶高度的可行性。同时,引入主动式高精度仪器正交偏振云-气溶胶偏振雷达(CALIOP),结合11、12μm通道亮温数据搭建云顶高度反演模型。分析结果表明:1)AGRI遥感的云顶高度与CALIPSO搭载的CALIOP云顶高度变化趋势一致,算法计算效率较高;2)从4个季节的统计结果来看,均方根误差(RMSE)上都小于2.3 km,平均偏差在500 m左右,受季节的影响较小,反演结果与CALIOP探测结果具有较高的一致性;3)利用该方法基于AGRI结果精度不亚于官方采用的CO_(2)薄片法,该方法估算的RMSE和相对误差较小,并且该算法的反演模型只提取红外分裂窗区通道数据,无需大气廓线资料进行辅助计算,节省计算资源,提高计算效率。

FY-4A资料在乌鲁木齐机场浓雾天气监测中的初步应用

利用FY-4A多通道扫描成像辐射计(AGRI)所生成的多通道图像及L2级卫星云产品数据,结合地面观测实况资料,对2019年1月25—26日和3月17—18日发生于乌鲁木齐国际机场的两次持续性浓雾天气进行分析,结果表明:对于浓雾的监测,白天综合使用通道3(BD 0.83μm)、通道6(BD 2.2μm)、通道8(BD 3.725μm)和通道12(BD 10.8μm)能很好地显示雾区范围、雾顶云结构、雾区温度等特征,且云图能很好地表现雾的消散。夜间可以结合BD 10.8μm和BD 3.725μm的差(以下简写为BTD 10.8μm^(-3).725μm)和BD 10.8μm图像,用于识别夜间雾区,BTD 10.8μm^(-3).725μm通道亮温差越大说明雾的浓度越强。FY-4A卫星云顶高度和云分类产品对雾的微物理特征结构反应更为细致,对于夜间大雾监测有较好的效果,能够弥补可见光通道1~通道3、短波红外通道(BD 2.2μm)和中波红外通道(BD 3.725μm)仅能在白天使用的不足。

新型风云气象卫星载荷正式投入业务运行

据www.sitp.ac.cn网站报道,2018年11月30日,中国气象局和国家国防科工局在京举行了风云二号H星和风云三号D星在轨交付仪式。两颗卫星凝聚了中国科学院上海技术物理研究所自主创新的最新科技成果一一风云三号D星中分辨率光谱成像仪Ⅱ型、红外高光谱探测仪和风云二号H星多通道扫描辐射计,它们将在切实增强我国气象卫星的综合观测能力与应用服务能力中发挥积极作用。

温度计群控自动检定装置在热电偶热电阻检定中的应用

新一代温度计群控自动检定装置可快速、准确、自动和大批量检定热电偶、热电阻温度计。装置以半导体方式自动完成零度补偿,根据用户要求生成不同种类的报表格式,实现温度计的计量、管理一体化。

基于高阶统计特征的FY-2气象卫星全视场杂散光估计

在分析FY 2VISSR杂散光成因的基础上,对其中的主要部分,即折镜直接反射形成杂散光的物理过程进行了建模。提取了特定区域目标的高阶统计特征,通过对地球圆盘外区域杂散光特征的学习,得出了系统杂散光作用矩阵A的总体最小二乘解,并将其推广到地球圆盘区域内,得到了在该模型下对全视场杂散光的有效估计。分析结果表明:对于红外和水汽通道而言,地球圆盘区域外的杂散光反演误差均值小于1bit,可见光通道反演出的杂散光日变化相对稳定,且各通道去除杂散光后图像的目视效果有了很大的改观。该估计方法有望在近期进入FY 2B及其后续卫星的业务运行中。

FY-4A AGRI陆地气溶胶光学厚度反演

风云四号A星(FY-4A)是中国第二代静止气象卫星的首颗星,多通道扫描成像辐射计AGRI(Advanced Geosynchronous Radiation Imager)是搭载在FY-4A上的主要光学载荷之一。AGRI具有高频率观测特点(每天观测205次),在大气气溶胶的遥感高频监测方面具有良好应用潜力,但目前官方还未发布相应的气溶胶数据集。本文旨在针对AGRI数据的特点开发基于地表反射率比值库的反演算法以生产高精度的AGRI气溶胶数据集。本文首先基于再分析数据对去云后的AGRI L1级数据进行气体吸收订正;然后利用背景气溶胶光学厚度AOD(Aerosol Optical Depth)对一个月内的“次暗像元”进行大气校正以获取AGRI 0.65μm和0.83μm通道的地表反射率,进而获取这两个通道的地表反射率的比值,完成每个月的地表反射率比值库的构建;最后便可以基于已构建的地表反射率比值库实现地气解耦,完成气溶胶的遥感反演。该算法已被应用于2019年5—10月京津冀地区的气溶胶反演,AGRI AOD反演结果与美国国家航天局发布的MODIS(Moderate-resolution Imaging Spectroradiometer)AOD数据集、日本气象厅发布的AHI(Advanced Himawari Imager)AOD数据集的对比结果显示它们具有基本一致的空间分布趋势。利用AERONET(Aerosol Robotic Network)数据验证的结果显示AGRI AOD数据集具有较高的精度,且其精度要优于AHI AOD数据集和MODIS AOD数据集。AGRI AOD数据集的平均绝对误差,均方根误差,与地基数据的相关系数和误差落在期望误差±(0.05+0.15AODAERONET)范围内的反演结果所占的比例分别是0.09%,0.12%,0.91%和65.86%。上述验证结果表明基于地表反射率比值库的方法反演AGRI AOD具有可行性,且反演结果具有较高的精度。