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FY-3D/HIRAS光谱定标精度评估中的最佳光谱区域选择
1
作者
周方
漆成莉
+1 位作者
陆其峰
徐寒列
《气象》
CSCD
北大核心
2020年第6期733-744,共12页
光谱定标精度的精确评估和监测,是红外高光谱数据应用之前的重要工作。光谱定标精度评估常用"互相关"方法,即通过平移观测谱使得观测谱与参考基准谱之间满足最大相关或最小标准差条件。考虑到计算耗时,无须在全谱段检测频偏,...
光谱定标精度的精确评估和监测,是红外高光谱数据应用之前的重要工作。光谱定标精度评估常用"互相关"方法,即通过平移观测谱使得观测谱与参考基准谱之间满足最大相关或最小标准差条件。考虑到计算耗时,无须在全谱段检测频偏,而用部分光谱区域评估光谱定标精度。为全面评估"互相关法"对光谱区域选择的依赖程度,初步选择光谱区域依据理论模拟光谱(只考虑仪器离轴效应)的敏感性分析,最佳光谱区域选择基于实际观测光谱的敏感性分析。基于模拟光谱的敏感性分析表明:光谱精度评估方法对光谱区域的选择在中波波段不敏感,在长波和短波波段比较敏感,其敏感性与光谱区域内吸收带的包络特征、辐射能量的大小有关;选择不同光谱区域引入的绝对误差在长波和短波波段最大分别可达3.05和3.35 ppm(1 ppm=10-6);因此,当光谱区域选择在辐射能量较大,大气成分含量稳定的大气分子吸收带,能有效减小"互相关法"引入的误差。进一步基于风云三号D星红外高光谱大气探测仪(FY-3D/HIRAS)观测光谱,研究提出了HIRAS光谱精度评估的最佳参考光谱区域:长波波段为[716,766] cm^-1,中波波段为[1270,1320] cm^-1,短波波段为[2159,2209] cm^-1,基于上述光谱区域评估的HIRAS光谱偏差平均值均优于2 ppm,长波和中波的标准差优于2 ppm,短波的标准差约为4 ppm。研究结果对其他红外干涉仪器的光谱定标精度评估和频率长期稳定性监测也具有参考作用。
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关键词
互相关法
光谱区域选择
hiras
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职称材料
基于CALIPSO数据的FY-3D/HIRAS云检测方法评估
2
作者
田少龙
肖贤俊
+2 位作者
徐忠燕
李玉鹏
平凡
《大气科学》
2025年第5期1271-1283,共13页
云检测是红外高光谱辐射观测应用中的一个关键步骤,云检测的优劣直接关系到卫星数据的应用效果。McNally于2003年提出了一种基于观测和模拟亮温差值进行通道云检测的方法,目前其广泛应用在数值天气预报的卫星资料质量控制。基于McNally...
云检测是红外高光谱辐射观测应用中的一个关键步骤,云检测的优劣直接关系到卫星数据的应用效果。McNally于2003年提出了一种基于观测和模拟亮温差值进行通道云检测的方法,目前其广泛应用在数值天气预报的卫星资料质量控制。基于McNally通道云检测方法,本文首次利用CALIPSO(Cloud-Aerosol Lidar and Infrared Pathfinder Satellite Observations)云分类数据产品,采用精确度(Precision)和召回率(Recall)两种验证指标,实现了风云气象卫星-3D(FY-3D)红外高光谱大气探测仪(HIRAS)仪器通道云检测效果的定量评估,提升了FY-3D HIRAS可同化数据量。本研究结果表明:(1)FY-3D HIRAS通道云检测的精确度为97.19%,召回率为93.74%,且虚假晴空通道(将有云通道检测为晴空通道)导致的T_(ob)-T_(bg)(观测亮温减背景亮温)的均方根误差(RSME)为0.984 K,基本在数值预报中观测误差方差范围内。由此证明该云检测方法不会影响观测资料质量,可以有效应用于数值天气预报中。(2)根据CALIPSO的不同云类型分析,层云(St)、层积云(Sc)、碎积云(Cu fra)都具有很高的精确度,但召回率比较低。高积云(Ac)、高层云(As)和深对流云(DC)都具有较高精确度与召回率。卷云(Ci)的精确度比较低,而召回率较高。
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关键词
红外高光谱大气探测仪(
hiras
)
云检测
精确度
召回率
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职称材料
风云三号红外高光谱探测仪的光谱定标
被引量：
17
3
作者
漆成莉
周方
+2 位作者
吴春强
胡秀清
顾明剑
《光学精密工程》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2019年第4期747-755,共9页
风云三号D星(FY-3D)于2017年11月15日成功发射,是我国第二代极轨气象卫星,其上搭载了红外高光谱大气探测仪(HIRAS),实现了地气系统的高光谱分辨率红外高精度观测,由于光谱频率的精确性会直接影响辐射精度,红外干涉仪器必须进行逐通道的...
风云三号D星(FY-3D)于2017年11月15日成功发射,是我国第二代极轨气象卫星,其上搭载了红外高光谱大气探测仪(HIRAS),实现了地气系统的高光谱分辨率红外高精度观测,由于光谱频率的精确性会直接影响辐射精度,红外干涉仪器必须进行逐通道的光谱定标。首先对干涉图数据进行傅里叶变换获得粗定标结果,再基于仪器参数计算仪器线型函数,进行光谱精校正,开发了风云三号D星HIRAS的光谱定标技术,并用发射前和在轨数据进行了精度验证。光谱定标方法能有效订正由于仪器离轴探元设计引起的光谱位置偏差,基于地面单色激光测量数据验证,长波4个探元20×10^(-6)左右的偏差可订正到0.5×10^(-6)(1和2探元)和7×10^(-6)(3和4探元)以内;中波1四个探元50×10^(-6)左右的偏差可分别订正到6×10^(-6)(1和3探元)、8×10^(-6)(2探元)和13×10^(-6)(4探元)以内;基于在轨数据验证三个波段光谱订正后光谱精度偏差和标准差均可达到5×10^(-6)以内。三个波段光谱定标结果均满足卫星使用技术指标10×10^(-6)的要求,有效保证了辐射精度评估和后端遥感产品开发应用的要求。
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关键词
光谱定标
红外高光谱大气探测仪
离轴效应
LBLRTM
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职称材料
题名
FY-3D/HIRAS光谱定标精度评估中的最佳光谱区域选择
1
作者
周方
漆成莉
陆其峰
徐寒列
机构
中国气象科学研究院
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
中国气象科学研究院灾害天气国家重点实验室
出处
《气象》
CSCD
北大核心
2020年第6期733-744,共12页
基金
国家重点研发计划(2016FYB0500704、2018FYB0504700、2018FYB0504703)
国家自然科学基金项目(41505029)
“万人计划”领军人才(批号187)共同资助。
文摘
光谱定标精度的精确评估和监测,是红外高光谱数据应用之前的重要工作。光谱定标精度评估常用"互相关"方法,即通过平移观测谱使得观测谱与参考基准谱之间满足最大相关或最小标准差条件。考虑到计算耗时,无须在全谱段检测频偏,而用部分光谱区域评估光谱定标精度。为全面评估"互相关法"对光谱区域选择的依赖程度,初步选择光谱区域依据理论模拟光谱(只考虑仪器离轴效应)的敏感性分析,最佳光谱区域选择基于实际观测光谱的敏感性分析。基于模拟光谱的敏感性分析表明:光谱精度评估方法对光谱区域的选择在中波波段不敏感,在长波和短波波段比较敏感,其敏感性与光谱区域内吸收带的包络特征、辐射能量的大小有关;选择不同光谱区域引入的绝对误差在长波和短波波段最大分别可达3.05和3.35 ppm(1 ppm=10-6);因此,当光谱区域选择在辐射能量较大,大气成分含量稳定的大气分子吸收带,能有效减小"互相关法"引入的误差。进一步基于风云三号D星红外高光谱大气探测仪(FY-3D/HIRAS)观测光谱,研究提出了HIRAS光谱精度评估的最佳参考光谱区域:长波波段为[716,766] cm^-1,中波波段为[1270,1320] cm^-1,短波波段为[2159,2209] cm^-1,基于上述光谱区域评估的HIRAS光谱偏差平均值均优于2 ppm,长波和中波的标准差优于2 ppm,短波的标准差约为4 ppm。研究结果对其他红外干涉仪器的光谱定标精度评估和频率长期稳定性监测也具有参考作用。
关键词
互相关法
光谱区域选择
hiras
Keywords
cross-correlation method
spectral region selection
high-spectral
-
resolution
infrared
atmospheric
sounder
(
hiras
)
分类号
P412 [天文地球—大气科学及气象学]
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职称材料
题名
基于CALIPSO数据的FY-3D/HIRAS云检测方法评估
2
作者
田少龙
肖贤俊
徐忠燕
李玉鹏
平凡
机构
南京信息工程大学遥感与测绘工程学院
出处
《大气科学》
2025年第5期1271-1283,共13页
基金
国家重点研发计划项目2023YFC3007700
浙江省自然科学基金合作项目LZJMD24D050001
浙江省科技计划项目2025C02028。
文摘
云检测是红外高光谱辐射观测应用中的一个关键步骤,云检测的优劣直接关系到卫星数据的应用效果。McNally于2003年提出了一种基于观测和模拟亮温差值进行通道云检测的方法,目前其广泛应用在数值天气预报的卫星资料质量控制。基于McNally通道云检测方法,本文首次利用CALIPSO(Cloud-Aerosol Lidar and Infrared Pathfinder Satellite Observations)云分类数据产品,采用精确度(Precision)和召回率(Recall)两种验证指标,实现了风云气象卫星-3D(FY-3D)红外高光谱大气探测仪(HIRAS)仪器通道云检测效果的定量评估,提升了FY-3D HIRAS可同化数据量。本研究结果表明:(1)FY-3D HIRAS通道云检测的精确度为97.19%,召回率为93.74%,且虚假晴空通道(将有云通道检测为晴空通道)导致的T_(ob)-T_(bg)(观测亮温减背景亮温)的均方根误差(RSME)为0.984 K,基本在数值预报中观测误差方差范围内。由此证明该云检测方法不会影响观测资料质量,可以有效应用于数值天气预报中。(2)根据CALIPSO的不同云类型分析,层云(St)、层积云(Sc)、碎积云(Cu fra)都具有很高的精确度,但召回率比较低。高积云(Ac)、高层云(As)和深对流云(DC)都具有较高精确度与召回率。卷云(Ci)的精确度比较低,而召回率较高。
关键词
红外高光谱大气探测仪(
hiras
)
云检测
精确度
召回率
Keywords
hiras
(High Spectral
infrared
atmospheric
sounder
)
Cloud detection
Precision
Recall
分类号
P407.6 [天文地球]
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职称材料
题名
风云三号红外高光谱探测仪的光谱定标
被引量：
17
3
作者
漆成莉
周方
吴春强
胡秀清
顾明剑
机构
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
中国气象科学研究院
中国科学院上海技术物理研究所
出处
《光学精密工程》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2019年第4期747-755,共9页
基金
国家重点研发计划资助项目(No.2018FYB0504703
No.2016FYB0500704)
+2 种基金
国家自然科学基金资助项目(No.41505029
41471304)
"万人计划"领军人才(No.187)
文摘
风云三号D星(FY-3D)于2017年11月15日成功发射,是我国第二代极轨气象卫星,其上搭载了红外高光谱大气探测仪(HIRAS),实现了地气系统的高光谱分辨率红外高精度观测,由于光谱频率的精确性会直接影响辐射精度,红外干涉仪器必须进行逐通道的光谱定标。首先对干涉图数据进行傅里叶变换获得粗定标结果,再基于仪器参数计算仪器线型函数,进行光谱精校正,开发了风云三号D星HIRAS的光谱定标技术,并用发射前和在轨数据进行了精度验证。光谱定标方法能有效订正由于仪器离轴探元设计引起的光谱位置偏差,基于地面单色激光测量数据验证,长波4个探元20×10^(-6)左右的偏差可订正到0.5×10^(-6)(1和2探元)和7×10^(-6)(3和4探元)以内;中波1四个探元50×10^(-6)左右的偏差可分别订正到6×10^(-6)(1和3探元)、8×10^(-6)(2探元)和13×10^(-6)(4探元)以内;基于在轨数据验证三个波段光谱订正后光谱精度偏差和标准差均可达到5×10^(-6)以内。三个波段光谱定标结果均满足卫星使用技术指标10×10^(-6)的要求,有效保证了辐射精度评估和后端遥感产品开发应用的要求。
关键词
光谱定标
红外高光谱大气探测仪
离轴效应
LBLRTM
Keywords
spectral calibration
high-spectral
resolution
infrared
atmospheric
sounder
(
hiras
)
off-axis effects
LBLRTM
分类号
P412.27 [天文地球—大气科学及气象学]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
FY-3D/HIRAS光谱定标精度评估中的最佳光谱区域选择
周方
漆成莉
陆其峰
徐寒列
《气象》
CSCD
北大核心
2020
0
在线阅读
下载PDF
职称材料
2
基于CALIPSO数据的FY-3D/HIRAS云检测方法评估
田少龙
肖贤俊
徐忠燕
李玉鹏
平凡
《大气科学》
2025
在线阅读
下载PDF
职称材料
3
风云三号红外高光谱探测仪的光谱定标
漆成莉
周方
吴春强
胡秀清
顾明剑
《光学精密工程》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2019
17
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职称材料
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