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一种应用于卫星热红外遥感的透过率简化辐射传输计算方案
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作者 周士凯 李正强 +3 位作者 姚前 吴文菲 谢艳清 樊程 《红外技术》 北大核心 2025年第3期272-280,共9页
热红外大气辐射传输会受到各种因素的影响,大气透过率是其中一个重要参量。目前,对于热红外谱段(8~14μm)上大气透过率的研究仍然面临着背景参数输入过多且不易获取的问题。基于此,提出了一种应用于卫星热红外遥感的大气透过率简化辐射... 热红外大气辐射传输会受到各种因素的影响,大气透过率是其中一个重要参量。目前,对于热红外谱段(8~14μm)上大气透过率的研究仍然面临着背景参数输入过多且不易获取的问题。基于此,提出了一种应用于卫星热红外遥感的大气透过率简化辐射传输计算方案。利用MODTRAN模型对大气透过率的影响参数进行整体定量模拟分析,从而得到影响大气透过率的关键参数,由此形成一套基于MODTRAN模型的参数简化方案。在MERSI-II两个热红外通道的中心波长处,对MODTRAN模型和参数简化方案计算出的大气透过率做对比验证,R^(2)均大于0.99,RMSE最大为0.007458,具有较高精度。参数简化方案仅依赖于观测天顶角和水汽柱浓度,不需要CO_(2)、O_(3)和气溶胶光学厚度。相比于MODTRAN模型,参数简化方案输入参数减少了,计算效率也随之提高。本研究为热红外数据大气校正提供了理论支撑。 展开更多
关键词 热红外 大气透过率 背景参数 参数简化方案
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一种应用于卫星中红外遥感的辐射传输简化计算方案 被引量：3
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作者 姚前 许华 +11 位作者 樊程 李莉 王思恒 郑杨 徐文斌 侯伟真 徐敬海 庄齐枫 周鹏 张灏 陈震霆 李正强 《红外与毫米波学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2024年第3期375-390,共16页
作为可见光-近红外和热红外的连接谱段,中红外(MIR)兼具短波辐射的反射特性和长波辐射的发射特性,对于温度探测、目标识别等应用场景有十分重要的意义。目前,MIR谱段辐射传输(RT)计算仍然面临背景参数输入多且不易获取的问题。基于此,... 作为可见光-近红外和热红外的连接谱段,中红外(MIR)兼具短波辐射的反射特性和长波辐射的发射特性,对于温度探测、目标识别等应用场景有十分重要的意义。目前,MIR谱段辐射传输(RT)计算仍然面临背景参数输入多且不易获取的问题。基于此,提出了一种应用于卫星MIR遥感的RT简化计算方案。使用MODTRAN模型(MM),对MIR白天RT过程中所涉及的背景地表和大气参数定量模拟分析,得到影响RT的关键参数,据此形成一套基于MM的参数简化方案(SS)。在MODIS 6个MIR通道的中心波长处,对SS和MM计算的总辐亮度做对比验证,RMSE均小于0.004399,具有较高精度。SS仅依赖于表面温度、表面发射率、大气廓线类型、水汽和云光学厚度,不需要输入气溶胶、CO_(2)和O_(3)数据。相比MM,SS将输入参数从8类降低到5类,计算的时间效率提升了9.02%。在有限的计算资源下,本文所提的SS能够为MIR图像快速处理、大场景遥感仿真等应用领域提供支撑。 展开更多
关键词 中红外(MIR)谱段 辐射传输(RT)计算 背景参数 简化方案(SS)
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FY-3D卫星MERSI-II热红外通道劈窗仿真计算简化方法
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作者 吴文菲 李正强 +4 位作者 姚前 周士凯 许华 陈震霆 江启峰 《红外技术》 北大核心 2025年第4期410-420,共11页
劈窗算法广泛应用于多种卫星载荷的地表温度反演。在拟合劈窗算法系数时,大量的数据迭代模拟往往非常耗时、效率低下。因此,开发一种高效率的劈窗仿真计算简化方法具有重要意义。本文首先利用MODTRAN模拟分析背景参数的变化对总辐亮度... 劈窗算法广泛应用于多种卫星载荷的地表温度反演。在拟合劈窗算法系数时,大量的数据迭代模拟往往非常耗时、效率低下。因此,开发一种高效率的劈窗仿真计算简化方法具有重要意义。本文首先利用MODTRAN模拟分析背景参数的变化对总辐亮度的影响,然后在FY-3DMERSI-Ⅱ两个相邻的热红外通道下,对关键参数与总辐亮度的关系进行模拟分析,并探究关键参数耦合情形下总辐亮度的变化规律。通过仿真结果可知,在MERSI-Ⅱ热红外通道下,地表温度的变化对总辐亮度的影响大于地表发射率;大气水汽含量对总辐亮度的影响程度随着地表发射率和地表温度的增大而增大,而地表发射率和地表温度对总辐亮度的影响程度随着大气水汽含量的增大而减小;在确定劈窗算法系数时,可以通过缩小大气水汽含量的取值范围来减少仿真次数,从而提高仿真效率。当地表温度在300~320K时,大气水汽含量的取值范围为0.5~5.5g/cm^(2);当地表温度在270~300K时,大气水汽含量的取值范围缩小为0.5~4.0g/cm^(2)。节省的仿真次数占总次数的比例为18.23%,仿真时间缩短了26min。简化前后方案的劈窗系数拟合和绝对差值计算结果表明,简化方案对拟合结果的影响较小。 展开更多
关键词 热红外 MODTRAN 仿真计算 劈窗算法
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环境减灾二号A/B卫星大气校正仪数据处理方法及初步在轨评估 被引量：2
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作者 刘振海 丛强 +11 位作者 黄红莲 雷雪枫 谢艳清 王宇轩 陶菲 赵鑫鑫 宋茂新 邹鹏 侯伟真 林军 李正强 洪津 《航天器工程》 CSCD 北大核心 2022年第3期99-109,共11页
环境减灾二号A/B卫星大气校正仪作为首个成功在轨运行的扫描型同时偏振遥感器,其技术原理和数据处理方法均有别于以往的在轨遥感器。文章在简要介绍大气校正仪原理的基础上,系统阐述了其数据预处理、大气参数反演和大气校正方法,评估和... 环境减灾二号A/B卫星大气校正仪作为首个成功在轨运行的扫描型同时偏振遥感器,其技术原理和数据处理方法均有别于以往的在轨遥感器。文章在简要介绍大气校正仪原理的基础上,系统阐述了其数据预处理、大气参数反演和大气校正方法,评估和展示了部分在轨应用效果。在轨初步评估结果显示:基于大气校正仪L1级数据反演的气溶胶光学厚度(AOD)和水汽柱浓度(CWV)数据与全球气溶胶自动观测网(AERONET)数据的偏差落在期望误差(EE)范围内的比例分别为68.62%和95.39%,且与对应的中等分辨率成像光谱仪(MODIS)产品空间分布具有较好的一致性;空间同步覆盖的16 m相机多光谱数据校正前后图像清晰度和纹理特征均提升明显,地表反射率校正精度满足应用需求,初步显示了大气校正仪在气溶胶监测和大气校正等方面的应用潜力。 展开更多
关键词 环境减灾二号A/B卫星 大气校正仪 气溶胶光学厚度 水汽柱浓度 数据处理方法 偏振探测
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陆地生态系统碳监测卫星多角度偏振成像仪细粒子气溶胶反演 被引量：2
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作者 谢一凇 范兰兰 +10 位作者 李正强 洪津 林军 郑杨 董鉴韬 伽丽丽 马䶮 张罗 王羿 涂碧海 朱梦瑶 《中国空间科学技术》 CSCD 北大核心 2023年第6期125-134,共10页
细粒子气溶胶光学厚度是大气环境监测、气候变化评估所需的关键参数。对2022年8月发射的陆地生态系统碳监测卫星(CM-1)上搭载的多角度偏振成像仪(DPC)进行了较为系统的介绍。DPC/CM-1的主要改进是星下点空间分辨率从3.3 km提升到2.4 km... 细粒子气溶胶光学厚度是大气环境监测、气候变化评估所需的关键参数。对2022年8月发射的陆地生态系统碳监测卫星(CM-1)上搭载的多角度偏振成像仪(DPC)进行了较为系统的介绍。DPC/CM-1的主要改进是星下点空间分辨率从3.3 km提升到2.4 km。针对DPC/CM-1载荷及数据特点,发展了基于偏振与光谱特征和空间纹理特征的云检测方法,同时耦合了多角度信息实现较严格的云像元判识。该方法对于沙漠、植被、丘陵,以及海表耀光及非耀光区域等不同下垫面,均有较好的检测效果。发展了基于改进气溶胶模型的细粒子气溶胶光学厚度(FAOD)反演算法,利用全球地基气溶胶观测网(AERONET)数据对FAOD反演结果进行了验证,拟合直线斜率达到0.95以上,且有接近73%的数据分布于期望误差以内,说明了反演算法的可靠性。FAOD反演结果清晰显示出全球FAOD空间分布特征,其中,印度、非洲中部等地区受人口分布、工/农业排放、生物质燃烧等影响,FAOD高值达到0.7~0.9。DPC/CM-1在轨测试期间的初步反演结果表明其在大气环境监测、污染传输分析等方面的潜力,能够提供更精细尺度的大气参数反演结果。 展开更多
关键词 陆地生态系统碳监测卫星 多角度偏振成像仪 卫星遥感 细粒子气溶胶光学厚度 云检测 在轨测试
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中国典型气溶胶模型光学特性分析及在大气校正中的应用 被引量：3
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作者 郑杨 梁晏祯 +4 位作者 张钊 屈炜 胡传甲 侯伟真 杨磊库 《上海航天（中英文）》 CSCD 2021年第6期131-138,145,共9页
针对中国区域内卫星影像大气校正中气溶胶模型的适用性问题,基于Lorenz-MIE理论,结合多角度偏振相机(DPC)的3个观测通道,分析了中国典型气溶胶模型的光学特性,并将其出现频率较高(>5%)的模型组合用于可见短波红外高光谱相机(AHSI)观... 针对中国区域内卫星影像大气校正中气溶胶模型的适用性问题,基于Lorenz-MIE理论,结合多角度偏振相机(DPC)的3个观测通道,分析了中国典型气溶胶模型的光学特性,并将其出现频率较高(>5%)的模型组合用于可见短波红外高光谱相机(AHSI)观测仿真数据的大气校正中。通过对比校正结果,得到如下结论:在大气较为清洁的情况下,适合应用城市污染型与夏季粉煤灰型的模型组合或二次污染型与夏季粉煤灰型的模型组合,对中国区域内卫星影像进行大气校正;在气溶胶光学厚度较大(或能见度较低)时,华北、华南和西北区域内卫星影像大气校正中二次污染型与夏季粉煤灰型的模型组合更为适用,华东区域则是城市污染型与夏季粉煤灰型的模型组合更适合。 展开更多
关键词 气溶胶模型 Lorenz-MIE理论 光学特性 大气校正
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星载“偏振交火”传感器设计及初步在轨应用 被引量：1
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作者 李正强 洪津 +11 位作者 郑杨 刘振海 张苗苗 赵少华 张庆辉 徐敬海 麻金继 高郭平 江启峰 徐成华 杨磊库 骆冬根 《上海航天（中英文）》 CSCD 2023年第3期65-75,共11页
针对近地表细颗粒物含量的卫星遥感精度问题,系统提出了“偏振交火”的卫星遥感策略和模型,开发了高精度偏振扫描仪(POSP)和多角度偏振成像仪(DPC)双偏振载荷套件,装载在大气环境监测卫星上并成功发射。本文在介绍“偏振交火”原理的基... 针对近地表细颗粒物含量的卫星遥感精度问题,系统提出了“偏振交火”的卫星遥感策略和模型,开发了高精度偏振扫描仪(POSP)和多角度偏振成像仪(DPC)双偏振载荷套件,装载在大气环境监测卫星上并成功发射。本文在介绍“偏振交火”原理的基础上,系统论述了载荷工程的实现方法和在轨应用方法,初步展示和评估了在轨应用效果。在轨初步应用结果显示:双偏振载荷间能够实现稳定交火工作,视场匹配精度优于0.077 POSP像元;基于L1级数据初步开展了双偏振载荷间的辐射和偏振交叉定标/验证,共有波段拟合优度(R2)分别达到0.999和0.993;基于“偏振交火”载荷观测数据融合反演的近地表PM_(2.5)与地基网络监测结果的相关性为0.684,偏差落在期望误差(EE)范围内的比例为88.36%。初步在轨结果达到了预期应用目标,显示了“偏振交火”方案在气溶胶污染监测方面的应用潜力。 展开更多
关键词 “偏振交火”传感器 大气污染 高精度偏振扫描仪(POSP) 多角度偏振成像仪(DPC) 偏振遥感 PM_(2.5)
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