利用MODIS资料定量判识沙尘暴方法研究

为了利用MOD IS资料对沙尘暴的范围和强度进行定量判识,应用多时次MOD IS多波段资料,在对沙尘暴、云、雪和沙漠光谱特征进行较为细致分析的基础上,寻找出能区分沙尘、云和地表的波段,构建了2个定量判别沙尘暴范围和强度的沙尘指数,并利用沙尘指数对2002~2005年多次MOD IS沙尘暴的范围和强度进行判识。研究结果表明:1)沙尘在反射光谱段的光谱特征为反射率随着波长的增加而增大,与土壤光谱特征相近;大粒径沙尘反射率增长速率大于小粒径沙尘。2)小粒径沙尘具有较典型的气溶胶特征,对0.46μm蓝光波段敏感,对1.6和2.1μm短红外波段不敏感。3)大粒径沙尘不具有气溶胶特性,对蓝光波段不敏感,对短波红外敏感。4)3.7μm和8.5μm是对沙尘敏感波段,2波段的差可以作为判别沙尘的指标,并在一定程度上反映沙尘强度。5)设计的2个沙尘指数对监测沙尘十分有效,且方法简单,适于业务应用。     

五道梁地区的辐射特征

本文分析了1986年中美联合考察期间五道梁站的地面辐射平衡的气候学特征。五道梁地区夏季直接太阳辐射强,空气洁净,大气透明度好。太阳辐射在大气中的削弱以分子散射和臭氧吸收为主。总辐射中以散射为主。光谱反射率中太阳短波反射率为0.13,太阳红外反射率为0.25,雪面上二者接近;反射率受土壤湿度影响明显,在太阳高度角较小时,各波段反射率有不同的变化趋势。地表比辐射率约为0.90。地表净辐射和地面热源强度大。太阳紫外辐射大,占总辐射的比例也大。     

基于MODIS数据的一种土壤水分遥感监测方法研究

根据MODIS数据特点及水的光谱吸收特性,研究了MODIS第6、7、31波段数据与表层土壤水分含量之间的关系,并基于分析结果,选择6波段反射率和31波段亮温,建立了吉林省中西部10cm土壤含水量的双变量反演模型。经检验,模型可以应用于大范围的表层土壤水分监测,使用条件为裸土或植被覆盖较低土地。所建模型仅需一次白天过境的MODIS卫星晴空资料,即可完成对土壤表层水分含量的监测,弥补了土壤热惯量方法对遥感资料要求相对苛刻的缺陷。     

FY-3D/HIRAS光谱定标精度评估中的最佳光谱区域选择

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。     

应用6S模式对EOS-MODIS可见光到中红外波段的大气订正

应用6S辐射传输模式对MODIS可见光到中红外波段的反射率进行大气订正，订正过程分两步进行:首先设定地表为朗伯体，再应用二向反射模型BRDF进行订正，订正结果与美国MODIS研究组应用MAS实验结果进行比较表明，两者变化趋势是一致的；经过臭氧、水汽、气溶胶等散射吸收订正，对于一定范围的反射率，大气订正使植被区红光波段反射率ρ₁降低、近红外波段反射率ρ₂增加，蓝光波段反射率ρ₃降低；大气订正后，归一化植被指数I_NDV较大气订正前有所增加，增加的最大值为0.104，抗土壤-大气植被指数IEV值略有减小，减小的最大值为0.005。     

基于FLAASH模型的FY-3A/MERSI数据大气校正研究

在星载传感器成像获取地表信息过程中,常常会受大气影响而引起影像失真,导致地表真实信息不能被准确表达,对遥感影像进行大气校正可消弱这种影响.本文以粮食主产区 河南省为研究区域,采用FLAASH模型对晴空天气下FY-3A/MERSI数据(分辨率为1 km)进行大气校正.结果表明,大气校正后:(1)短波红外反射率总体变化不大(+4.1％),第6波段反射率以减小为主(-1.5％),第7波段反射率为增加(+9.6％);(2)在可见光各波段,反射率普遍降低,各波段变化均值为-82.7％.其中,红光反射率变化最小(第13、14波段分别变化了-23％和-19％,平均为-21％),绿光反射率变化稍大(第11、12波段分别变化了-75％和-50％,平均为-63％),蓝光反射率变化最大(第8～10波段分别变化了-196％、-122％和-94％,平均为-137％).而且大气校正后,可见光波段的反射率变幅普遍增大,不同地物在可见光波段的对比度也增加.(3)近红外各波段反射率平均增加了46.2％.除第19波段反射率减小(-54％)外,其余各波段反射率均有不同程度的增加.第15～18和第20波段反射率分别增加了28％、4％、41％、252％和6％. (4) NDVI指数平均增大了35％,植被信息凸显;NDWI指数变化不大,仅减小了8.7％.     

遥感火灾监测光谱数据的分析与应用

本研究选取了新疆的EOS卫星遥感10个火灾监测实例,利用MODIS数据处理平台,辅助地理信息系统、ENVI软件,对火场光谱分布、通道性能等进行了深入分析。结果表明:在近红外波段,7通道比6通道,明火区反射率峰值总体高出80%～250%。7通道对地面热源反映非常敏感,明火区光谱数据与周围地物光谱数据有显著差异;在中红外波段,21通道不易饱和,该通道独立性、量化程度都非常突出;在远红外波段,31通道对热源反映不敏感性质尤为突出。     

利用ASTER数据估算2002年4月阿克苏地表特征和植被参数

利用ASTER卫星可见光和短波红外波段数据,估算了2002年4月12日阿克苏地区地表特征参数(地表温度T、地表反射率α)和植被参数(归一化植被指数NDVI、修正的土壤调整植被指数MSA-VI、植被覆盖度Pv和叶面积指数LAI等)。结果表明,各种植被参数在沙漠地区较小,而在绿洲中的值较大。同时本文认为ASTER遥感数据有较高的地面分辨率,利用它可以更好地反映地表的植被参数及地表特征参数状况;还指出了ASTER卫星数据在沙漠绿洲中的适用性。     

HEIFE绿洲区太阳总辐射和地表反射率的分光谱特征

太阳辐射的分光测量在许多研究和应用领域中都具有十分重要的意义．本文利用HEIFE临泽子站进行的太阳总辐射和反射辐射的分光观测资料，研究了黑河绿洲区太阳总辐射和地表反射率的光谱特征．研究结果表明：在太阳总辐射的光谱能量分布中，紫外和可见光部分的比倒偏小，近红外部分则偏太．在其从冬到夏的季节变化中紫外和可见光部分是由小到大，近红外部分剐是由大到小。在其日变化中0．5μm以下波段是中午大早晚小；0．7μm以上波段是中午小，早晚大；0．5-0．7μm波段的日变化不明显。紫外波段的相对日变化幅度最大．地表反射率的光谱特性有明显的季节变化，变化特征与地表植被状况有关．各波段地表反射率的日变化型有一定的季节差异，其中波长小于0．7μm部分较为明显，并与地表植被状况有关．在裸露地表各波段反射率与太阳高度角的关系中，近红外波段随太阳高度角增加而增大，紫外和可见光波段则随太阳高度角增大而减小．全波段反射率随太阳高度角增大而增大主要是近红外波段的贡献．这是裸露地表光谱反射率的重要特征之一。     

利用MODIS卷云通道对长江中游一次大雾过程的监测

利用MODIS卫星通道的红外特征,对2009年1月8—11日长江中游地区的一次大雾过程进行了分析。结果表明,由于云、雾、地表所处高度不同,位于水汽的强吸收带的MODIS卷云通道(1.38μm),在辐射传输过程中对水汽吸收的程度有一定的差异,从而导致MODIS接收到这些目标物的反射率差异较明显。其中雾与地表在1.38μm波段的反射率近似相等,而与云则有明显的差别。另外,通过31波段与20波段辐射亮温差的光谱廓线分析,发现云雾的亮温差要明显小于地表。     

气象卫星遥感资料在积雪监测中的应用

介绍了在地区级气象台站采用气象系统 92 1 0工程下发的FY 1D卫星遥感数据 ,在短红外波段的基础上建立多光谱提取积雪信息的计算方法及监测模型 ,并以2 0 0 2年 1 1月至 2 0 0 3年 5月新疆积雪遥感监测为例 ,介绍了卫星遥感监测积雪深度和积雪覆盖面积的方法 ,分析了积雪覆盖特征和变化规律。     

天山西部地区冰雹云的卫星光谱特征及监测应用

针对冰雹灾害多发的新疆天山西部地区,利用2007年和2008年5一10月14次MODIS卫星过境资料,选取共计45个云系样本数,进行冰雹云、强对流云团和薄卷云的光谱特征提取和雹暴指数计算与分析。结果表明,冰雹云的热红外亮度温度（CH31、CH32、CH35）均〈240K,中红外波段反射率（CH20）相对较低〈30％,可见光和短红外波段反射率（CH1和CH6）均〉80％,雹暴指数≥0．35,得到了有利于冰雹云的卫星遥感客观判识指标。     

白天和夜间通用的卫星遥感沙尘判识算法构建与验证分析

Himawari-8是日本发射的新一代静止气象卫星,与前一代的MTSAT-2相比,在时间、空间分辨率上都有了很大提升,特别是红外通道数量从4个增至10个,为红外遥感沙尘提供了新的观测数据。本研究利用Himawari-8的红外观测数据,发展了仅用红外通道的沙尘全天候判识算法,可以实现对白天和夜间的连续监测。算法在前人基础上去除了可见光通道,同时引入更多红外通道来进行云检测和沙尘判识。由于一日之中,地表温度发生变化,因此针对白天和夜间设置了两套不同的判别阈值,来保证算法的全天适用性。最后通过两次沙尘事件对沙尘判别结果的分析和检验表明,遥感判识结果与地面气象站和PM_(10)观测较为一致,说明了只用红外通道全天候判识沙尘的可行性。     

用卫星遥感资料反演气象参数的误差分析及数值试验

首先从理论分析入手，定性地探讨了用气象卫星遥感探测辐射测值反演气象参数的误差特性，进而用同步物理反演法进行了反演误差的数值试验，定量地揭示了反演误差的来源及特性。这些理论分析和数值试验对设计遥感系统、提高反演精度等都具有一定的指导意义。     

卫星遥感图像人工建筑面积识别软件的开发与应用

定量分析气象台站周边的人工建筑面积比例,有助于客观揭示人工环境对观测数据的影响.基于Windows平台,利用梯度增强、高通滤波、二值化、形态学等图像处理方法开发了对卫星遥感图像中人工建筑的识别及其面积比例的计算软件,为气象探测环境研究提供可靠的数据.该软件已经用于处理数百个气象台站不同尺度的卫星遥感图像,软件运行稳定,操作方便,可移植性强,相对于人工统计方式效果良好.介绍了所用图像处理方法的原理及软件实现的流程和功能,总结了参数设置的经验.     

红外窗区大气透过率的测量

文章主要介绍了红外窗区太阳光谱测量的实验装置，观测方法和数据处理方法。处理了2390—3470 cm-1和750—1300 cm-1区域内的太阳光谱资料，得到了它们的大气透过率数据，并对处理结果进行了初步分析。我们认为这些大气透过率对气象卫星遥感仪器红外窗区通道选择和卫星气象资料反演等都是有用的。     

不同观测分辨率强台风云系的遥感特征

静止气象卫星的快速区域扫描是监测不同天气过程的有利手段。以获取的风云静止气象卫星快速区域扫描数据为基础,选取2011年台风梅花(1109)及2012年台风海葵(1211)的观测数据,采用Hovm(o|¨)ller分析图、变异系数等参数,研究不同时空分辨率观测数据对台风云系结构特征参数监测的敏感性影响。分析结果表明:可见光通道10 min观测时间间隔配以1.25 km空间分辨率可以很好地反映云系演变特征,在相同观测时间分辨率条件下,降低空间分辨率会对云系结构特征的提取有较大影响;在相同空间分辨率条件下,观测时间分辨率的降低对云系结构及演变特征的分析影响较小;基于变异系数的分析说明云像元特性在60 min的观测时间间隔下发生了较大变化,如果以60 min为观测时间间隔将会失去较多的云像元变化特征。水汽通道不同观测时间的变异系数差值小于红外通道1,说明云像元在红外通道1的特性演变对观测时间的敏感性高于水汽通道,提高观测频率可获取更多的云像元红外通道1的辐射特性。     

中国气象卫星和卫星气象研究的回顾和发展

气象卫星和卫星气象是大气科学中发展最迅速、成就最显著的一项大气探测技术和新兴的分支学科。目前 ,气象卫星已经成为地球大气探测系统中的主要成员 ,而卫星气象学则正在覆盖地球系统科学中的主要方面。文中从 3个方面综述自 2 0世纪 70年代以来的 30多年时间内 ,中国在这一领域内取得的主要成就 :(1)中国气象卫星的发展历史和现状 ,重点介绍了中国的极轨和地球静止气象卫星的发射、运行状况和主要技术指标及发展史。 (2 )气象卫星遥感原理和方法等方面的主要成果 ,重点评述了大气温湿廓线遥感反演、云特性反演、气溶胶特性反演、降水反演和云迹风生成等 5个方面的主要成果。 (3)气象卫星资料应用研究成果 ,主要包括气象卫星资料在天气分析和预报中的应用、在数值预报中的应用和在气候监测和短期气候预测中的应用。此外还包括同化和气候监测与预测研究的最新成果。     

气象卫星遥感资料微机处理系统(V3.2)简介

介绍了江苏省农业气象与卫星遥感中心开发的气象卫星资料微机处理系统软件的主要特点，功能和运行环境。该系统具有较强的遥感资料处理功能。显著的技术特点，适合于省级和省级以下气象部门开展气象卫星遥感研究和服务工作。     

气象卫星可见光红外光学成像仪发展沿革

该文回顾了环境气象卫星可见光红外光学成像遥感仪器50多年的发展历程,从不同时期在轨运行的近百台 (套) 仪器中选择了12种作为代表,结合仪器功能性能技术指标和应用需求梳理分析了其历史发展脉络和主流业务发展趋势,并初步探讨了创新发展方向。50多年的发展可以分为3个阶段:早期探索20年, 美国第1代探索性仪器,开创了气象卫星对地观测的先河;初步应用20年, 基本形成初步应用格局,欧洲、中国等开始发展自己的环境气象卫星光学成像遥感仪器;稳定应用和进步发展10多年。新一代极轨卫星可见光红外光学成像遥感仪器,其典型特征是光谱波段20个以上,谱段带宽窄,光谱范围全面覆盖0.4~15 μm,辐射测量精度高,空间分辨率为200~1000 m,其改进型仪器代表了未来极轨气象卫星主流业务发展趋势。静止气象卫星可见光红外光学成像遥感仪器未来主流业务发展方向的典型特点是光谱波段15个以上,谱段带宽较窄,光谱范围全面覆盖0.4 ~15 μm,辐射测量精度高,空间分辨率为500~2000 m,圆盘图成像速度可达到分钟级,区域扫描速度更快。