FY-3/VIRR在黑龙江省积雪遥感监测中的业务化研究

1引言随着空间信息技术的发展和进步,卫星遥感逐渐成为一种有效的积雪监测手段。传统的地面观测资料具有站点局限性,不能够宏观上考察积雪范围和积雪量的情况,利用遥感方法可以弥补地面观测资料在空间上的不足,有效获取大范围的雪盖信息,实时了解积雪的空间分布和范围变化[1]。东北地区是     

基于FY-3A／MERSI的洪涝灾害遥感监测初探

介绍了FY-3A/MERSI数据的基本情况,利用MERSI数据1～5通道进行典型地物的光谱分析了典型地物在MERSI图像上的特点和水体识别模型,选择适用于MERSI图像的模型对2008年10月南宁市发生的洪涝灾害进行监测.     

FY-3 VIRR数据在陕西省干旱监测中的应用

干旱是影响陕西省社会发展和农业生产的主要气象灾害之一。利用具有两个热红外通道的风云三号气象卫星扫描辐射计一级数据,先使用分裂窗算法反演得到地表温度,再利用归一化植被指数（NDVI）和地表温度计算温度植被干旱指数（TVDI）,从而来监测陕西省的土壤干旱程度。结果表明,反演得到的TVDI能较好地反映陕西省干旱分布状况,延安、关中、陕南等区域的TVDI反演结果与实际旱情更为接近。
 

     

FY-3卫星对黑龙江省林火遥感监测业务的支撑

<正>1引言近年来随着信息技术尤其是3S技术的飞速发展,遥感卫星监测森林火灾逐渐向远距离,智能化,信息化方向发展。自20世纪80年代初开始,美国、加拿大、澳大利亚等国家根据自身国情先后展开了林火卫星监测研究,1972年,美国研制出国家级森林火险预报系统,并在GIS背景数据库的支持下采用NOAA/AVHRR数据生成NDVI专题图,结合气象资料及可燃物类型等因子构建了火灾潜在指数,为美     

FY-3 VIRR 数据在陕西省干旱监测中的应用

干旱是影响陕西省社会发展和农业生产的主要气象灾害之一。利用具有两个热红外通道的风云三号气象卫星扫描辐射计一级数据,先使用分裂窗算法反演得到地表温度,再利用归一化植被指数(NDVI)和地表温度计算温度植被干旱指数(TVDI),从而来监测陕西省的土壤干旱程度。结果表明,反演得到的TVDI能较好地反映陕西省干旱分布状况,延安、关中、陕南等区域的TVDI反演结果与实际旱情更为接近。     

基于FY-3/MERSI的佳木斯地区水体变化遥感监测

1引言新一代的极轨气象卫星风云三号上所携带的MERSI探测器能够获取地球探测环境的三维、全球、全天候、定量资料,因而被广泛关注,其通过接收设备获得观测资料,每天获得多时次的中等分辨率遥感数据对于地球的综合研究有着较高的价值。     

基于FY-3/MERSI卫星资料的霾判识方法研究

选取2015年12月25日及2016年1月18日两次覆盖湖北的重污染天气过程,利用FY-3A(B)/MERSI卫星资料和气象、环境监测资料,应用图像色彩处理技术、可见光近红外通道反射率分析等技术,开展对湖北地区霾的遥感识别研究。研究结果表明:以不同波段进行红绿蓝三通道合成时,霾可以被识别,其中以全可见光模式合成时,霾以灰白色为主,比周围的云雾区略暗;以可见光、近红外、红外三通道合成时,霾以紫色、紫灰色为主,云类识别精细;以可见光、近红外两通道增强显示合成时,霾以紫灰色为主,与晴空地表及云区差异明显,但易将由小粒子组成的薄卷云误判为霾,需通过云顶黑体亮温进行剔除。通过建立红外亮温和可见光反射率识别指标,可将霾与晴空、厚云区区分开来,但很难与低云/雾区进行有效区分,加入对有效粒子半径敏感的近红外通道反射率后,借助两者在粒子大小上的差异,可在一定程度上解决这一问题,并通过地面人工观测资料进行分析验证。     

基于FY3\VIRR数据的积雪遥感监测分析

以FY-3可见光与红外辐射计(VIRR)为主要数据,利用FY3\VIRR 1、6、10通道数据,以指数法和光谱阈值相结合的多光谱积雪监测算法对2013年阿勒泰地区卫星数据进行积雪监测处理。处理结果与MODIS积雪监测业务产品对比分析得出:利用FY3\VIRR可以实现对研究区的积雪遥感监测,监测结果与现有MODIS积雪监测业务产品较一致,具有可比性。     

基于FY-3/MERSI卫星资料的霾判识方法研究

受高人为排放和不利天气条件共同作用,中国秋、冬季霾事件频发,具有影响范围大、程度重、持续时间长的特点。为对离散的地面站观测形成有效补充,本研究充分利用卫星大范围监测优势,依据云、冰雪、霾、亮/暗地表散射及发射特性不同波长的依赖性,建立了基于多通道信息组合的霾区快速判识方法。通过引入空气分子散射订正,有效消除此前霾判识工作中大角度条件下的误判,极大缩小了阈值的变化范围,为霾区的自动识别奠定了基础。将该判识方法应用于中国风云三号D星（FY-3D）搭载的中分辨率光谱成像仪（MEdium-Resolution Spectral Imager,MERSI）,实现了霾区自动判识。通过与2020年10月—2021年2月秋、冬季地面气象站天气现象记录为霾以及地面环境监测站点中PM_2.5小时平均浓度大于75 μg/m³的数据进行对比,结果表明：FY-3D的霾判识结果与天气现象记录结果的一致率为91.1%,与PM_2.5表征结果的一致率为85.6%。气象观测中霾识别依靠的是大气消光能力,卫星霾判识也是通过气溶胶的消光特性来实现,因此两者特征更为一致。     

基于FY-4A卫星遥感数据分析2021年3次沙尘暴特征

FY 4A上搭载的多通道扫描成像辐射计（AGRI）无论是时间分辨率还是空间分辨率与我国第一代静止气象卫星风云二号上搭载的扫描辐射计（VISSR）相比都有了明显的改进。本文基于FY 4A AGRI成像仪IDDI(红外差值沙尘指数)和新的昼夜沙尘遥感改进算法开展2021年中国北方沙尘过程连续遥感监测处理,并系统分析了2021年3个典型个例的沙尘暴特征和影响区域。结果表明：① 3次典型沙尘过程对我国北方各省份的影响面积总计最低达到260万km2以上,最高达到300万km2以上,4月14—17日的沙尘暴影响面积最大。②2021年沙尘高发区在新疆南部、甘肃河西走廊以北以及内蒙古西部。与2019、2020年同期相比,2021年我国北方沙尘发生频次更高、影响范围更大。③新一代FY 4A静止卫星对我国沙尘过程年际变化具备更加完整的监测能力。     

FY-3A卫星微波资料的集合变分混合同化试验

以2012年"北京7.21暴雨"为例,实现了集合变分混合同化方法对FY-3A的微波温度仪和微波湿度仪资料的直接同化,并与三维变分方法进行了比较。结果表明:虽然两种同化方法同化FY-3A微波资料都能改进降水模拟效果,但是与实况相比,集合变分混合同化方法改进效果更为明显,其能有效减少虚假强降水的模拟,改进强降水中心位置的模拟,SAL评分定量检验也同样表明,集合变分混合同化方法对暴雨的模拟效果要优于三维变分同化方法;无论是热力学变量还是动力学变量,集合变分同化得到的初始场均方根误差均显著小于三维变分同化的结果;两种方法同化FY-3A微波资料均能改变初始场中的各种物理量信息,但不同方法得到的同化增量大小和分布却有明显的差异:三维变分同化方法对初始场的调整区域和强度都要大于混合同化方法,且其同化增量表现出均匀和各向同性的分布特点;而利用集合信息的混合同化方法得到的同化增量分布表现为非均匀性和各向异性,具有"流依赖性"的特征,这使得初始场的分布更合理,有利于改善降水的模拟效果。     

FY-3C/VIRR海表温度产品及质量检验

国家卫星气象中心FY-3C/VIRR（visible and infrared radiometer,可见光红外扫描辐射计）海表温度产品在云检测产品的基础上,采用多通道MCSST（multichannel SST）算法进行晴空区海温反演。该文详细介绍了海表温度产品算法、产品设计、质量控制及质量检验方法。FY-3C/VIRR海表温度产品包括5 min段原始投影海温和5 km全球等经纬度投影海温。设计逐像元的海温质量标识,将海温像元分为优、良、差3个等级,用户可根据应用目标选择海温的质量等级。与日最优插值海温OISST（optimum interpolation SST）相比,FY-3C/VIRR 2015年1月—2019年12月的5 min段海温质量检验结果表明：质量等级为优的海温,白天和夜间的偏差分别为-0.18℃和-0.06℃,均方根误差分别为0.85℃和0.8℃;白天海温均方根误差有季节性波动,夏季有的月份均方根误差大于1℃（如2015年7月、2016年7月和2019年7月）;在海温回归系数不变的条件下,夜间海温偏差的季节性波动与星上黑体温度相关显著。从一级数据质量、定位、业务运行状况等方面讨论引起海表温度产品异常的原因,为FY-3C/VIRR历史数据定位、定标和产品重处理及用户应用提供重要的参考信息。     

基于FY-3B/VIRR数据的济南市城市热岛效应与影响因素分析

热岛效应是城市发展过程中的热点社会问题之一。研究以济南为例,基于 FY－3B/VIRR数 据,应用改进型 Becker和 Li “分裂窗” 算法获得遥感地表温度数据;采用热岛强度指数与热岛比例指数,定量分析济南市2013—2020年城市热岛效应的时空变化特征;从自然与社会经济角度,采用灰色关联度分析法,定量评价城市热环境的影响因素对城市热岛效应变化的贡献度。结果表明：1）改进型 Becker和 Li “分裂窗” 算法在济南市有较好应用,与国家级地面气象观测站 “0 cm地表温度” 实测数据线性拟合决定系数 R2 为 0.89。2）热岛区域面积年际变化呈现先增加后减小逐渐平稳的变化趋势,冷岛区域变化特征与热岛区域明显相反。3）夏季热岛区域面积（35.3%）最大,秋季（22.5%）次之,春（11.5%）、冬（10.6%）两季基本持平。4）热岛空间格局以城镇聚合轴为主导驱动,呈现 “点－线” 式空间结构特点。5）热岛比例指数总体呈现下降趋势,2013 年（0.22）与 2014 年（0.24）属较轻热岛年份。6）总人口数与归一化植被指数是影响济南城市热岛效应的主要因素。研究对于加强济南市地表热环境的监测与评价,指导城市规划与生态城市建设具有一定意义。     

基于非线性算法的FY 3A/VIRR SST反演

利用非线性算法实现了FY-3A/VIRR数据的海洋表面温度SST产品的反演.对2010年的全球船舶站观测数据和FY-3A/VIRR数据建立匹配数据集,选择单月的匹配数据采用多元回归模型计算得到了适用于FY-3A/VIRR数据的非线性海表温度反演算法NLSST的系数,能够实现FY-3A/VIRR数据的高精度SST产品反演.并利用独立于反演算法的双月匹配数据采用最小绝对偏差方法通过线性模型对SST算法的精度进行检验,结果显示白天和夜间的偏差分别为0.05℃和-0.05℃,绝对偏差在0.50℃以下,标准偏差在0.65℃以下.通过文中实现的算法反演了VIRR数据的SST产品,并和MODIS的官方产品进行比较,结果显示两种SST产品具有很高的一致性.     

GMS卫星遥感资料监测暴雨技术

利用时空分辨率较高的GMS－5红外、可见光两通道1：1原始图像资料，结合常规雨量观测资料，通过对逐时降水率、日降水量的估计，讨论了卫星遥感监测暴雨的技术方法，建立了山东省暴雨遥感监测模型。实例分析表明，暴雨监测图像产品直观清晰，能较准确地监测暴雨发生的区域和面积，实际应用取得较好的效果。     

基于MTSAT卫星遥感监测的浙江省及周边海区大雾分布特征

利用日本静止气象卫星MTSAT逐时资料,综合地面气象观测数据,对浙江省及其周边海区陆地和海上2008—2012年的大雾进行了专题信息提取,并给出了浙江省陆域、周边海域0.05°×0.05°网格点的小时尺度的遥感大雾产品,结果表明:(1)基于MTSAT卫星观测数据,采用分级判识太阳高度角阈值和归一化大雾指数的方法,构建的浙江及其周边地区陆地和海上遥感大雾监测模型,大雾判识精度总体超过75%,基本满足使用需求。(2)浙江省陆域近5年大雾年平均累计为411.7 h,约占全年的4.7%,基本呈南多北少,山区多平原少的格局,其中浙江南部高山区、舟山和温州部分海岛及西部山区为大雾多发区,且大雾季节分布为冬秋季较多,春夏季较少,22时至09时是浙江省陆域大雾的高发时段,10时以后大雾逐渐消散,至后半夜、凌晨前后,大雾频次逐渐增多。(3)研究区海雾主要发生在大陆近海,呈现由近海向外海减少的空间格局,东海海域年大雾累计为311.7 h,以东海西南部地区大雾出现最多,浙江省沿海大雾的高发区位于温州海域及钱塘江口。研究区海域大雾具有明显的季节特征,主要表现为春季较多,夏季次之,秋冬季较少的分布格局,且海上主要受平流雾影响,大雾不易消散,持续时间较长。从各海区大雾发生频次从高到低依次为:东海东南部、台湾以东洋面、东海中东部、黄海西南部、东海中西部、台湾海峡、东海西北部、黄海东南部、东海西南部和东海东北部。     

基于FY-4A卫星数据的强对流云团识别与监测

为解决强对流监测问题,克服地区亮温特征对卫星监测的影响,利用FY 4A卫星L1数据,结合滑动窗口方法和多通道动态阈值自动识别法,对典型强对流云团进行识别与监测。结果表明：1）多通道动态阈值自动识别方法结合滑动窗口方法,可避免人为设置阈值的主观性,整合强对流的区域识别结果,实现全国强对流云团监测。2）此方法具有良好的强对流云团识别效果,识别正确率达到89%;3）FY 4A卫星识别结果与雷达反射率高值区基本一致,能够准确监测强对流云团发生发展和移动的过程,具有较高的识别精度。     

基于FY-4A卫星数据的短时强降水监测预警指标

选取2018—2021年汛期短时强降水天气过程,利用相关性分析、箱线图法和极值统计法,尝试研究FY-4A卫星产品在短时强降水天气过程中的监测预警指标。研究表明：(1)FY-4A卫星多通道数据可以作为短时强降水监测预警的定量化指标予以应用。(2)筛选出相关性较好的13项产品统计出短时强降水的监测预警指标,其中赋值类指标4项,数值判别类指标9项(含辅助指标3项);初步设定13项指标中有9项达标时,短时强降水会发生。(3)在评估基础上完善了指标,监测预警效果有所提高,TS评分提高5.4%,空报率降低2.7%,漏报率降低1.9%。     

基于FY-4A卫星资料的四川盆地MCC初生和成熟阶段特征

利用高频次FY-4A数据资料,研究了四川盆地2018年中尺度对流复合体MCC(mesoscale convectivecomplex)初生和成熟阶段的卫星云图特征.结果表明,MCC对流云团面积在初生阶段和成熟阶段分别以0～50 pixels(15 min)-1和150～200 pixels(15 min)-1的速率增长...     

FY-3A/VIRR反演云微物理特征及与TERRA/MODIS反演结果的比较

利用FY-3A/VIRR多光谱资料反演了云微物理参数,针对2009年4月18日和5月21日两个个例,选取深厚积云、高、中、低云作为分析对象,并与TERRA/MODIS反演结果进行了比较,分析了FY-3A的可靠性和稳定性.结果表明:(1)FY-3A反演的云微物理参数形成的可视化RGB合成图,色彩层次较为丰富,与TERRA...