FY-3/VIRR资料积雪多阈值综合判识方法研究

利用卫星遥感监测积雪分布相比地面观测具有明显优势,目前基于FY-3卫星数据在积雪监测方面的研究较少。借鉴现有积雪卫星遥感监测算法,研究出适用于FY-3/VIRR资料的积雪判识方法,利用归一化积雪指数和多波段综合阈值实现积雪判识,提取积雪信息生成区域二值化积雪分布图。通过实例分析验证算法有效可行,并与MODIS积雪产品MOD10及其L1B数据NDSI判识结果进行对比,说明算法判识结果良好。研究表明,FY-3卫星数据可作为积雪遥测的可靠资料来源,可延用于积雪监测与灾害预警业务系统中,促进国产卫星数据的应用与推广。     

用FY-3A MERSI进行青岛海域浒苔监测

在2008奥运会举办前期(2008年6月25日～7月15日),基于NDVI植被指数方法对青岛及其临近海域发生的超大规模浒苔灾害,利用FY-3A MERSI 250m数据进行了监测跟踪与分析,结果显示:监测初期,浒苔在大范围海域广泛分布(面积约为527.68km2),特别是奥帆赛区附近有大密集度浒苔聚集;监测末期,奥帆赛区和其他近岸水域基本没有发现浒苔,表明近岸浒苔得到有效控制。卫星数据回溯表明,此次浒苔灾害最早于5月初在黄海中部少量出现,5月底在黄海中部形成大面积覆盖,受风力和海流影响,逐步向青岛飘移并堆积。浒苔极强的环境适应力和繁殖力,以及由于海温升高和近海"春季环流"形成的适宜条件,是浒苔大面积发生的重要原因;南方强降雨可能造成了广泛分布于江苏、浙江、福建等海域的浒苔的异地漂移,成为如此大规模浒苔的来源之一。     

FY-3微波成像仪地表参数反演研究

风云3号卫星FY-3是实现全球、全天候、三维、定量、多光谱遥感的我国第2代极轨气象卫星系列。风云3号气象卫星资料中含有丰富的生态环境变化信息,既可以用于对水、火、冰、雪等灾害的监测,也可以用于对植被、土地利用、气溶胶参量的分析。这些结果将会对农业、林业、环境、市政、交通以及政府决策部门提供有效的决策服务。其中搭载的微波成像仪为我国第一个星载微波遥感仪器,其设计频率为10.65 GHz、18.7 GHz、23.8 GHz、36.5 GHz、89 GHz,每个频率有V、H两种不同极化模式,相应的星下点空间分辨率分别为51 km×85 km、30 km×50 km、27 km×45 km、18 km×30 km、9 km×15 km根据FY-3微波成像仪传感器参数特性,利用微波地表辐射传输方程,在10.65、18.7 GHz频段上模拟了地表微波辐射特性,在此基础上建立了地表参数反演算法, 可以同时得到地表土壤水分和地表温度参数。     

FY-4闪电资料在厦门强降水监测预警中的应用

FY-4上的闪电成像仪(Lightning Mapping Imager，LMI)从静止轨道平台对视场覆盖范围内的闪电进行连续不间断的观测，闪电资料为监测预警强对流天气提供了重要信息。为研究FY-4闪电资料监测预警强对流的能力，以2018年5月7日厦门暴雨为研究个例，利用FY-4闪电资料、FY-4亮温资料、厦门市自动气象站降水资料以及地面闪电定位网监测数据，研究闪电数据在强降水监测预警中的应用。结果表明：FY-4闪电资料与地基闪电进行数据融合，有效减少了天基与地基闪电产品各自数据的不完整性、不确定性和误差；闪电的移动轨迹与对流云团的移动轨迹相符，且在云团移动轨迹的前方；温度梯度较大的区域和深对流内，闪电强度较强；闪电强度与雨强成正比，且闪电频数峰值多出现在降水峰值前45 min左右。     

FY-4闪电资料在厦门强降水监测预警中的应用

FY-4上的闪电成像仪(Lightning Mapping Imager,LMI)从静止轨道平台对视场覆盖范围内的闪电进行连续不间断的观测,闪电资料为监测预警强对流天气提供了重要信息。为研究FY-4闪电资料监测预警强对流的能力,以2018年5月7日厦门暴雨为研究个例,利用FY-4闪电资料、FY-4亮温资料、厦门市自动气象站降水资料以及地面闪电定位网监测数据,研究闪电数据在强降水监测预警中的应用。结果表明：FY-4闪电资料与地基闪电进行数据融合,有效减少了天基与地基闪电产品各自数据的不完整性、不确定性和误差;闪电的移动轨迹与对流云团的移动轨迹相符,且在云团移动轨迹的前方;温度梯度较大的区域和深对流内,闪电强度较强;闪电强度与雨强成正比,且闪电频数峰值多出现在降水峰值前45 min左右。     

基于FY-3A/VIRR数据的雪盖信息提取软件设计与实现

目前基于FY-3A/VIRR资料的处理研究较少且VIRR数据量庞大,一些商用遥感图像处理软件很难直接完成对图像的预处理工作,这样对后续的定量化反演以及对FY-3A/VIRR的推广使用带来了困难。为了解决业务化问题,运用改进的归一化积雪指数(NDSI)、综合阈值判别算法和IDL、VB混合编程技术相结合的方法设计了积雪信息批量提取软件,实现了针对FY-3A/VIRR数据的单幅图像或多幅图像的积雪信息提取以及精度验证。实验表明,该软件处理速度快、实时性好、可批量提取积雪信息,大大节省了人力资源,同时提高了VIRR数据的分发和共享能力,可以在今后的工业生产和自动化领域推广使用。     

利用环境一号卫星数据监测雾分布

雾是环境空气监测的一个重要内容之一。根据环境一号卫星B星（HJ-1B）的数据特点,从典型地物、云、雾的微物理特性的RT3辐射传输模拟出发,分析不同波段典型地物和云、雾的反射率、亮温差别,提出了综合利用HJ-1B卫星CCD相机和红外相机数据进行雾监测的方法与流程。最后,使用2009年3月12日我国南方地区的HJ-1B数据为卫星监测数据进行了监测试验。结果表明:HJ-1B卫星数据能够实现雾的监测,但由于薄云受到地表影响,无法准确区分薄云与雾。     

气象卫星在雾的遥感监测中的应用与存在的问题

阐述了雾的辐射特性、雾遥感的基本原理,分析了雾在图像纹理、运动规律和消散趋势等方面的特点,介绍了国内外在雾遥感监测方面的主要研究成果以及最新进展,并对存在的问题进行了讨论。     

FY-3A气象卫星VIRR云检测产品与IRAS的匹配

通过查找表方法进行FY-3A气象卫星可见光红外扫描辐射计(Visible and InfraRed Radiometer, VIRR)云检测产品与红外分光计(Infrared Atmospheric Sounder, IRAS)之间的匹配实验,使VIRR云检测产品与IRAS具有一致的空间分辨率,为IRAS大气温湿度廓线的反演提供可靠的云检测信息。实验中分别采用模拟的VIRR云检测结果与IRAS数据进行匹配,并将匹配结果与原始云检测信息进行对比分析,验证查找表方法进行两者之间匹配处理的可行性。     

卫星遥感资料在沪宁高速公路大雾监测中的初步应用

根据雾在气象卫星可见光、红外图像中物理量和图纹特征上与其它景物之间的差异，结合地面气象观测资料，可以监测雾区分布，跟踪监测其生消发展过程，直接为沪宁高速公路的交通安全服务。     

卫星遥感图上大雾消散特点的分析研究

卫星遥感监测大雾的生消趋势,具有明显的优势。利用GMS-5静止气象卫星资料,在分析雾的消散原理的基础上,研究了卫星遥感图上大雾消散的一般特点和规律,得出:雾消散所需的时间与雾的厚度、在雾区中所处的相对位置、天气条件以及人为影响等因素有关。     

FY-3A气象卫星大气垂直探测仪器数据几何位置匹配试验

随着卫星搭载的有效载荷数目的增加,卫星数据种类也不断增加,利用有限的数据资源获得多种卫星或多种仪器遥感数据源的信息,可以增强对目标物的检测与识别能力,提高卫星遥感应用的精度、范围和效率。以风云三号气象卫星L1级模拟数据为基础,用建立匹配查找表的方法进行红外分光计、微波温度计、微波湿度计三个大气垂直探测仪器的数据几何位置匹配技术研究,把三个仪器的观测资料统一匹配到红外分光计的观测格点上,并对匹配前后的资料进行了分析。匹配结果表明,当微波湿度计观测资料匹配到与其分辨率相差不大的红外分光计格点上时,其探测资料的精度损失不大,基本上保持了原有分辨率上观测资料的数据分布信息。而当微波湿度计观测资料匹配到与其分辨率相差较大的微波温度计格点上时(从15km分辨率匹配到50km分辨率上),总的数据信息损失不大,只有一些较细致的数据纹理信息有所损失,匹配后的观测资料为卫星大气垂直探测提供了良好的数据基础。     

激光雷达数据辅助的FY-3D影像阈值自适应云检测方法

国产风云系列卫星可为全球范围内大气、陆地和海洋的遥感监测提供重要数据支撑,由于光学卫星影像不可避免受到云覆盖的影响,通过云检测获取准确的云掩膜是风云系列卫星影像精细处理与应用的关键。现有的云检测方法大多采用简单高效的阈值法,然而由于传感器光谱响应以及不同场景云覆盖下垫面的辐射差异,在缺少大量真实云覆盖标记情况下,现有方法往往难以确定最优的检测阈值。鉴于此,提出了一种阈值自适应的云检测方法（TACD）,顾及传感器波段特性以及云覆盖下垫面差异,设置不同场景下的多通道阈值测试,包括反射率及反射率组合测试、亮度温度测试、亮度温度差异值测试、卷云测试等,联合具有高精度云层信息的激光雷达数据构建全球范围的云检测样本集,实现基于样本集真实云标记的迭代阈值优化,最终基于最优的阈值进行云检测。以风云三号（FY-3D）MERSI-II影像为例,联合CALIOP云层数据构建全球范围的云检测数据集,并将所提出的TACD方法云检测结果与官方云掩膜产品进行对比,结果表明该方法较官方云检测算法精度有明显提高,其中平均交并比从80.35%提升至84.09%,召回率可达92.67%,具有业务化应用的潜力。     

利用静止气象卫星监测浙江海上大雾

卫星遥感是监测大雾的重要手段,利用静止气象卫星监测海上大雾,可以得到时间分辨率比极轨卫星更高、空间覆盖比地面观测更连续的大雾产品。采用分级判识太阳高度角阈值和归一化大雾指数(NDFI)的方法,反演了2008年至今浙江海雾的逐时分布,并将静止卫星(MTSAT)遥感大雾监测结果与近5年地面大雾观测和2013年春季能见度自动观测记录作对比,结果显示遥感反演的总体精度分别为68.4%和69.6%,且空间分布上与地面观测相吻合。表明该方法可突出雾与其他地物的差异,且判识方法简单、实用性强、准确率较高;实时监测浙江海上大雾是可行的,具有良好的业务应用前景。不同时段正确率的验证结果显示,该方法更适用于海雾频发的冬春季以及白天的监测。     

用风云二号C星进行热点监测的快速算法

用卫星影像资料监测热点已经有较长的历史.静止卫星由于影像采集时间间隔短,能显著提高热点监测的及时性,但由于其星下点分辨率低,影像覆盖范围广,监测热点较为困难.文中提出了一种利用风云二号C星影像资料进行热点监测的快速算法,首先对影像资料进行辐射定标并生成中红外与长红外通道的差值影像图,而后将中红外影像图与差值影像图分割为20×20像元的小块,分别计算各小块的最大值、平均值及标准差,认为两幅影像相对应的像元块内最大值均大于平均值3倍标准差即认为该块内可能含有热点;然后结合地表真实分布情况对含有热点的小块进行综合识别处理;最后将含有热点的局部影像进行几何校正投影输出.通过实例资料进行检验,认为这种方法计算简单、快速,可极大提高热点监测的准确性与时效性.     

风云三号传感器红外通道海表比辐射率模拟

海表比辐射率（SSE）是从卫星被动遥感数据反演海表温度（SST）的关键参数之一,本文讲述了利用Wu andSmith（1997）发展的SSE模型,对搭载在风云三号（FY-3A）上的红外大气探空仪（IRAS）第8（12.47μm）、9（11.11μm）、19（3.98μm）和20（3.76μm）波段,中分辨率光谱成像仪（MERSI）第5波段（11.54μm）,可见光红外扫描辐射计（VIRR）第3（3.65μm）、4（11.00μm）和5（12.13μm）波段的SSE进行模拟计算。模拟结果表明,SSE是观测角度、波长和海表粗糙度（海面风速）的函数。模拟值与IRAS、MERSI和VIRR红外通道波谱响应函数进行卷积计算得到波段SSE。在观测角度小于60°时,波段SSE对海面风速不敏感,使用风速为8m/s的SSE替代其他风速条件下的SSE所引起的误差小于0.5%。另外,使用波段SSE计算卫星观测值所导致的误差不超过0.05K,可以忽略不计。波段SSE随观测角度变化的规律可以用高斯函数进行描述,拟合误差小于0.02%,相关系数为1.000。本文的模拟结果可以用于SST的精确反演。