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国家标准计划《气象卫星红外通道交叉定标指南》由 TC347(全国卫星气象与空间天气标准化技术委员会)归口上报及执行 ,主管部门为中国气象局

主要起草单位 国家卫星气象中心中国人民解放军61741部队

目录

基础信息

计划号
20202672-T-416
制修订
制订
项目周期
24个月
下达日期
2020-08-07
申报日期
2019-07-01
公示开始日期
2020-02-26
公示截止日期
2020-03-11
标准类别
方法
国际标准分类号
07.060
07 数学、自然科学
07.060 地质学、气象学、水文学
归口单位
全国卫星气象与空间天气标准化技术委员会
执行单位
全国卫星气象与空间天气标准化技术委员会
主管部门
中国气象局

起草单位

目的意义

交叉定标方法是目前应用最为广泛的在轨替代定标以及定标检验方法之一,该方法的核心是利用国内外公认的高定标精度的气象卫星载荷为参考基准,利用交叉定标方法将参考载荷的辐射基准传递至气象卫星目标载荷,实现对目标载荷的定标和检验。

目前,在全球天基交叉定标系统(GSICS/WMO)国际计划的组织下,中国、美国、欧洲、等国家和地区采用标准的星-星交叉定标技术规范,建立了卫星交叉定标业务系统,实现了对静止和极轨观测偏差的准实时在轨评估,建立了针对不同目标载荷类型的GSICS交叉定标技术文档。

目前气象卫星红外波段的交叉定标方法的应用尤为广泛。

在现有国际GSICS交叉定标技术基础上编制该规范,有助于更好的发挥交叉定标技术在气象卫星辐射定标中的应用,也能进一步促进该项技术的发展更具科学、推广价值。

范围和主要技术内容

该标准针对静止和极轨气象卫星通道式光学遥感器的红外通道的交叉定标内容制定技术规范,包括静止和极轨卫星红外交叉定标的处理流程、卫星数据要求和处理方法(包括像元匹配、数据转换过滤、交叉比对)、所涉及的参考阈值等。主要技术内容包括: a)观测文件匹配:针对目标遥感器和参考遥感器的观测数据,基于文件匹配规则,实现两遥感器观测文件的配对,获得时间匹配的观测文件对; b)像元时空匹配:基于配对的观测文件,根据极轨气象卫星的轨道和观测那个特点,利用像元匹配规则,实现观测像元时间、空间和观测角度的匹配,获得像元匹配样本;其中,观测角度匹配需要对目标遥感器和参考遥感器的观测像元进行角度一致性的评估; c)数据转换:利用光谱响应函数,针对匹配样本进行数据转换,获得单位统一可直接对比的样本;交叉比对的辐射单位是毫瓦每平方米每球面度每波数(mW/(m2.sr.cm-1))。对于定标后为亮温的L1数据,需通过普朗克函数转换成辐亮度; d)样本过滤:按照样本过滤阈值,对样本进行过滤,获得可用于交叉定标分析的样本;主要方法为空间均匀性过滤,通过对环境场和靶区场的均匀性进行双重检验,选择均匀场景的观测结果进行交叉比对; e)样本累积和质量判断:为了获得足够的样本降低定标结果的不确定性,根据卫星自身的稳定性,对多天定标分析样本进行累积,并且基于样本相关性和样本数等指标进行质量判断,获得最终可用于交叉比对的样本; f)交叉比对:基于交叉比对样本,根据应用需求进行辐射定标系数计算或者原始定标偏差评估。

国内外简要情况说明

目前将气象卫星红外通道交叉定标作为业务工作进行的主要是美国和欧洲、我国以及日本和韩国。近年来,在GSICS(Global Space-based Inter-Calibration System)全球天基互定标计划的推动下,基于极轨卫星高定标精度遥感器的交叉定标已经成为全球公认评估在轨定标精度以及监测定标异常的有效方法。天基互定标方法就是以定标精度较高的遥感器作为参量基准,通过时间、空间和观测几何等的匹配,选取两颗星近似相同观测条件下的样本进行比对分析,实现对目标遥感器的相对定标或定标评估。针对红外通道,目前全球已有多个国家开展了基于参考高光谱探测器载荷IASI和CrIS的辐射定标精度评价分析的研究,目标载荷包括极轨气象卫星和静止气象卫星的红外和可见通道。 我国于2009年开始已经建立基于公认高精度高光谱仪器的风云二号和风云三号红外通道的GSICS交叉定标系统。国内已经在静止气象卫星光学载荷红外通道交叉定标方面上形成气象行业标准一项。