风云气象卫星微波大气探测回顾与展望

基于风云三号（FY-3）三个批次极轨气象卫星微波湿度计的研制历程,取得的技术突破与研制进展,涵盖关键技术实现以及关键技术指标的设计与测试评估,微波湿度计在数值天气预报、台风暴雨等灾害性天气预报与监测等方面的科学应用,阐述了星载被动微波大气探测技术的提升。分析微波大气探测的研究现状与发展趋势,重点展望了极轨气象卫星微波大气探测在气象参数探测能力、探测精度、时空分辨率、应用效能等方面的潜力。对标世界气象组织（WMO）2040年愿景规划,针对中国风云五号新一代极轨气象卫星,提出了具有跨代表征的高性能新体制微波大气综合探测系统——高光谱微波大气探测仪,简要陈述了在轨定量化提升的技术途径与应用前景,为风云五号气象卫星微波大气探测载荷研制奠定基础。     

星载被动微波遥感技术及其应用进展

星载被动微波遥感是指利用高灵敏度接收机通过接收场景和目标的自然微波辐射来提取目标信息的一种遥感手段。被动微波遥感又称微波辐射计遥感。人类利用微波辐射计从空间进行对地遥感已有50多年的历史。目前,星载微波辐射计已经成为气象和海洋卫星的主载荷,在数值天气预报、海洋环境监测和全球变化研究中发挥着越来越重要的作用。本文分析了国内外星载被动微波遥感技术与应用进展,以及被动微波遥感技术发展趋势及其关键技术问题,针对中国星载被动微波遥感的定量化应用,在数据与数据处理流程,算法标准化、亮温和反演参数的定标/检验标准化等方面提出了一些思考和建议,以期望被动微波遥感数据被越来越广泛地得到应用,最大限度地提升星载地球被动微波遥感技术的应用效能。     

国外海洋卫星的现状与未来

卫星海洋遥感对观测与研究全球海洋环境和海洋资源具有重要作用,其特点是快速、连续、大范围和能同时观测多个参数。目前,全球已发射了40多颗探测海洋的卫星,包括专用海洋卫星和装载多种遥感器具有大气、海洋、陆地等环境监测能力的综合型遥感卫星。海洋卫星是专门用于观测和研究海洋的人造地球卫星。虽然利用气象卫星和资源卫星也可以获得一些海洋现象的信息,但由于海洋现象和变化     

地基Headwall高谱影像大气校正方法

遥感影像大气校正是定量遥感研究的前提与难点之一.大气校正有多种方法和模型.本文研究了目前常用的大气校正方法,包括FLAASH模型、6S模型、ELC方法和QUAC方法,并应用这几种方法对Headwall野外高光谱成像仪获取的高光谱影像进行大气校正.通过对4种典型地物的表观反射率、校正后反射率以及实测反射率进行对比分析,发现4种模型均能有效去除大气的影响,能够较好地恢复地物光谱的典型特征.相对于其他3种大气校正方法,经验线性法对地基Headwall高光谱影像校正效果最好.      

行星大气1~3000GHz微波-亚毫米波辐射模拟

为模拟行星大气在微波elax-elax亚毫米波波段的辐射传输特性,利用逐线积分方法计算行星大气中各气体成分在1~3000GHz的吸收系数.基于HITRAN数据库中各气体分子的跃迁频率及线强等参数,有效模拟了各气体分子在此频段内的吸收特征,并与常用的微波elax-elax亚毫米波大气辐射传输模式进行对比.分析地球大气的组成及特性,利用辐射传输方程模拟临边探测方式下不同频段的大气辐射亮温.研究结果可为后续地球乃至行星大气成分探测模拟、频带选择以及大气成分廓线反演提供模型及理论依据.      

X波段遥感数传微波通道

遥感数传微波通道是数传遥感卫星的发射系统,是实现地物信息实时传输的重要设备。为了实现高码速率的传输,分别利用上边带上变频器和下边带上变频器将传输的微波信道分成两个信道,每个信道传输53Mbit/s,两个信道可传输的码速率为106Mbit/s。文章介绍了单信道微波通道和双信道微波通道,并扼要地介绍了微波通道中的上变频器和阶跃管电抗开关倍频器。     

基于高斯波束传输的高功率微波的大气击穿问题

提出了一种修正利用高斯波束传输高功率微波(High-Power Microwave,HPM)时的大气折射率的模型.在此模型中,把高斯波束横截面分成若干个同心圆环,并假定每一个同心圆环内的场强分布是均匀的.以基于电子流体力学方程和Maxwell方程的大气击穿理论,利用由实验数据拟合出来大气粒子的碰撞和大气电离参数,研究了高能量高斯波束的非线性传输,数值计算了在给定高斯波束参数时,在不同的压强下,波束以不同的电场强度、频率、脉冲宽度入射下的大气折射率.通过分析折射率的时间色散、空间色散以及时间空间色散,讨论了传输HPM脉冲的高斯波束的大气击穿问题,获得了一些有意义的结果.      

空间微波辐射基准传递溯源展望

面向全球气候变化研究和高精度气象预报对空间微波辐射测量基准的迫切需求,由于传递链路复杂导致国际微波辐射基准尚未建立,为进一步提升遥感卫星观测精度和稳定性,建立空间辐射基准溯源评价体系,前瞻性地提出高精度可溯源的空间微波辐射基准传递顶层方案和技术解决方案,明确需要突破的微波辐射基准载荷关键技术,空间微波辐射基准传递与溯源理论、方法和模型,全链路微波辐射基准溯源传递一体化验证技术,微波系统全链路物理级基准传递和误差仿真评估技术等,为空间微波辐射测量提供统一参考基准,实现高精度、高稳定、可溯源的空间微波探测能力,提升中国空间微波辐射测量的核心竞争力。     

国外卫星光学遥感器前沿技术发展探析

正卫星遥感利用卫星平台搭载光学、雷达、红外等遥感器,获取地球陆地、海洋和大气的特征信息,形成图像以及反映物质成分的光谱信息等遥感产品。国外正在大力发展天基薄膜衍射成像、空间分块可展开光学成像、天基光学合成孔径成像、天基超光谱成像等新型卫星遥感技术,实现在空间、时间、光谱等不同维度的高分辨率光学探测。     

美国的宇载雷达遥感试验及未来计划

雷达遥感是一种有源微波遥感技术。它包括合成孔径雷达(SAR),雷达散射计、雷达高度计及地基有源微波频谱仪等。美国的雷达遥感计划始于1966年。目的主要是利用宇载、机载和地基(包括车载)的雷达设备,研究地球和其它行星表面的微波频率响应特性。SAR用于军事侦察与测绘、地质、地理、水文、海洋和农业等部门的遥感测量;高度计用于海洋地貌和海洋大地水准面的测量;散射计用于海洋表面风场和海流的测量;宽带的有源微波频谱仪主要用于地物散射特性曲线的测量。     

大气对可见光和近红外遥感数据的影响

本文讨论了总辐照度、大气透过率和程辐射亮度对遥感数据的影响。导出了不同高度的程辐射亮度表达式。给出了三个不同地区上述三参数在可见和近红外光谱区不同波段的观测结果。用相应的大气模式计算了不同高度的大气透过率及程辐射亮度。预计了0.4—0.5,0.5—0.6,0.6—0.7,0.7—1.1微米波段在不同大气条件和不同高度遥感器接收到的总辐射亮度、目标物本征辐射亮度和程辐射亮度。给出了总辐射亮度随程辐射亮度和目标物反射率的变化关系。分析了这些数据与大气条件的关系。     

苏联的“流星-自然”资源遥感计划

苏联一直在用两种互为补充的手段获取地球资源信息。一种手段是回收空间摄影胶片,另一种手段是用无线电传输多谱段图象信息。苏联国内20多个部的几百个科研机构参与了上述空间遥感活动。本文介绍了苏联“流星-自然”号地球资源卫星计划,重点叙述了第五颗星的主要遥感设备及设计特点。从公布材料可以看出,苏联已开展了从可见光—红外—微波波段的遥感实验,高、中、低三种分辨率并存,而在数据传输率方面却保持低水平。由此可见,至今苏联的空间遥感活动仍处于试验探索阶段。     

Mars Express长期火星大气研究取得新发现

在欧洲遥感卫星发射30周年之际,ESA总结了该卫星编队在土地测绘、海洋监测、冰跟踪、大气感知方面取得的科学成果.于1991年7月17日发射的欧洲遥感卫星-1 (ERS-1)是ESA首个对地观测任务,也是当时欧洲有史以来开发和发射的最先进的航天器之一,为大气、陆地、海洋和冰监测领域的卫星技术铺平了道路.1995年欧洲遥感卫星-2(ERS-2)成功发射.     

欧洲遥感卫星上的扫描辐射计

欧洲遥感卫星1号(ERS-1)上的扫描辐射计(ATSR)是特地为测量全球海面温度而研制的,海面温度又是计算海洋与大气之间传热速率所需的重要参数之一。AT-SR是ERS-1上唯一的被动式仪器,也就是说它探测和测量来自地球表面的辐射;而ERS-1上的其他微波仪器,探测的是仪器发射出去又经地面反射回来的电磁辐射。     

航天科工为海洋风场探测提供“精准刻度尺”

正近期,中国航天科工二院203所研制成功国内首套星载全极化微波辐射计真空定标装置。该装置具有全自动、高精度的特点,在定标精度、技术指标等方面已达到了国际先进水平。据悉,传统的微波辐射计,可以测量海面风速,但是不能准确确定风向。而随着全极化微波辐射计的应用,它不仅可以实现对风速、风向的测量,同时还可以获得大气云水含量、水汽含量和     

大气臭氧地基遥感反演的退卷积方法

本文提出了一种大气臭氧地基遥感信息处理的新方法,它利用非线性退卷积方法和等效仪器函数提高光谱分辨率,利用非线性最小二乘法进行大气臭氧反演计算,可以显着提高大气臭氧遥感的可探测高度和精度。      

太赫兹大气临边探测仪遥感中高层大气风仿真

太赫兹大气临边探测仪(TALIS)是中国正在预研的第一台THz频段的临边探测仪,主要用于高精度、高分辨率的大气遥感测量.TALIS的观测目标主要包括大气温度、大气压强、大气成分(例如H2O,O3,HC1,CIO,N2O,HNO3等)的垂直分布以及长期变化趋势.由于TALIS的频段覆盖了许多重要的吸收谱线,其观测数据中包...     

星下目标的光谱反射特性分析及云层的自动识别

本文着重讨论了遥感数据的实时分类和星载相机快门的自动关启问题.首先建立了计算各类目标景象亮度的物理模型,分析了大气等因素对遥感数据的影响及各类自然目标的光谱反射特性,计算了三十四种目标在九种大气条件下的亮度值.进而提出了识别植被、土壤、水、冰雪和云等五类目标的最佳波段和分类函数及分类流程图,得到了很高的分类精度.然后又特别讨论了云层和所有非云目标(包括混合目标)的分类问题,并用密度计测量了十张MSS卫星图片上的180个目标的亮度值.最后提出了云层开关的实现途径和系统设计的基本思想.      

全球首幅静止轨道地球大气高光谱图正式亮相 解读“风云四号”卫星首批图像和数据

<正>"风云四号"静止气象卫星于近日成功获取首批图像和数据,其搭载的多通道扫描辐射成像计、干涉式大气垂直探测仪、闪电成像仪、空间环境监测仪器包等载荷分别传回了圆盘图、大气光谱图、闪电分布图和磁暴监测图。这些图该怎么去看?又包含了哪些天气系统信息?这些数据信息对于天气预报和气候预测将有哪些推动作用?大气光谱图首次利用静止轨道获取高光谱大气探测数据干涉式大气垂直探测仪是国际上第一台在静止轨道上以红外高光谱干涉分光方式探测大气垂直结构的精密遥感仪器。通过该探测仪,成功获取     

谐振腔法复介电常数测量系统的谐振频率标定

微波介质材料的复介电常数,或称相对介电常数和介质损耗角正切参数是表征其介电特性的最重要的物理参数。目前对于微波介质材料普遍采用谐振法进行测试,但仍然存在测试频率不够高、测量结果一致性不理想等诸多问题。本文以本单位自行研制的基于分离圆柱体谐振腔法的材料复介电常数测量夹具所建立的微波复介电常数测量系统为研究对象,通过实验的方法,对该测量系统的TE_(011)的谐振频率这一关键指标的最优测试条件、标定方法和结果、稳定性等进行了系统地研究,实验结果表明,该谐振腔法测量系统非常适合作为计量标准装置,用于微波介质材料标准样片的复介电常数的计量和校准。