基于风云四号高光谱红外模拟资料反演大气温湿廓线试验研究
发布时间：2021-11-11 10:25
大气温湿是气象预报和气候预测研究及业务的主要参数,红外高光谱遥感能提供区域和全球高精度大气温湿资料。风云四号（FY-4）是国内第一个装载高光谱红外垂直探测仪的静止卫星,国际上无相关高轨同类载荷的相关研究和反演经验,且随着风云四号高光谱红外大气垂直探测仪的处理流程、产品质量等指标的不断完善,在温湿廓线反演研究中使用这些资料的需求越来越迫切。为推动我国FY-4高光谱红外垂直探测仪（GIIRS）资料温湿廓线反演研究,本文基于FY-4 GIIRS辐射正演模拟理论,利用神经网络构建了四套反演体系:全球以及中国区域的温度和湿度反演算法模型,对反演效果进行评价,同时建立了 Metop-A高光谱红外垂直探测仪（IASI）反演温湿廓线的模型,并对比分析两种模拟资料反演大气温湿廓线的能力。本文的主要研究成果及结论:（1）完成了 GIIRS和IASI的正演模拟计算过程。将全球晴空训练样本CIMSS数据作为辐射传输模式的输入,通过一系列的理论计算,得到模拟的GIIRS和IASI亮温值,并作对比分析发现,虽然GIIRS模拟亮温值在总体上低于IASI,但是两者在所有通道的模拟亮温值走势一致,这也验证了 GIIRS...
【文章来源】：南京信息工程大学江苏省
【文章页数】：87 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图２－１卫星在视场范围内接收到的辐射￣??２．３大气的辐射传输??２．３．１晴空大气条件下的红外辐射遥感??＝
傅立叶变换光谱仪在３．６２？１５．５ｐｍ红外光谱范围内进行对地球大气进行连续观??测，每个通道的光谱分辨率相等（（ＵＳｃｎ＾１），共８４６１个通道，辐射分辨率０．１？??０．５Ｋ，如图３－２所示。ＩＡＳＩ仪器的光谱范围包含了Ｃ０２、Ｈ２０、ＣＯ、０３、ＣＨ４和??Ｎ２０吸收带。Ｃ０２吸收带主要用来探测大气温度，Ｈ２０吸收带用来探测大气湿度??和云的特性，如表３－１［３４］、３－２［３４］所示。从ＩＡＳＩ光谱设置来看，其具有探测能力??强，分辨率和精度高，性能好等特点。ＩＡＳＩ仪器对大气温湿廓线和气体的探测??能力强，拥有高分辨率和高精度的性能特征。由于ＩＡＳＩ采用的是干涉分光技术，??比采用光栅分光的ＡＩＲＳ具有更多优势，比如高光谱通量、资料预处理和反演当??中的随机误差容易订正等。??１９??
??图３－１为ＧＩＩＲＳ红外光谱覆盖示意图，从ＧＩＩＲＳ光谱设置来看，其具有探测??能力强，分辨率和精度高，性能好等特点，其光谱波段被分为长波（７００？ｍＯｃｎｆ１）??和短波（１６５０￣２２５０ｃｍ—两类。??３００１?犬气窗匕大气窗匕￣＇?＇?＇?＇??－厂＼「?識气－??ｔ：ｈ?ｉ１?：??２〇６００?８００?１０００?１２００?１４００?１６００?１８００?２０００?２２００?２４００??波数（ｃｒｒＴ１）??图３－１为ＧＩＩＲＳ红外光谱覆盖示意图??３．１．２?Ｍｅｔｏｐ－Ａ高光谱红外垂直探测仪——ＩＡＳＩ??２（＾０６年１０月欧洲第１颗极轨卫星Ｍｅｔｏｐ－Ａ发射成功，填补了欧洲多年来无极??轨气象卫星的空白。ＩＡＳＩ是Ｍｅｔｏｐ－Ａ上的关键仪器，也是最先进的仪器之一。它??是继２００２年美国ＮＡＳＡ／Ａｑｕａ卫星装载的高光谱仪器ＡＩＲＳ在轨运行之后的一个??超高光谱大气探测器。ＩＡＳＩ是一个基于迈克尔逊干涉仪且附有一个成像系统的??傅立叶变换光谱仪在３．６２？１５．５ｐｍ红外光谱范围内进行对地球大气进行连续观??测，每个通道的光谱分辨率相等（（ＵＳｃｎ＾１），共８４６１个通道，辐射分辨率０．１？??０．５Ｋ，如图３－２所示。ＩＡＳＩ仪器的光谱范围包含了Ｃ０２、Ｈ２０、ＣＯ、０３、ＣＨ４和??Ｎ２０吸收带。Ｃ０２吸收带主要用来探测大气温度，Ｈ２０吸收带用来探测大气湿度??和云的特性，如表３－１［３４］、３－２［３４］所示。从ＩＡＳＩ光谱设置来看，其具有探测能力??强
【参考文献】：
期刊论文
[1]风云气象卫星主要技术进展[J]. 唐世浩,邱红,马刚. 遥感学报. 2016(05)
[2]利用地基微波辐射计资料反演0～10km大气温湿廓线试验研究[J]. 鲍艳松,钱程,闵锦忠,侯叶叶,陆其峰. 热带气象学报. 2016(02)
[3]风云四号气象卫星及其应用展望[J]. 董瑶海. 上海航天. 2016(02)
[4]极轨气象卫星高光谱红外探测仪简介[J]. 殷梦涛,邹晓蕾. 气象科技进展. 2015(01)
[5]利用红外高光谱资料CrIS反演大气温湿廓线的模拟研究[J]. 马鹏飞,陈良富,陶金花,苏林,陶明辉,王子峰,邹铭敏,张莹. 光谱学与光谱分析. 2014(07)
[6]我国极轨气象卫星的发展[J]. 李叶飞,曹琼,杨勇,董瑶海. 上海航天. 2012(04)
[7]地基微波辐射计遥感大气廓线的BP神经网络反演方法研究[J]. 刘亚亚,毛节泰,刘钧,李峰. 高原气象. 2010(06)
[8]利用神经网络方法从高光谱分辨率红外遥感资料反演大气温度廓线[J]. 蒋德明,曹思沁,屈佑铭. 热带气象学报. 2010(06)
[9]风云三号A星（FY-3A）的主要性能与应用[J]. 董超华,杨军,卢乃锰,杨忠东,施进明,张鹏,刘玉洁,蔡斌. 地球信息科学学报. 2010(04)
[10]利用地基微波辐射计反演兰州地区液态云水路径和可降水量的初步研究[J]. 黄建平,何敏,阎虹如,张北斗,闭建荣,靳秦建. 大气科学. 2010(03)
博士论文
[1]卫星红外超光谱资料及其在云检测、晴空订正和大气廓线反演方面的应用[D]. 官莉.南京信息工程大学 2005
硕士论文
[1]BP神经网络的改进研究及应用[D]. 刘天舒.东北农业大学 2011
[2]地基多通道微波辐射计反演大气温湿廓线的研究[D]. 周玉驰.中国科学院研究生院（空间科学与应用研究中心） 2010
[3]基于神经网络控制的星载微波辐射计[D]. 赵晓雪.中国科学院研究生院（空间科学与应用研究中心） 2009
[4]基于改进算法的BP神经网络在遥感影像中的应用研究[D]. 许仲林.兰州大学 2007
[5]AIRS资料反演晴空大气廓线方法的模拟研究[D]. 宋金暖.南京信息工程大学 2007
本文编号：3488693
【文章来源】：南京信息工程大学江苏省
【文章页数】：87 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图２－１卫星在视场范围内接收到的辐射￣??２．３大气的辐射传输??２．３．１晴空大气条件下的红外辐射遥感??＝
傅立叶变换光谱仪在３．６２？１５．５ｐｍ红外光谱范围内进行对地球大气进行连续观??测，每个通道的光谱分辨率相等（（ＵＳｃｎ＾１），共８４６１个通道，辐射分辨率０．１？??０．５Ｋ，如图３－２所示。ＩＡＳＩ仪器的光谱范围包含了Ｃ０２、Ｈ２０、ＣＯ、０３、ＣＨ４和??Ｎ２０吸收带。Ｃ０２吸收带主要用来探测大气温度，Ｈ２０吸收带用来探测大气湿度??和云的特性，如表３－１［３４］、３－２［３４］所示。从ＩＡＳＩ光谱设置来看，其具有探测能力??强，分辨率和精度高，性能好等特点。ＩＡＳＩ仪器对大气温湿廓线和气体的探测??能力强，拥有高分辨率和高精度的性能特征。由于ＩＡＳＩ采用的是干涉分光技术，??比采用光栅分光的ＡＩＲＳ具有更多优势，比如高光谱通量、资料预处理和反演当??中的随机误差容易订正等。??１９??
??图３－１为ＧＩＩＲＳ红外光谱覆盖示意图，从ＧＩＩＲＳ光谱设置来看，其具有探测??能力强，分辨率和精度高，性能好等特点，其光谱波段被分为长波（７００？ｍＯｃｎｆ１）??和短波（１６５０￣２２５０ｃｍ—两类。??３００１?犬气窗匕大气窗匕￣＇?＇?＇?＇??－厂＼「?識气－??ｔ：ｈ?ｉ１?：??２〇６００?８００?１０００?１２００?１４００?１６００?１８００?２０００?２２００?２４００??波数（ｃｒｒＴ１）??图３－１为ＧＩＩＲＳ红外光谱覆盖示意图??３．１．２?Ｍｅｔｏｐ－Ａ高光谱红外垂直探测仪——ＩＡＳＩ??２（＾０６年１０月欧洲第１颗极轨卫星Ｍｅｔｏｐ－Ａ发射成功，填补了欧洲多年来无极??轨气象卫星的空白。ＩＡＳＩ是Ｍｅｔｏｐ－Ａ上的关键仪器，也是最先进的仪器之一。它??是继２００２年美国ＮＡＳＡ／Ａｑｕａ卫星装载的高光谱仪器ＡＩＲＳ在轨运行之后的一个??超高光谱大气探测器。ＩＡＳＩ是一个基于迈克尔逊干涉仪且附有一个成像系统的??傅立叶变换光谱仪在３．６２？１５．５ｐｍ红外光谱范围内进行对地球大气进行连续观??测，每个通道的光谱分辨率相等（（ＵＳｃｎ＾１），共８４６１个通道，辐射分辨率０．１？??０．５Ｋ，如图３－２所示。ＩＡＳＩ仪器的光谱范围包含了Ｃ０２、Ｈ２０、ＣＯ、０３、ＣＨ４和??Ｎ２０吸收带。Ｃ０２吸收带主要用来探测大气温度，Ｈ２０吸收带用来探测大气湿度??和云的特性，如表３－１［３４］、３－２［３４］所示。从ＩＡＳＩ光谱设置来看，其具有探测能力??强
【参考文献】：
期刊论文
[1]风云气象卫星主要技术进展[J]. 唐世浩,邱红,马刚. 遥感学报. 2016(05)
[2]利用地基微波辐射计资料反演0～10km大气温湿廓线试验研究[J]. 鲍艳松,钱程,闵锦忠,侯叶叶,陆其峰. 热带气象学报. 2016(02)
[3]风云四号气象卫星及其应用展望[J]. 董瑶海. 上海航天. 2016(02)
[4]极轨气象卫星高光谱红外探测仪简介[J]. 殷梦涛,邹晓蕾. 气象科技进展. 2015(01)
[5]利用红外高光谱资料CrIS反演大气温湿廓线的模拟研究[J]. 马鹏飞,陈良富,陶金花,苏林,陶明辉,王子峰,邹铭敏,张莹. 光谱学与光谱分析. 2014(07)
[6]我国极轨气象卫星的发展[J]. 李叶飞,曹琼,杨勇,董瑶海. 上海航天. 2012(04)
[7]地基微波辐射计遥感大气廓线的BP神经网络反演方法研究[J]. 刘亚亚,毛节泰,刘钧,李峰. 高原气象. 2010(06)
[8]利用神经网络方法从高光谱分辨率红外遥感资料反演大气温度廓线[J]. 蒋德明,曹思沁,屈佑铭. 热带气象学报. 2010(06)
[9]风云三号A星（FY-3A）的主要性能与应用[J]. 董超华,杨军,卢乃锰,杨忠东,施进明,张鹏,刘玉洁,蔡斌. 地球信息科学学报. 2010(04)
[10]利用地基微波辐射计反演兰州地区液态云水路径和可降水量的初步研究[J]. 黄建平,何敏,阎虹如,张北斗,闭建荣,靳秦建. 大气科学. 2010(03)
博士论文
[1]卫星红外超光谱资料及其在云检测、晴空订正和大气廓线反演方面的应用[D]. 官莉.南京信息工程大学 2005
硕士论文
[1]BP神经网络的改进研究及应用[D]. 刘天舒.东北农业大学 2011
[2]地基多通道微波辐射计反演大气温湿廓线的研究[D]. 周玉驰.中国科学院研究生院（空间科学与应用研究中心） 2010
[3]基于神经网络控制的星载微波辐射计[D]. 赵晓雪.中国科学院研究生院（空间科学与应用研究中心） 2009
[4]基于改进算法的BP神经网络在遥感影像中的应用研究[D]. 许仲林.兰州大学 2007
[5]AIRS资料反演晴空大气廓线方法的模拟研究[D]. 宋金暖.南京信息工程大学 2007
本文编号：3488693
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