【其他行业标准】 风云系列极轨气象卫星可见光红外扫描辐射计在轨星上红外辐射定标方法

ICS07.060
中华人民共和国气象行业标准
QX/T545—2020
风云系列极轨气象卫星可见光红外扫描辐射计在轨星上红外辐射定标方法Calibration method for in-orbit infrared radiometry of visible and infraredradiometer of FY series polar orbiting meteorological satellite2020-04-14发布
中国气象局
2020-07-01实施
术语和定义
技术流程
数据准备
数据质量检验
斜坡校准处理
红外通道定标计算
附录A（资料性附录）
附录B(规范性附录）
附录C（资料性附录）
风云系列极轨气象卫星可见光红外扫描辐射计通道参数….QX/T545—2020
风云系列极轨气象卫星可见光红外扫描辐射计红外通道在轨星上辐射定标技术流程.
风云系列极轨气象卫星可见光红外扫描辐射计红外通道在轨星上辐射定标原理
本标准按照GB/T1.1一2009给出的规则起草。QX/T545—2020
本标准由全国卫星气象与空间天气标准化技术委员会气象卫星数据分技术委员会（SAC/TC347SC1)提出并归口。
本标准起草单位：国家卫星气象中心本标准主要起草人：张里阳、郑照军。QX/T545—2020
可见光红外扫描辐射计（VIRR)是风云系列极轨气象卫星携带的光学遥感仪器之一，拥有覆盖可见光、近红外、短波红外、中波红外和长波红外波谱范围（0.43um～12.5um）的10个探测波段（参见附录A），星下点空间分辨率为1.1km。在轨星上红外辐射定标处理实现的功能就是对扫描辐射计的零级数据进行质量检验和红外（中波红外、长波红外）辐射定标计算，是资料处理、应用研究和产品开发的基础。本标准根据遥感仪器技术特点，基于VIRR红外辐射在轨定标算法制订业务化技术方法，其主要设计原则是根据数据预处理系统的业务应用要求，标准化数据处理节点，每一步均制订相应的操作规程，使预处理红外定标结果具有良好的准确性、稳定性和实效性，并且整体处理流程清晰明确，有利于用户理解和使用。
1范围
QX/T545—2020
风云系列极轨气象卫星可见光红外扫描辐射计在轨星上红外辐射定标方法
本标准规定了风云系列极轨气象卫星可见光红外扫描辐射计在轨星上红外辐射定标方法。本标准适用于风云系列极轨气象卫星可见光红外扫描辐射计数据预处理一级产品生成流程中的红外辐射定标。
术语和定义
下列术语和定义适用于本文件。2.1
可见光红外扫描辐射计
visibleandinfraredradiometer：VIRR探测云参数、植被指数、射出长波辐射、云层、植被、积雪、海冰、气溶胶、地面反照率，监测多种自然灾害和生态环境的仪器。
注：搭载在极轨气象卫星风云一号气象卫星和风云三号气象卫星（前三颗)上。2.2
发射前定标
pre-launch calibration
卫星发射前遥感器在实验室或外场进行的定标。2.3
in-orbit calibration
在轨定标
卫星发射后开展的遥感器定标，包括星上定标和各种替代定标。2.4
斜坡校准
电定标
rampcalibration
遥感器每个通道的斜坡计数值和测量电压之间关系的校准。2.5
铂丝电阻温度计
platinumresistancethermometerPRT嵌人在星上参考黑体中，用于测量黑体温度的设备。3技术流程
见附录B。
4数据准备
4.10级数据源
输人数据采用风云一号气象卫星（FY-1)和风云三号气象卫星（FY-3)VIRR0级数据格式。1
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用于预处理的扫描辐射计0级数据应大于15条扫描线。4.2发射前定标
应提供如下参数：
PRT温度转换系数和权重系数；
红外通道冷空辐射值；
红外通道中心波数和带宽订正系数；红外通道辐射非线性订正系数，d）
红外通道发射前定标原理参见附录C的C.1。5数据质量检验
5.1扫描线筛选
满足定标要求的扫描线筛选规则如下：a)
前后两顿时间差的实际值与理论值（六分之一秒)相差不超过5ms；b）
前后两顿的顿序号连续；
顿同步码正确。
定标数据提取
星上定标数据提取规则如下：
每5条连续的扫描线为1个定标周期，定标系数每个定标周期计算1次；从1个定标周期中可提取30个参考黑体观测计数值（CB）和50个冷空间观测计数值（Cs）；b）
两个铂丝电阻温度计计数值（C和Cr2）从3个连续的定标周期中提取，由本定标周期和前后各1个定标周期组成，每个铂丝温度计各有30个测值。5.3定标数据检验
定标数据计数值C(包括CB、Cs、CTi和CT2）应按照以下步骤检验：a）粗筛选：
Cmin≤C≤Cma>
式中：
Cmin—计数值下限；
定标数据计数值；
计数值上限。
b）精筛选：
-2·std|≤C≤IC+2· std/
式中：
定标数据计数值算术平均值；
计数值标准差；
C(C;-C)2
....··(2)
.....(3)
定标数据计数值；
粗筛选后样本数量；
定标数据第个样本的计数值。
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取平均值：当精筛选后的合格数据不少于总数的25%时，平均后得到CBB、Cs、Cr和CT2。6
6斜坡校准处理
·（5）
·（6）
(aiy:-y)
b=y-az
式中：
扫描线计数平均值；
样本数量；
扫描线第i个样本计数值；
斜坡数据计数平均值；
斜坡数据第i个样本计数值；
斜率；
截距；
相关系数；
线性度检验值。
红外通道定标计算
计算星上参考黑体温度
(N-2)R2
TB = W,T +W,T2
T = C1o +CC+C12C
T2=C20+C21CT2+C22Cf2
式中：
星上参考黑体温度；
第一个PRT的权重系数，发射前定标时给出；第一个PRT的温度；
···(7)
......·.·.(9)
..(10)
（11)
...(12)
...(13)
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第二个PRT的权重系数，发射前定标时给出；第二个PRT的温度；
第一个PRT的温度转换系数，发射前定标时给出，i=0，1,2；第一个PRT的平均计数值，取值见5.3；第二个PRT的温度转换系数，发射前定标时给出，i=0，1，2；第二个PRT的平均计数值，取值见5.3。计算星上参考黑体光谱辐亮度
TB = A + BTBB
式中：
星上参考黑体红外通道光谱辐亮度：辐射常数，C,=1.1910427×10-5mW/（m2·sr·cm-4）；红外通道中心波数，发射前定标时给出；辐射常数，C2=1.4387752cm·K；“有效”黑体温度；
红外通道带宽订正系数，发射前定标时给出；红外通道带宽订正系数，发射前定标时给出；星上参考黑体温度，计算公式见式（11）。线性定标
RLIN = GCE + I
CBB-Cs
I=RBB-GCBB
式中：
红外通道线性定标光谱辐亮度；增益；
对地观测计数值，从0级数据中读取；截距；
星上参考黑体红外通道光谱辐亮度，计算公式见式（14)；红外通道冷空辐射值，发射前定标时给出；星上参考黑体观测计数平均值，取值见5.3；冷空观测计数平均值，取值见5.3。7.4
非线性定标
R=RLIN+RcoR下载标准就来标准下载网
RcoR=bo+b,RLIN+bzRiIN
式中：
红外通道对地观测光谱辐亮度：红外通道线性定标光谱辐亮度，计算公式见式（16）；红外通道非线性辐射订正量：
·(14)
（15）
...(17)
......(18)
：.（19）
定技流程外标非线检卫正验术，象标范围数时录资，i=0，1，2计算对地观测像元黑体温度
式性：
气见观轨像元黑可温度；
气见观轨像元“系星”黑可温度；定技流程云宽卫正验术，象标范围数时录资；定技流程云宽卫正验术，象标范围数时录资；外标常术，取值理7.2；
定技流程性风列术，象标范围数时录资；外标常术，取值理7.2；
定技流程气见观轨红极外亮度，据准公式理式（19）。定技流程算处围数附和计理质量C料C.2。QX/T545—2020
......(21)
..(22)
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（资料性附录）
风云系列极轨气象卫星可见光红外扫描辐射计通道参数FY-1和FY-3系列极轨气象卫星可见光红外扫描辐射计通道参数见后A.1和后A.2。表A.1
FY-1系列极轨气象卫星可见光红外扫描辐射计通道参数通道
可见光（Visible）
近红外（Near infrared)
中波红外（Middlewaveinfrared）长波红外（Longwaveinfrared）长波红外（Longwaveinfrared）短波红外（Shortwaveinfrared)可见光（Visible）
可见光（Visible）
可见光（Visible）
近红外（Near infrared)
0.58~0.68
0.84~0.89
3.55~3.95
10.3~11.3
11.5~12.5
1.58~1.64
0.43~0.48
0.48~0.53
0.53~0.58
0.9000.985
星下点分辨率
FY-3系列极轨气象卫星可见光红外扫描辐射计通道参数波段
可见光（Visible）
近红外（Near infrared）
中波红外（Middlewave infrared）长波红外（Longwaveinfrared）长波红外（Longwaveinfrared）短波红外（Shortwaveinfrared）可见光（Visible）
可见光（Visible）
可见光（Visible）
短波红外（Shortwaveinfrared)波长
0.58~0.68
0.84~0.89
3.55~3.95
10.3～11.3
11.5~12.5
1.58~1.64
0.43~0.48
0.48~0.53
0.53~0.58
1.325~1.395
星下点分辨率
附录B
（规范性附录）
QX/T545—2020
风云系列极轨气象卫星可见光红外扫描辐射计红外通道在轨星上辐射定标技术流程开始
发射前定标参数
0级数据
扫描线筛选
计算星上参考黑体
定标参数读入
0级数据读入
及顿数据分离
定标数据提取
斜坡校准处理
是否满足定标条
提取一个定标周期
PRT、黑体和冷空
计算星上参考黑体光
谱辐亮度
计算对地观测像元黑
体温度
最后一个定标周
定标数据检验
线性定标
非线性定标
风云系列极轨气象卫星可见光红外扫描辐射计红外通道在轨星上辐射定标技术流程图B.1
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