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静止气象卫星红外波段空间响应定标与订正关键技术

成果登记号: 中气科成登[2018]0012
成果名称: 静止气象卫星红外波段空间响应定标与订正关键技术
第一完成单位: 国家卫星气象中心
研究时间: 2011-01  至  2015-12
研究领域: 综合观测
成果分类: 应用技术类
成果形式:  新技术  
来源计划: 自然科学基金,科技重大专项
成果简介: 内容与评述:
从1997年(首发星)至2010年间,受制造水平限制,FY-2静止气象卫星的空间响应特性与国外同类卫星仍有较大差距,观测图像中经常出现“高(温目标)不高,低(温目标)不低”的现象,严重影响定量化应用。2010年以前,国内外尚无针对公里量级分辨率红外波段空间响应在轨定标的方法。本成果提出了面向静止气象卫星的红外波段空间响应定标与订正新方法。在空间响应定标方面:在国际上首次(见查新附件)提出普遍适用于不同空间分辨率可见光到热红外波段,基于过渡斜坡目标模型的一维由图像经空间延拓后导出的线扩散函数在轨测量方法,实现了公里量级低空间分辨率热红外波段空间响应特性在轨测量的重大突破(见第三方评价附件);在国内首次(见国家发明专利证书)提出无损前提下,获得在空间上连续可导点扩散函数的标定方法,奠定了空间响应定标的理论基础,测试表明:空间响应定标精度(0.5归一化频率处的调制传递函数值,即MTF0.5)优于5%。在空间响应订正方面:提出了新的空间响应匹配滤波(SRMF)技术,将受邻近效应影响较大的观测数据订正到空间响应特性较好的情形,评估表明:经SRMF处理后的风云二号卫星红外波段图像清晰度明显改善,对公里量级小尺度弱目标的观测亮温偏差可减小2-6K,显著改善对台风和强对流等天气系统的监测和预报能力(见第三方评价附件)。
本成果中空间响应定标与订正等核心技术,已先后发表在国际遥感类顶级SCI刊物IEEE TGRS(48(3):1598-1612,2010;53(5):2397-2408,2015;IF:4.942)上,在国际气象卫星空间响应研究领域做出了突出的原创性工作(见第三方评述附件)。2015年11月,以SRMF技术为核心的《基于空间响应订正的FY-2数据在强天气中的应用软件》项目,通过了国家卫星气象中心中试基地组织的综合评估,评审认为:经SRMF处理后的FY-2数据,对深对流云判识和强对流天气预警均具有一定指示意义,处理时效和稳定性满足业务要求。
2016年以来,利用经SRMF处理后的FY-2卫星红外波段数据,研发了新的亚像元高温热源检测、多星融合云高等定量产品,在森林/草原火情早期预警及台风强度和路径预测等方面,发挥了重要作用,经济社会效益得到广泛认可。
授权专利:国家发明专利2项,计算机软件著作权4项。
发表论文:发表学术论文18篇,其中在国内外重要SCI刊物上发表9篇。
技术指标:空间响应定标精度优于5%;经SRMF处理后的FY-2卫星红外波段低温端观测偏差减小2-6K@190K。
经济社会效益:
■ 推动科学技术发展
在国际上首次提出了普遍适用于不同空间分辨率可见光到热红外波段的,基于过渡斜坡目标模型的线扩散函数在轨测量方法,以此为基础,在国内首次提出了无损前提下获得连续可导点扩散函数标定方法,奠定了空间响应定标的理论基础。提出了空间响应匹配滤波新方法,统一了FY-2全系列卫星红外波段数据的空间响应基准,为多星融合应用奠定了基础。研究成果为国际气象卫星空间响应研究,做出了突出的原创性贡献。
■ 服务社会经济发展
基于空间影响定标结果的SRMF处理,在改进卫星定量产品性能、提高台风及短临天气预报水平、提升森林/草原火情早期预警等方面发挥了非常重要的作用。风云二号卫星首次生成了多星融合云高产品,服务效益显著;高温热源目标的亚像元检测率提高30%,减少间接经济损失约8000万元;支持卫星天气应用平台和智慧林业系统数据分析系统等遥感业务化软件升级改造,增加直接经济效益近2000万元。
登记形式: 国家局认定
成果年度: 2018
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