基于深对流云和月球高低端目标的长序列气象卫星辐射定标研究

Aiming for climate change research in the scientific demand for high-precision and long time series of satellite data, based on the deep convective clouds and moon targets, which are stable and within the high and low dynamic range respectively, a radiometric calibration method on visible band is proposed to carry on Chinese stationary satellite FY-2 series. A history available, high-precision, traceable reference radiation model is developed to be the benchmark radiation of inconsistencies long-term multi-sensors calibration. Development weighted combined radiometric calibration methods with high and low targets is to solve instruments nonlinear problems. The use of distributed storage and parallel processing method to promote the FY-2 historical massive data processing efficiency. The eventual establishment of this project is the multi-satellite FY-2 decadal satellite radiation data set which can be traced back to international radiation benchmark. The relative radiometric calibration uncertainty is expected to be 2%-3% and the absolute accuracy be 4%~5%, compared to the current calibration precision promoting more than 1 times. Project achievement can provide new ideas and direction for China's space-borne sensors radiometric calibration. The project profit also can provide the necessary support for the research of climate change mechanism by using remote sensing product and the promotion of satellite data for climate applications ability.

瞄准面向气候变化研究中对高精度长时间序列卫星资料的科学需求，针对我国静止气象卫星十年际的历史观测资料，提出基于深对流云和月球这2个高低端搭配的稳定目标，开展可见光波段一致性辐射定标方法研究。建立历史可用、高精度、可溯源辐射基准，解决多卫星平台长时间序列卫星观测数据基准不一致的问题。发展高低端目标加权综合辐射定标方法，解决我国遥感器非线性问题。利用分布式存储，并行化处理方法，解决FY-2历史海量遥感数据辐射再定标处理效率瓶颈问题。最终建立可追溯到国际辐射基准的FY-2多星序列十年际卫星辐射数据集。实现可见光通道相对辐射定标不确定度2%~3%，绝对辐射定标精度4%~5%，相比现定标精度提升1倍以上。项目研究成果可为我国星载遥感器辐射定标提供新的思路和方向，成果产出可以为气候变化机理研究以及气候遥感产品开发提供必要的基准数据支撑，促进我国气象卫星资料气候应用能力的提升。

本项目瞄准面向气候变化研究中对高精度长时间序列卫星资料的科学需求，针对我国静止气象卫星十年际的历史观测资料，采用基于深对流云和月球这2个高低端搭配的稳定目标，开展可见光波段一致性辐射定标方法研究。.建立了历史可用、高精度、可溯源辐射基准，解决多卫星平台长时间序列卫星观测数据基准不一致的问题。建立了风云卫星太阳反射波段的深对流云定标算法，改变了以往的辐射定标点集中在卫星仪器动态响应的中低端的弊端，从而发现并解决了原有的卫星光学仪器载荷太阳反射波段辐射定标中的非线性问题。.研制完成风云二号静止气象卫星可见光月球辐射定标系统。系统于2016年12月在国家卫星气象中心开始应用，能够实现卫星观测月球事件自动预报、日地月观测几何计算，月球辐射计算、风云二号卫星可见光通道定标功能。此外创新性的利用月球目标作为卫星遥感器在轨调制传递函数的评价手段。.利用分布式存储，并行化处理方法，解决FY-2历史海量遥感数据辐射再定标处理效率瓶颈问题。.最终基于项目研究成果建立了可追溯到国际辐射基准的FY-2多星序列十年际（2007-2017）卫星辐射数据集。将之前从未进行辐射定标更新的FY2可见光历史数据辐射定标频次提升到30天一次，历史资料定标精度从原来的最大偏差30%-40%@50提高到5%@50，并实现了FY2各系列卫星可见光辐射定标基准的统一。其10年的FY2历史数据再定标系数已提供给多家国家级科研单位使用，提升了地面辐射融合等卫星产品精度。.在项目支持下发表了文章9篇，国家发明专利授权4项，软件著作权一项。包括项目负责人在内的项目参与人在项目执行期间得到了职称提升。初步形成一支风云卫星辐射定标的研究团队。