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徐娜

作品数：52 被引量：175H指数：10
供职机构：中国气象局更多>>
发文基金：国家自然科学基金公益性行业(气象)科研专项国家重点基础研究发展计划更多>>
相关领域：天文地球自动化与计算机技术航空宇航科学技术机械工程更多>>

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沙漠稳定目标方向反射率参考模型构建被引量：1
2023年
陆地稳定目标的地表反射率是利用反射率基法对卫星传感器进行辐射定标的关键参量。但对于国产历史遥感卫星的光学载荷,同步观测的稳定目标地表反射率数据的缺乏,是对其进行历史再定标工作的主要难点。本文基于长时间序列的MODIS BRDF模型参数产品,采用统计分析的方法,建立了全球典型沙漠稳定目标的逐月方向反射率参考模型,并基于独立的样本数据进行了模型精度验证及辐射定标应用示范研究。验证结果显示,国外目标的方向反射率参考模型不确定度优于国内目标。国外的13个沙漠目标中,有12个目标的模型误差在±3%以内,其中Libya 4可低于±1%;在国内,有6个目标与国外这12个目标的模型精度相当。辐射定标应用示范结果显示,本文构建的稳定目标方向反射率参考模型可以代替实时的MODIS BRDF模型参数产品用于遥感仪器的辐射定标中。一方面,可以解决国产卫星光学载荷历史数据再定标中缺乏地面反射率同步观测的问题;另一方面,对于在轨遥感仪器的辐射定标,可避免频繁下载MODIS BRDF模型参数产品的问题。
王玲王玲徐娜胡秀清张鹏徐娜
关键词：遥感仪器辐射定标反射率BRDFMODIS
FY-3A/MERSI热红外通道在轨辐射定标精度评估被引量：12
2014年
卫星资料辐射定标精度是其定量应用的关键因素。以METOP-A/IASI的高光谱探测资料为传递基准,利用同时星下点观测的交叉定标方法,对FY-3A/MERSI热红外通道的在轨辐射定标精度进行了客观评估,并给出了亮温系统偏差的订正因子。从观测时间差异、卫星观测天顶角和方位角差异、以及目标均匀性四个方面,分析了交叉定标中所用主要匹配近似因子的不确定性。分析结果表明,目标均匀性是匹配误差的主要来源,偏差不确定性小于2%(当亮温偏差约为1K时,不确定性<0.02K),其他因素的影响可以忽略。一年多的样本统计及偏差分析结果显示,MERSI的观测亮温明显高于IASI,年平均亮温偏差约(3.18±0.34)K,月平均亮温偏差呈现季节波动特征,波动幅度约0.8K。与相近时期敦煌场和青海湖地同步观测评价结果有非常好的一致性。初步原因分析推断,造成MERSI亮温偏高的原因主要有两个,一是星上黑体发射率被高估,二是光谱响应函数向大气窗区漂移,后者可能为主导因素。
徐娜胡秀清陈林张勇张勇胡菊旸
关键词：红外高光谱交叉定标
FY-3C/VIRR热红外通道精细化再定标模型的构建和精度验证被引量：1
2023年
风云三号可见光红外扫描辐射计(FY-3/VIRR)自2008年FY-3A发射以来,在轨提供了十余年的对地观测数据。这些数据对于大气、地表和环境产品反演、天气和气候变化研究具有重要意义。本文分析了FY-3/VIRR热红外通道的偏差特征,针对定标偏差的昼夜差异和季节变化,结合业务定标模型初步确认误差的主要来源,并分别对星上定标模型和星上黑体辐射模型进行优化,构建热红外通道精细化再定标模型。FY-3/VIRR热红外通道再定标模型直接采用二次定标方程进行星上定标,并考虑了仪器环境辐射影响。以国内外公认的高精度红外大气探测仪器(IASI)为参考仪器,基于GSICS推荐的近同时星下点观测(SNO)匹配样本,实现了精细化再定标模型的参数确定。结果表明,该精细化再定标模型对VIRR热红外通道的系统性偏差,以及偏差的昼夜差异和季节性变化均有明显的修正效果,利用精细化再定标模型重定标后的月平均偏差均在±0.3 K以内;以2018年为例,冬季昼夜差异由业务定标的0.4 K左右减小至小于0.1 K。
徐寒列胡秀清胡秀清张里阳徐娜
关键词：星上定标
无人机平台的沙漠场地BRDF特征观测方法及建模被引量：6
2021年
目标双向反射分布函数BRDF (Bidirectional Reflectance Distribution Function)不仅是陆面遥感的关键地球物理参数,也是星载光学遥感仪器基于地面目标的场地辐射校正重要参量,是影响定标精度的关键要素。传统野外地物多角度测量使用的观测设备,一般其结构较为复杂,重量体积较大,而且运输和组装过程繁琐,观测目标时容易受地形和交通限制,难以进行高效快速精确的野外测量。近年来,无人机由于其设备操作简便、运输和观测方式灵活等方面的优点,可作为新的观测平台应用于当前遥感试验中。本文设计了一种基于无人机平台的地表BRDF测量装置、观测方案和数据处理流程。利用多旋翼低空无人机和云台的组合,搭载野外地物光谱仪和跟拍相机,通过对地面目标多角度观测和高精度定位及角度控制,实现针对固定目标的多方位角和天顶角观测。本文采用上述设计方案和观测流程,在敦煌辐射校正场开展多次稳定均匀沙漠目标的多角度光谱观测试验,并利用实验观测数据,基于Ross-Li核驱动模型推算了场地BRDF模型参数,并与MODIS的陆表BRDF产品(MCD43C1)及反射率产品(MOD/MYD09)进行对比验证。通过开展野外实验,核验了这种新的BRDF观测手段的可靠性,获取的敦煌地表BRDF参数与MODIS遥感产品有良好的一致性,各波段的相对偏差在5%以内。本研究表明,基于多旋翼无人机的BRDF观测系统,提供了一种全新的地物目标方向反射特性观测方法,可用于自动化高频次场地特性观测以及卫星同步定标等野外实验活动。在保证观测精度的同时,极大地减轻人力物力的投入,值得广泛推广应用。
陶炳成胡秀清杨磊库张璐陈林徐娜王玲吴瑞强张督锋张鹏
关键词：无人机
空间辐射基准传递不确定性的光谱敏感性分析被引量：4
2018年
空间辐射基准对卫星观测气候变化的研究具有重要意义,空间辐射基准的建立不仅可以提高卫星自身观测的相对精度,而且还能通过基准传递来满足其他卫星的在轨溯源需求,用于基准传递的空间高光谱基准遥感器的光谱分辨率对传递相对精度有重要影响。分别利用MODTRAN模式和AER LBL模式的模拟结果作为高光谱遥感器的太阳反射波段和地球热发射波段的代理数据,分析了光谱采样对光谱辐射观测结果的影响以及光谱采样差异引起的辐射基准传递的不确定性。考虑5种下垫面和6种大气条件,对比了不同光谱采样间隔下光谱辐射的差异,并利用敏感性实验的方法,以MERSI-II为目标遥感器,评估了空间辐射基准交叉传递的光谱不确定性。结果表明:光谱采样间隔越大,光谱辐射的差异越大,在气体吸收区、绝对辐射低信号区、近紫外太阳光谱暗线区的最大辐射差异可达100%;在大气窗区,当太阳反射波段的光谱采样间隔优于4nm时,基准传递的不确定性小于0.3%,当地球热发射波段光谱的采样间隔优于2cm-1时,不确定性可小于0.1K;在近紫外太阳光谱暗线区和气体吸收区,太阳反射波段的基准传递对光谱采样十分敏感,当采样间隔为4nm时,中心波长为1.38μm的通道的不确定性可达40%,当地球热发射波段在7.2μm水汽弱吸收区时,光谱采样间隔优于0.8cm-1才能满足不确定性小于0.1K的需求。
陈申玮徐娜戴铁周心易吕浩程越茗
关键词：遥感不确定性
基于机器学习的遥感影像云检测研究进展被引量：1
2023年
在对地观测领域中云检测是遥感定量化应用的重要环节,同时也是卫星气象应用的关键步骤。近年来,基于机器学习的遥感影像云检测逐渐成为该领域的研究热点,并且取得了一系列研究成果。系统阐述了近10 a来国内外基于机器学习的遥感影像云检测的研究进展,将算法模型分为传统的机器学习模型和深度学习模型两类,并对两类中的具体模型进行详细介绍,对比分析不同模型的优缺点及其适用情况。重点介绍了传统机器学习中的支持向量机(SVM)、随机森林等方法,深度学习中的神经网络模型,包括卷积神经网络(CNN)、改进的U-Net网络等模型。在此基础上,分析了基于机器学习的遥感影像云检测研究中存在的问题,讨论了未来潜在发展方向。
邴芳飞金永涛张文豪徐娜徐娜张丽丽裴莹莹
关键词：云检测神经网络遥感影像
FY-3D MERSI-Ⅱ信号串扰效应在轨检测及订正被引量：5
2020年
信号串扰会对焦平面通道的观测图像产生显著的条纹影响。基于地、月观测数据,对FY-3D核心载荷中分辨率成像光谱仪(MERSI-Ⅱ)所有通道的串扰效应进行在轨检测并开展了初步的订正实验。检测发现,MERSI-Ⅱ部分焦平面存在显著的通道信号串扰现象,其中短波红外焦平面通道5,6以及中长波红外焦平面通道20,21,22,23最为显著,分别表现为探元间串扰、通道间串扰两种特征。基于月球点光源成像特性,采用线性近似订正算法计算了串扰系数,并以通道20为例对订正算法进行了初步验证。结果表明,串扰订正可有效移除月球图像的串扰信号并能够显著改善地球观测图像的条纹现象,说明算法具有很好的适用性。
肖达徐娜胡秀清吴荣华钮新华王向华何玉青
关键词：信号串扰
风云二号卫星在轨辐射定标技术进展被引量：15
2013年
在轨辐射定标性能是影响风云二号(FY-2)卫星定量化应用的关键因素。本文在简要回顾FY-2卫星在轨辐射定标技术发展的基础上,着重介绍了最新引进的高光谱交叉定标,以及自主研发的基于月球辐射校正的内黑体定标(CIBLE)等方法的技术特点。分析表明:以月球定标和内黑体定标为核心的CIBLE方法,从机理上解决了FY-2卫星红外波段随环境温度场频繁变化的辐射响应的高精度标定难题,实现了我国静止气象卫星在轨辐射定标技术的重大突破,并已于2012年7月、2013年3月和2013年5月分别在FY-2F、FY-2E和FY-2D星中实现业务运行。最后,对未来气象卫星在轨辐射定标技术的发展进行了初步探讨。
郭强陈博洋张勇徐娜冯绚杨昌军王新韩秀珍李元胡秀清张志清
关键词：风云二号气象卫星交叉定标
风云三号A星中分辨率光谱成像仪反射太阳波段辐射定标被引量：9
2013年
中分辨率光谱成像仪(MERSI)是搭载在我国第二代极轨气象卫星风云三号(FY-3)上的一个主要仪器。总结了MERSI在仪器设计、定标算法、发射前及在轨性能以及仪器性能验证等方面的信息。针对MERISI可见光星上定标器(VOC)的跟踪监测发现,在过去两年,它的太阳反射波段(RSBs)发生了显著的衰减,特别是较短波长通道(<500nm)衰减量超过10%,最大衰减发生在第8波段,约20%。但波长较长通道的性能相对稳定,衰减量小于5%。两个短波红外通道电子增益出现随机跃动,导致发射后的定标系数存在频繁波动。以上结果与其他两种替代定标方法相比(即中国遥感卫星辐射校正场定标,简称场地定标和基于Terra/MODIS敦煌沙漠场景交叉定标),结论一致。MERSI针对大气顶辐射亮度或反射率定标的总不确定度小于5%。定标结果为FY-3A/MERSI定标系数的更新提供了重要的参考和评估。
胡秀清孙凌刘京晶丁雷王向华李元张勇徐娜陈林
关键词：衰减率
风云三号A星中分辨率光谱成像仪反射太阳波段的多场地定标跟踪被引量：10
2013年
搭载于中国第二代极轨气象卫星FY-3A上的中分辨率光谱成像仪（MERSI）是一个类似于MODIS的传感器，具有19个反射太阳波段和一个热红外波段。尽管MERSI配备了可见光星上定标试验设备，但是其只能用于仪器响应的衰减追踪。每年一次的敦煌场地替代定标一直是MERSI反射太阳波段在轨绝对辐射定标的主要方法。为了提高在轨定标频次，提出了多场地辐射定标跟踪方法。该方法依赖于多个稳定目标场的大气顶模拟辐射，并基于定标系数时间序列的趋势分析建立了定标日更新模型。以Aqua MODIS观测值为参考，对MERSI的定标基准进行了评估，两者的平均相对偏差在5%以内（0.4～2.1μm）。研究发现：MERSI的短波部分衰减显著，特别是412nm波段，年衰减率达9.7%；红光和近红外波段相对稳定，年衰减率在±1%以内。采用多种方法分析了MERSI定标结果的可靠性。多场地定标和敦煌场年度替代定标结果间的相对偏差小于3.8%。以Aqua MODIS为参考对定标后的MERSI数据进行了辐射质量监测，双差分析表明在辐射稳定的沙漠地区，两者的平均相对偏差约在5%之内；同时星下点观测分析也显示出良好的一致性。
孙凌胡秀清郭茂华徐娜
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