风云卫星数据和产品应用手册(DOC 96页).doc

1 风云卫星数据和产品风云卫星数据和产品 应用手册应用手册 2 第第 1 1 章章 概概述述 1 1 F FY Y 3 3A A 卫卫星星概概况况 风云三号 A 气象卫星 简称 FY 3A 是我国的第二代太阳同步极轨气象卫星 风云三 号气象卫星将实现全球 全天候 多光谱 三维 定量对地观测 风云三号星发射总质量 为 2450kg 发射尺寸 4 38m 2m 2m 卫星长期功耗 1130W 卫星本体由服务舱 推进舱与有效载荷舱组成 服务舱采用中心承力筒和隔板结构 主要安装电源 测控 数管及姿轨控分系统的部件和设备 推进舱采用中心承筒和隔板结 构 主要安装推进系统设备以及蓄电池组和放电调节器 有效载荷舱隔板和构架结构 主 要安装探测仪器的探测头部 舱内主要安装探测仪器的电子设备等 风云三号 A 卫星有十一台遥感探测仪器 遥感数据通过两个实时传输信道 HRPT 和 MPT 和一个延时传输信道 DPT 进行传输 风云三号 A 卫星设计寿命为 3 年 1 2 主主要要技技术术指指标标 1 2 1 卫卫星星轨轨道道 轨道类型 近极地太阳同步轨道 轨道标称高度 831 公里 轨道倾角 98 81 入轨精度 半长轴偏差 a 5 公里 轨道倾角偏差 i 0 1 轨道偏心率 0 003 标称轨道回归周期为 5 79 天 轨道保持偏心率 0 00013 交点地方时漂移 2 年小于 15 分钟 卫星发射窗口 降交点地方时 10 05 1 2 2 卫卫星星姿姿态态 姿态稳定方式 三轴稳定 三轴指向精度 0 3 三轴测量精度 0 05 三轴姿态稳定度 4 10 3 s 3 1 2 3 太太阳阳帆帆板板对对日日定定向向跟跟踪踪 1 2 4 星星上上记记时时 记时方式 J2000 日计数和日毫秒计数 记时单位 1 毫秒 时间精度 星地总精度 小于 20 毫秒 1 2 5 遥遥感感探探测测仪仪器器性性能能指指标标 1 2 5 1 可见光红外扫描辐射计 VIRR 1 通道数 各通道波段范围 灵敏度见表 1 1 2 空间分辨率 星下点分辨率 1 1Km 3 扫描范围 55 4 4 扫描器转速 6 线 秒 5 每条扫描线采样点数 2048 6 MTF 0 3 7 通道配准 飞行方向 扫描方向星下点配准精度 0 5 个像元 8 扫描抖动 0 8 个 IFOV 9 通道信号衰减 15 2 年 10 量化等级 10 比特 11 定标精度 可见光和近红外通道 CH1 2 7 8 9 7 反射率 CH6 10 10 反射率 红外通道 1k 270k 表 1 1 可见光红外扫描辐射计光谱性能 通道波段范围 m 噪声等效反射率 噪声等效温差 300k 动态范围 或 k 10 58 0 680 1 0 100 20 84 0 890 1 0 100 33 55 3 930 4k180 350k 410 3 11 30 2k180 330k 511 5 12 50 2k 180 330k 61 55 1 640 15 0 90 70 43 0 480 05 0 50 80 48 0 530 05 0 50 90 53 0 580 05 0 50 101 325 1 3950 19 0 90 4 1 2 5 2 红外分光计 IRAS 1 仪器通道光谱参数 2 仪器通道灵敏度 3 定标精度 4 探测像元地面分辨率 5 通道间配准 6 仪器通道动态范围 7 黑体温度 8 辐射校准周期 量化等级等性能指标 9 其他遥测特征参数 10 仪器性能参数稳定性分析 11 产品示例 表 1 2 红外分光计性能 仪 器 性 能要 求 对地扫描张角 49 5 每条线扫描点数 56 地面视场17km 836km 高度 星下点 步进和测量时间 100ms 行扫描时间和回扫时间 6 4s 辐射校准暖黑体温度 290K 冷空间温度 3K 红外定标精度 1K 270K 可见光定标精度5 反射率 CH21 CH24 7 争取 6 CH25 CH26 10 争取 9 通道间配准精度5 像元 辐射校准周期 256s 量化等级13 比特 表 1 3 红外分光计光谱通道特征 通道 序号 中心 波数 cm 1 中心 波长 m 半功率 带宽 cm 1 主要吸收 气体成份 最高 温度 K NE N mW m2 sr cm 1 贡献 最大层 hPa 1 2 3 4 5 6 669 680 690 703 716 733 14 95 14 71 14 49 14 22 13 97 13 64 3 10 12 16 16 16 CO2 CO2 CO2 CO2 CO2 CO2 H2O 280 265 250 260 275 290 4 00 0 80 0 60 0 35 0 32 0 36 30 60 100 400 600 800 5 774913 3516CO2 H2O3000 30900 880212 4730 大气窗区 3300 20 地表 990011 1135 大气窗区 3300 15 地表 1010309 7125O32800 2025 1113457 4350H2O3300 23800 12 13 1365 1533 7 33 6 52 40 55 H2O H2O 285 275 0 30 0 30 700 500 14 15 16 17 2188 2210 2235 2245 4 57 4 52 4 47 4 45 23 23 23 23 N2O N2O CO2 N2O CO2 N2O 310 290 280 266 0 01 0 01 0 01 0 01 1000 950 700 400 1823884 1925CO23200 01 大气 19 20 2515 2660 3 98 3 76 35 100 大气窗区 大气窗区 340 340 0 01 0 002 地表 地表 21145000 691000 大气窗区 100 A0 10 A 云 22112990 885385 大气窗区 100 A0 10 A 地表 23106380 94550H2O100 A0 10 A 地表 24106380 94200H2O100 A0 10 A 地表 2580651 24650H2O100 A0 10 A 地表 2660981 64450H2O100 A0 10 A 地表 1 2 5 3 微波温度计 MWTS 1 仪器通道中心频率 2 仪器通道频率宽度 3 仪器通道主波率效率 4 通道间配准精度 5 通道频率稳定度 6 通道灵敏度 7 动态范围 8 冷空计数值 9 黑体 PRT 温度变化分析 10 定标精度 11 与国外同类产品的相互比较 微波温度计仪器参数和通道参数主要技术指标具体见表 1 4 和表 1 5 表 1 4 仪器参数 参 数指 标 对地扫描张角 48 3 对地观测15 个点 每条扫描线 6 扫描步进角 6 9 水平分辨率 50 75 公里 836km 高度 星下点 星上校正黑体2 个 暖黑体 外层冷空间 通道间配准精度波束指向误差 0 1 波束宽度的公差为其标称值的 10 考核指标 小于 0 2 每条扫描线扫描时间16 秒 频率稳定度优于 10 4 量化等级13 比特 表 1 5 光谱通道技术指标 通道 序号 中心频率 GHz 主要吸 收气体 带宽 MHz NE T k 天线波束 效率 动态范围 K 定标精度 不含 NE T K 150 30 窗区 180 10 0 55 90 3 3401 2 253 596 0 115O2 2 170 10 0 4 90 3 3401 2 354 94O2400 10 0 4 90 3 3401 2 457 290O2330 10 0 4 90 3 3401 2 1 2 5 4 微波湿度计 MWHS 1 对地扫描张角 2 扫描带宽度 3 对地观测 4 通道间配准精度 5 扫描周期 6 量化等级 7 定标精度 8 灵敏度 9 动态范围 10 星下点像元水平尺度 11 通道频率特性 12 黑体温度均匀性 13 天线扫描时序 14 定标观测数据特性 15 在轨频率干扰 16 产品应用示例 7 微波湿度计仪器参数和通道参数主要技术指标具体见表 1 6 和表 1 7 表 1 6 仪器参数 参 数指 标 对地扫描张角 53 35 扫描带宽度约 2700 公里 对地观测98 个点 每条扫描线 水平分辨率 约 15 公里 836km 高度 星下点 星上校正黑体2 个 暖黑体 外层冷空间 通道间配准精度波束指向误差 0 1 扫描周期2 667 秒 量化等级14 比特 仪器定标精度1 5K 不含 NE T 表 1 7 光谱通道技术指标 通道 序号 中心频率 GHz 主要吸 收气体 单边 带宽 MHz NE T k 频率 稳定度 MHz 天线波 束效率 接收机 工作方式 动态 范围 K 1150 V 窗区 1000 10 1 150 93 双边带 3 340 2150 H 窗区 1000 10 1 150 93 双边带 3 340 3183 31 1H2O500 10 1 230 95 双边带 3 340 4183 31 3H2O1000 10 1 130 95 双边带 3 340 5183 31 7H2O2000 10 1 230 95 双边带 3 340 1 2 5 5 中分辨率光谱成像仪 MERSI 1 光谱通道选择和性能要求见表 1 8 2 量化等级 12 比特 3 扫描范围 55 1 0 05 度 4 扫描器转速 40 转 分 5 扫描抖动 小于 1 IFOV 1 公里 6 每条扫描线采样点数 2048 1000 米 8192 250 米 7 波长定位精度 优于光谱带宽的 10 8 通道间像元配准 0 3 个像元 9 饱和恢复 6 个像元 1000 米 24 个像元 250 米 10 MTF 0 27 1000 米 0 25 250 米 11 进行星上可见光 红外定标 可见光定标为试验 12 定标精度 可见光和近红外通道 8 CH1 4 6 14 7 反射率 CH15 20 10 反射率 红外通道 1k 270k 13 同一通道 不同像元响应的不均匀性 5 7 通过遥控注数修正后的结果 表 1 8 中分辨率光谱成像仪通道性能要求 通道 序号 中心波长 微米 光谱带宽 微米 空间分辨率 米 噪声等效反射率 温差 300K 动态范围 最大反射 率 最大温度 K 10 4700 052500 45100 20 5500 052500 4100 30 6500 052500 4100 40 8650 052500 45100 511 252 52500 54 K330k 60 4120 0210000 180 70 4430 0210000 180 80 4900 0210000 0580 90 5200 0210000 0580 100 5650 0210000 0580 110 6500 0210000 0580 120 6850 0210000 0580 130 7650 0210000 0580 140 8650 0210000 0580 150 9050 0210000 1090 160 9400 0210000 1090 170 9800 0210000 1090 181 0300 0210000 1090 191 6400 0510000 0890 202 1300 0510000 0790 1 2 5 6 微波成像仪 MWRI 微波成像仪通道特性列于表 1 9 表 1 9 微波成像仪通道特性 频率 GHz 10 6518 723 836 589 极化 V HV HV HV HV H 带宽 MHz 1802004009002 2300 灵敏度 k 0 61 01 0 1 0 2 0 定标精度 k 1 22 02 02 02 8 动态范围 k 3 340 采样点数 240 量化等级12 比特 9 主波束效率 90 地面分辨率 km km 51 8530 5027 4518 309 15 通道间配准波束指向误差 0 1 扫描方式圆锥扫描 幅宽 Km 1400 天线视角 45 0 1 扫描周期 s 1 7 0 1 扫描周期误差 ms 0 34ms 相邻扫描线 1ms 连续 30 分钟内 1 2 5 7 紫外臭氧垂直探测仪 SBUS 1 通道光谱参数 2 通道信噪比 3 仪器线性度 4 慢反射板双向反射特性 5 定标精度 6 动态范围 7 产品示例 8 功能测试 包括通过命令注入的方式控制观测模式的运行以及改变观测模式的运行 参数 光谱波段及扫描方式如下所述 1 大气模式 在 250 340nm 间选定 12 个通道探测大气臭氧的垂直分布 其光谱特性见表 1 10 表 1 10 大气模式的仪器光谱特性 通道中心波长 nm 带宽 nm 1252 00 0 05 1 0 2 0 2273 62 0 05 1 0 2 0 3283 10 0 05 1 0 2 0 4287 70 0 05 1 0 2 0 5292 29 0 05 1 0 2 0 6297 59 0 05 1 0 2 0 7301 97 0 05 1 0 2 0 8305 87 0 05 1 0 2 0 9312 57 0 05 1 0 2 0 10317 56 0 05 1 0 2 0 11331 26 0 05 1 0 2 0 10 12339 89 0 05 1 0 2 0 云盖光度计 379 00 1 003 0 3 2 太阳模式 在光谱波段 160 400nm 进行连续扫描 步长为 0 07nm 观测太阳光谱辐照度 波长重复性 0 02nm 波长精度 0 03nm 臭氧特征线 0 05nm 连续光谱 动态范围 106 从最小量化信号到最大量化信号 量化等级 16bit 档 灵敏度 亮度 6 10 4 w cm2 sr nm 252nm 时 S N 30 第一颗星 S N 5 照度 0 5W cm3 160nm 时 S N 2 杂散光 4 5X10 6 量级 辐亮 辐照度相对定标精度 3 160 250nm 2 250 400nm 漫反射板定标精度 3 星下点分辨率 约 200Km 波长监测 星上用 253 7nmHg 线进行波长监测 在该谱线上的监测点数目视仪器的 光谱响应形状确定 如为三角形 可取五点 星上应监测仪器的增益和漫反射板反射率的变化 并通过遥测发送到地面 11 1 2 5 8 紫外臭氧总量探测仪 TOU 1 光谱波段 臭氧总量探测仪为一个六通道分光光度计 其通道的光谱特性见表 1 1 表 1 11 仪器的光谱特性 通道中心波长 nm 带宽 nm 1308 68 0 15 1 0 3 0 2312 59 0 15 1 0 3 0 3317 61 0 15 1 0 3 0 4322 40 0 15 1 0 3 0 5331 31 0 15 1 0 3 0 6360 11 0 25 1 0 3 0 2 动态范围 104 详见表 1 12 11 表 1 12 动态范围 通道中心波长 nm 探测最小亮度 W cm2 nm sr 探测最大亮度 W cm2 nm sr 308 68 0 009 9 878 312 59 0 009 13 684 317 61 0 027 17 424 322 40 0 036 18 26 331 31 0 108 30 525 360 11 0 207 34 683 3 灵敏度 0 004 w cm2 sr nm S N 1 4 扫描范围 垂直于卫星轨道的平面内作空间扫描 在天底方向两侧各取样 15 个点 天底一个点 共 31 个取样点 5 行扫描时间 8 16 秒 6 相对定标精度 辐亮 辐照度 2 光谱 0 03nm 7 漫反射板定标精度 3 8 量化等级 12 比特 放大器分 3 档 9 杂散光 10 3 10 星下点分辨率 优于 55km 11 星上应作波长监测和漫反射板反射率监测 并通过遥测发送到地面 1 2 5 9 太阳辐射监测仪 SIM 1 辐照度测量范围 100 1400W m2 2 光谱范围 0 2 50 m 3 测量灵敏度 0 2Wm 2 4 定标精度 0 5 5 2 年长期稳定度 0 02 6 量化等级 16 比特 1 2 5 10 地球辐射探测仪 ERM ERM 在轨测试的主要项目及技术指标如下 1 辐亮度范围 短波通道 0 370Wm 2Sr 1 全波通道 0 500 Wm 2Sr 1 2 定标精度 短波通道 1 全波通道 0 8 12 3 灵敏度 短波通道 0 4 Wm 2Sr 1 全波通道 0 4 Wm 2Sr 1 4 2 年的长期稳定度小于 1 5 产品示例 选择 ERM 扫描视场 GERB 的 Level2 大气顶辐射通量 在同一区域 时间相近产品 显示 比较 分析产品偏差 6 仪器指向误差 1 2 5 11 空间环境监测仪 SEM 空间重离子成分和高能质子能谱 1 高能质子能道 表 1 13 高能质子能谱探测主要指标 通道质子能谱能量范围 1P1 3 0 5 0 MeV 2P2 5 0 10 MeV 3P3 10 26 MeV 4P4 26 40 MeV 5P5 40 100 MeV 6P6 100 300 MeV 2 重离子能道 表 1 14 重离子探测主要指标 通道探测重离子能量范围 1He 12 110 MeV 2Li Be B 24 220 MeV 3C N O F Ne Na 60 570 MeV 4 Mg Al Si P S Cl 0 2 1 2 GeV 5Ar K Ca Sc Ti 0 3 2 0 GeV 6Fe 0 5 2 0 GeV 13 第第 2 2 章章 术术语语和和缩缩略略语语 本文档中常用的缩略语如下表所示 其中 产品的缩略语将用于相关软件成分的命名 与标识 表 2 1 缩略语表 风云三号应用系统工程技术系统名称 中文中文英文英文缩写缩写 数据接收系统Data Aqurization SystemDAS 运行控制系统Operation otherwise the record number of the first occurrence Clock Update Indicator16 bit unsigned Integer1 总帧数Package Number32 bit signed Integer1 源包长度Package Length32 bit signed Integer1 完成数据预处理的扫描线数 Count of Calibrated Earth Located Scan Lines in this Data Set 32 bit signed Integer1 时序出错帧数Count of Time Sequence Error32 bit signed Integer1 丢帧数Count of Missing Scan Lines32 bit signed Integer1 实时定标失败帧数Real Time Cali Scans32 bit signed Integer1 参考定标系数版本号Version Of Coefficient Index8 bit signed char不定长 参考定标系数更新日期Date Of Coefficient Index Revision 8 bit signed char不定长 辐射订正数据版本号 Version Of Radiance Correcting Data 8 bit signed char不定长 辐射订正数据更新日期 Date Of Radiance Correcting Data Version 8 bit signed char不定长 定标基础参数数据版本号Version Of Basic Calibration Data8 bit signed char不定长 定标基础参数数据更新日期 Date Of Basic Calibration Data Version 8 bit signed char不定长 PRT数量Number of PRT16 bit signed Integer4 个 黑体数量Number of Blackbody 16 bit signed Integer1 个 黑体 外空观测数Number of Blackbody View16 bit signed Integer1 个 PRT温度转换系数PRT Temperature Coefficient32 bit floating point4 3 个 冷空观测订正值Cold Space Fixed Bias32 bit floating point4 个 黑体偏差订正Warm Target Fixed Bias32 bit floating point4 个 非线性订正因子 Nonlinearity Coef For 4 channels at different reference temperature 32 bit floating point4 3 个 通道中心频率 Temperature radiance Central Wavenumber of 4 channels 32 bit floating point4 个 74 数据覆盖时段定标系数增益平均 值 Coefficient AG32 bit floating point14 数据覆盖时段定标系数增益标准 差 Coefficient SG32 bit floating point14 数据覆盖时段定标系数截距平均 值 Coefficient AI32 bit floating point14 数据覆盖时段定标系数截距标准 差 Coefficient SI32 bit floating point14 数据覆盖时段定标系数二次项平 均值 Coefficient A232 bit floating point14 数据覆盖时段定标系数二次项标 准差 Coefficient S232 bit floating point14 数据覆盖时段仪器温度平均值Ave Instru Temp32 bit floating point14 数据覆盖时段仪器温度标准差SIGM Instru Temp32 bit floating point14 受到月亮污染的外空测点数 Count of Scans Containing Lunar Contaminated Space Views 16 bit signed Integer1 4 科学数据集 表 5 36 FY 3A 微波温度计 L1 数据科学数据集 SDS 定义 SDS 1 SDS NameTypeDimensionsData Size Scnlinuint 16 nscans 1 nscans 2 Bytes 注释 Nscans 扫描线数 每条线上有 15 个像素点 SDS AttributeData Typenumbervalue unitsString1 none valid rangeInt3220 10000 Fill ValueInt32132767 long namestring1 Scan line number Slopefloat3211 Interceptfloat3210 0 SDS 2 SDS NameTypeDimensionsData Size Scnlin daycntuint16 nscans 1 nscans 2 Bytes SDS AttributeData TypenumberValue unitsstring1 none valid range Int32 20 4650 Fill Value Int32 132767 long namestring1 Scan line Time day counter Slopefloat3211 Interceptfloat3210 0 SDS 3 SDS NameTypeDimensionsData Size Scnlin mscntuint32 nscans 1 nscans 4 Bytes SDS AttributeData TypenumberValue unitsstring1 milliseconds 75 valid range Int32 20 864000000 Fill Value Int32long namestring1 Scan line Time milliseconds counter Slopefloat3211 Interceptfloat3210 0 SDS 4 SDS NameTypeDimensionsData Size Latitudefloat32 Nscans 15 4 Nscans 15 Byte SDS Attribute Data Type numberValue unitsstring1 degree valid rangefloat642 90 90 FillValuefloat64132767 long namestring1 Latitude Slope float64 11 0 Intercept float64 10 0 band namestring1 SDS 5 SDS NameTypeDimensionsData Size Longitudefloat32 Nscans 15 4 Nscans 15 Byte SDS Attribute Data Type numberValue unitsstring1 degree valid rangefloat642 180 180 FillValuefloat64132767 long namestring1 Longitude Slope float64 11 0 Intercept float64 10 0 band namestring1 SDS 6 SDS NameTypeDimensionsData Size SolarAzimuthInt16 Nscans 15 2 Nscans 15 Byte SDS Attribute Data Type numberValue unitsstring1 degree valid rangeint322 18000 18000 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