氣象衛(wèi)星紅外通道交叉定標(biāo)指南 編制說明

《氣象衛(wèi)星紅外通道交叉定標(biāo)指南》編制說明一、工作簡況1.任務(wù)來源本標(biāo)準(zhǔn)由國家衛(wèi)星氣象中心提出，經(jīng)全國衛(wèi)星氣象與空間天氣標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會批準(zhǔn)，正式列入2020年國家標(biāo)準(zhǔn)制修訂項目計劃，項目編號為20202672-T-416，項目名稱為《氣象衛(wèi)星紅外通道交叉定標(biāo)指南》，標(biāo)準(zhǔn)性質(zhì)為推薦性國家標(biāo)準(zhǔn)。本標(biāo)準(zhǔn)起草單位為國家衛(wèi)星氣象中心和中國人民解放軍61741部隊。2.協(xié)作單位中國人民解放軍61741部隊3.主要工作過程（1）建立標(biāo)準(zhǔn)起草組該標(biāo)準(zhǔn)由國家衛(wèi)星氣象中心提出后，于2020年獲全國衛(wèi)星氣象與空間天氣標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會立項，2020年10月成立了由國家衛(wèi)星氣象中心等組成的標(biāo)準(zhǔn)起草組。（2）形成標(biāo)準(zhǔn)草案1）標(biāo)準(zhǔn)起草組于2020年11月啟動本文件的調(diào)研工作，并于2021年5月底前完成了相關(guān)資料的收集和分析工作。起草組經(jīng)多次組內(nèi)研討，確定了標(biāo)準(zhǔn)的框架和主要內(nèi)容，并于2021年10月形成了初稿。2）2022年7月發(fā)射風(fēng)云三號E星晨昏軌道氣象衛(wèi)星，2022年數(shù)據(jù)穩(wěn)定后，標(biāo)準(zhǔn)起草組針對晨昏軌道氣象衛(wèi)星的紅外通道交叉定標(biāo)進(jìn)行多次組內(nèi)研討，標(biāo)準(zhǔn)起草組針對晨昏軌道交叉定標(biāo)的處理流程、處理方法和相關(guān)參考閾值進(jìn)行分析，確保標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容的普適性，并于2022年6月形成了標(biāo)準(zhǔn)草案稿。（3）征求意見階段標(biāo)準(zhǔn)起草工作組先后召開了多次組內(nèi)研討會，對標(biāo)準(zhǔn)草案進(jìn)行了討論。根據(jù)意見，起草組對草案內(nèi)容進(jìn)行了修改，于2022年9月底形成標(biāo)準(zhǔn)征求意見稿。4.標(biāo)準(zhǔn)主要起草人及其所做的工作徐寒列，本標(biāo)準(zhǔn)的編制負(fù)責(zé)人，負(fù)責(zé)本標(biāo)準(zhǔn)的編制組織、前期調(diào)研及相關(guān)起草等工作。徐娜，主要起草人，負(fù)責(zé)技術(shù)協(xié)調(diào)及參與文本編寫、審核工作。胡秀清，主要起草人，負(fù)責(zé)技術(shù)協(xié)調(diào)和校審工作。陳林，主要起草人，負(fù)責(zé)文本編寫和校審，查閱相關(guān)文獻(xiàn)。二、標(biāo)準(zhǔn)編制原則和確定標(biāo)準(zhǔn)主要內(nèi)容的論據(jù)說明：標(biāo)準(zhǔn)的主要內(nèi)容包括技術(shù)指標(biāo)、參數(shù)、公式、性能要求、試驗方法、檢驗規(guī)則等；論據(jù)包括試驗、統(tǒng)計數(shù)據(jù)等。修訂標(biāo)準(zhǔn)時，應(yīng)增列新舊標(biāo)準(zhǔn)水平的對比。1.標(biāo)準(zhǔn)編制原則本標(biāo)準(zhǔn)依據(jù)GB/T1.1—2020《標(biāo)準(zhǔn)化工作導(dǎo)則第1部分：標(biāo)準(zhǔn)化文件的結(jié)構(gòu)和起草規(guī)則》的規(guī)定起草。本標(biāo)準(zhǔn)在制定時主要遵循以下原則：1）滿足行行業(yè)要求，以滿足多種軌道氣象衛(wèi)星紅外通道交叉定標(biāo)需求為目標(biāo)；2）有利于氣象衛(wèi)星紅外通道交叉定標(biāo)準(zhǔn)確開展；3）代表國內(nèi)先進(jìn)水平；4）滿足現(xiàn)有軌道氣象衛(wèi)星紅外通道交叉定標(biāo)需求現(xiàn)狀，與多種軌道交叉定標(biāo)需求銜接。2.標(biāo)準(zhǔn)主要內(nèi)容與確定論據(jù)2.1標(biāo)準(zhǔn)主要內(nèi)容及適用范圍本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了氣象衛(wèi)星紅外交叉定標(biāo)技術(shù)（以下簡稱交叉定標(biāo)）的處理流程、衛(wèi)星數(shù)據(jù)要求和處理方法（包括像元匹配、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換和過濾以及交叉比對方法），同時給出涉及到的推薦參考閾值等。本標(biāo)準(zhǔn)適用于靜止、極軌氣象衛(wèi)星通道式光學(xué)遙感器大于4μm的熱紅外波段的交叉定標(biāo)計算以及原始定標(biāo)偏差評估。同類其他軌道觀測衛(wèi)星或同類遙感器的其他波段可參照執(zhí)行。2.2標(biāo)準(zhǔn)主要內(nèi)容確定本標(biāo)準(zhǔn)的主要內(nèi)容包括：交叉定標(biāo)處理流程、目標(biāo)遙感器數(shù)據(jù)要求、參考遙感器數(shù)據(jù)要求、時間匹配、空間匹配、觀測角度匹配、輻射單位轉(zhuǎn)換、光譜匹配、空間均勻性過濾、異常點(diǎn)剔除、樣本累計和質(zhì)量判斷、輻射定標(biāo)技術(shù)計算、原始定標(biāo)偏差評估。以上主要過程根據(jù)國際空基交叉定標(biāo)組織GSCIS推薦的靜止衛(wèi)星交叉定標(biāo)方法的主要過程和步驟，結(jié)合我國氣象衛(wèi)星實(shí)際交叉定標(biāo)工作和多種軌道交叉定標(biāo)需求，給出操作標(biāo)準(zhǔn)和推薦的參考閾值。三、主要試驗（或驗證）的分析、綜述報告，技術(shù)經(jīng)濟(jì)論證，預(yù)期的經(jīng)濟(jì)效果本標(biāo)準(zhǔn)在起草過程中，對標(biāo)準(zhǔn)涉及的主要內(nèi)容進(jìn)行分析驗證。分析所采用數(shù)據(jù)如下：參考遙感器：NPP/CrIS、Metop/IASI（紅外高光譜探測儀）目標(biāo)遙感器：FY-3D/MERSI(極軌氣象衛(wèi)星，上午軌道)、FY-4A/AGRI（靜止氣象衛(wèi)星）、FY-3E/MERSI-LL（極軌氣象衛(wèi)星，晨昏軌道）該標(biāo)準(zhǔn)的主要工作參考國際天基交互觀測組織（GSICS）關(guān)于紅外通道交叉定標(biāo)的算法說明以及國內(nèi)相關(guān)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。主要分析和驗證工作集中在像元匹配和數(shù)據(jù)過濾與轉(zhuǎn)換兩方面。3.1像元匹配像元匹配標(biāo)準(zhǔn)參考參考國際天基交互觀測組織（GSICS）關(guān)于紅外通道交叉定標(biāo)的算法說明以及國內(nèi)相關(guān)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。時間閾值一般取600s；空間閾值一般0.5倍的目標(biāo)遙感器星下點(diǎn)空間分辨率；觀測角度閾值考慮目標(biāo)和參考遙感器的像元觀測角度差異，一般取0.01。分別對FY-3D/MERSI、FY-4A/AGRI、FY-3E/MERSI-LL紅外通道與NPP/CrIS或Metop/IASI進(jìn)行像元匹配，并考察不同閾值情況下匹配結(jié)果的偏差隨匹配條件的分布，驗證了推薦閾值下匹配樣本偏差的穩(wěn)定性。3.2數(shù)據(jù)過濾與轉(zhuǎn)換國內(nèi)外氣象衛(wèi)星紅外通道的輻射單位通常為毫瓦每平方米每球面度每波數(shù)（mW/（m2.sr.cm-1）。光譜匹配的目的是對參考遙感器高光譜觀測數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為通道式數(shù)據(jù)。空間均勻性過濾閾值驗證中，分別對FY-3D/MERSI、FY-4A/AGRI、FY-3E/MERSI-LL紅外通道與NPP/CrIS或Metop/IASI的空間匹配數(shù)據(jù)進(jìn)行不同均勻性判識，均勻性判識從目標(biāo)與靶區(qū)均勻性兩個角度進(jìn)行驗證。四、采用國際標(biāo)準(zhǔn)和國外先進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)的程度，以及與國際、國外同類標(biāo)準(zhǔn)水平的對比情況，或與測試的國外樣品、樣機(jī)的有關(guān)數(shù)據(jù)對比情況本標(biāo)準(zhǔn)制定國產(chǎn)為檢索到國際標(biāo)準(zhǔn)或國外先進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)，標(biāo)準(zhǔn)水平達(dá)到國內(nèi)先進(jìn)水平。五、與有關(guān)的現(xiàn)行法律、法規(guī)和強(qiáng)制性國家標(biāo)準(zhǔn)的關(guān)系本標(biāo)準(zhǔn)遵照《中華人民共和國氣象法》、《中華人民共和國標(biāo)準(zhǔn)化法》等進(jìn)行編制，與現(xiàn)行有關(guān)法律法規(guī)及強(qiáng)制性國家標(biāo)準(zhǔn)沒有矛盾。六、重大分歧意