星载大气痕量气体差分吸收光谱仪光谱定标技术研究 被引量：19

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作者 周海金 刘文清 +3 位作者 司福祺 赵敏杰 江宇 薛辉 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2012年第11期2881-2885,共5页

星载大气痕量气体差分吸收光谱仪用于遥感监测痕量气体的全球分布。该载荷探测地球大气或表面反射、散射的紫外/可见光辐射,利用差分吸收光谱算法来解析痕量污染气体成分的分布和变化。光谱定标是仪器遥感数据定量化的前提和基础,定标... 星载大气痕量气体差分吸收光谱仪用于遥感监测痕量气体的全球分布。该载荷探测地球大气或表面反射、散射的紫外/可见光辐射,利用差分吸收光谱算法来解析痕量污染气体成分的分布和变化。光谱定标是仪器遥感数据定量化的前提和基础,定标的精度直接决定了仪器研制和应用水平的高低。针对星载大气痕量气体差分吸收光谱仪视场大、波长宽、空间分辨率和光谱分辨率高的特点,提出了相应的光谱定标方法,建立了定标装置,通过寻峰和回归分析计算光谱定标方程,实现了对载荷的全视场光谱定标工作。并利用太阳光的夫琅禾费线对定标精度进行了检验。 展开更多

关键词 星载大气痕量气体差分吸收光谱仪 光谱定标 夫琅禾费线

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星载大气痕量气体差分吸收光谱仪定标机构设计 被引量：5

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作者 赵敏杰 司福祺 +4 位作者 江宇 薛辉 汪世美 周海金 刘文清 《大气与环境光学学报》 CAS 2014年第1期57-60,共4页

星载大气痕量气体差分吸收光谱仪(星载仪器)搭载于太阳同步轨道卫星上,应用于定量监测全球空气质量变化以及污染气体的分布输运过程。星上定标是成像光谱仪获取数据定量化应用的基础,星载仪器采用太阳光定标方式和标准灯定标方式进行在... 星载大气痕量气体差分吸收光谱仪(星载仪器)搭载于太阳同步轨道卫星上,应用于定量监测全球空气质量变化以及污染气体的分布输运过程。星上定标是成像光谱仪获取数据定量化应用的基础,星载仪器采用太阳光定标方式和标准灯定标方式进行在轨定标。需对星上定标方式采用的定标机构进行分析和合理的设计,以保证星载仪器在轨定标的可靠性和精度。 展开更多

关键词 星载大气痕量气体差分吸收光谱仪 星上定标方式 星上定标机构设计

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星载石英漫反射板双向反射分布函数实验测量研究 被引量：5

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作者 赵敏杰 司福祺 +4 位作者 陆亦怀 汪世美 江宇 周海金 刘文清 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2016年第5期1565-1570,共6页

石英漫反射板用于星载大气痕量气体差分吸收光谱仪测量太阳参考谱的观测系统中,太阳光谱的测量精度将会直接影响痕量气体反演的精度,为保证载荷全视场太阳光谱的测量精度,石英漫反射板需具有良好的朗伯特性,在仪器观测视场内能够提供均... 石英漫反射板用于星载大气痕量气体差分吸收光谱仪测量太阳参考谱的观测系统中,太阳光谱的测量精度将会直接影响痕量气体反演的精度,为保证载荷全视场太阳光谱的测量精度,石英漫反射板需具有良好的朗伯特性,在仪器观测视场内能够提供均匀的光源。为此,在实验室利用双向反射分布函数(BRDF)测量仪,选取F4(聚四氟乙烯)粉压制板作为标准板,采用相对测量法对研制的四种石英漫反射板样品进行了朗伯特性测量,得出了四种样品在波长180~880nm、观测角度-70°^+70°范围内的BRDF。通过对样品BRDF的分析,筛选出了两种工艺下的朗伯特性较好的石英漫反射板作为初选样品,并测量比较了石英漫反射板和F4标准板对太阳光的漫反射光谱,石英漫反射板对太阳光的反射特性较好,可以作为测量用漫反射板获取太阳参考谱。为进一步的紫外辐照、原子氧侵蚀等试验以及对比试验提供了数据支持。 展开更多

关键词 石英漫反射板 双向反射分布函数 星载大气痕量气体差分吸收光谱仪

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星载大气痕量气体差分吸收光谱仪狭缝函数研究 被引量：3

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作者 黄珊 司福祺 +2 位作者 赵敏杰 周海金 江宇 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2019年第7期2008-2012,共5页

星载大气痕量气体差分吸收光谱仪是一种新型光学遥感仪器,具有分辨率高(0.3~0.5nm)、宽光谱范围(240~710nm)、大视场角(114°视场对应地面2600km)的特点,载荷采用推扫方式,可实现1日全球覆盖监测。载荷通过探测地球大气或地表反射... 星载大气痕量气体差分吸收光谱仪是一种新型光学遥感仪器,具有分辨率高(0.3~0.5nm)、宽光谱范围(240~710nm)、大视场角(114°视场对应地面2600km)的特点,载荷采用推扫方式,可实现1日全球覆盖监测。载荷通过探测地球大气或地表反射、散射的紫外/可见光,利用差分吸收光谱技术来获取全球大气痕量气体(NO2,SO2,O3等)分布和变化。定标是遥感数据定量应用的前提,同时为获取载荷光谱特性,需要在地面完成载荷的光谱定标。根据大气痕量气体差分吸收光谱仪视场角度大、谱段范围宽、空间和光谱分辨率高等特点,搭建了一套基于二维转台的光谱定标系统,此系统能够完成全视场光谱定标。光谱定标采用标准谱线法,光谱定标光源使用汞灯。光谱响应函数是描述光谱仪光谱响应特性的重要参数,根据光谱响应函数可以获取载荷的光谱分辨率,同时也是基于DOAS反演的关键输入参数,光谱响应函数的精度直接影响大气痕量气体的反演结果。根据载荷实际测试的光谱响应数据,选取了Gauss,Lorentz和Voigt三种函数作为待选的光谱响应函数。为对三种函数模型进行筛选,进行了两种筛选对比测试,首先分别用Gauss函数、Lorentz函数、Voigt函数对载荷的单色光响应数据进行拟合,以三种函数的拟合残差平方和作为评判标准,拟合结果表明Gauss函数作为狭缝函数拟合的残差平方和最小为0.01,Lorentz和Voigt函数作为狭缝函数拟合的残差平方和分别为0.033和0.021。从载荷单色光响应数据函数拟合的结果分析,Gauss函数可以作为载荷的光谱响应函数模型。为了进一步验证这一结论,进行了DOAS反演NO2样气的实验,考察三种函数模型对反演的影响。在实验室开展了NO2样气测试,大气散射光通过30*40cm的石英窗口入射到载荷狭缝,将NO2样品池放置在载荷狭缝和石英窗口中间,获取的数据为NO2样气吸收谱,随� 展开更多

关键词 星载大气痕量气体差分吸收光谱仪 光谱定标 狭缝函数 气体反演

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基于EMI遥感NO_(2)技术监测澳洲森林火灾活动 被引量：1

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作者 杨东上 曾议 +3 位作者 罗宇涵 周海金 司福祺 刘文清 《大气与环境光学学报》 CAS CSCD 2021年第3期207-214,共8页

澳大利亚2019–2020年发生了大规模的森林火灾,本次火灾在六个月的时间内烧毁了超过800万公顷的桉树林。利用大气痕量气体差分吸收光谱仪(EMI)对澳大利亚火灾期间的NO_(2)变化情况进行了分析。研究发现,2019年11月,澳大利亚东南区域的NO... 澳大利亚2019–2020年发生了大规模的森林火灾,本次火灾在六个月的时间内烧毁了超过800万公顷的桉树林。利用大气痕量气体差分吸收光谱仪(EMI)对澳大利亚火灾期间的NO_(2)变化情况进行了分析。研究发现,2019年11月,澳大利亚东南区域的NO_(2)浓度及分布相比往年同期,出现明显的增长趋势。同时具体针对澳大利亚两大国家公园的火灾,研究了NO_(2)相对浓度的频率分布与火灾程度和频次的关系,发现这两个地点2019年11月NO_(2)的相对浓度频率也出现了明显的增高,表明森林火灾是导致部分区域NO_(2)浓度升高的主要原因。本工作的开展也证明了EMI在重大污染事件监测上的可行性。 展开更多

关键词 大气痕量气体差分吸收光谱仪 澳大利亚森林火灾 NO_(2)垂直柱浓度 火灾频次

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EMI云量反演及与TROPOMI的对比研究 被引量：1

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作者 杨太平 司福祺 +3 位作者 周海金 赵敏杰 罗宇涵 刘建国 《大气与环境光学学报》 CAS CSCD 2021年第3期223-230,共8页

云参数是痕量气体反演过程中重要的输入参数,对其准确反演具有重要意义。基于2019年3月大气痕量气体差分吸收光谱仪EMI的观测数据,利用O4在477 nm处的吸收特性进行有效云量的反演。为验证EMI云量反演的准确性,将EMI与TROPOMI的反演结果... 云参数是痕量气体反演过程中重要的输入参数,对其准确反演具有重要意义。基于2019年3月大气痕量气体差分吸收光谱仪EMI的观测数据,利用O4在477 nm处的吸收特性进行有效云量的反演。为验证EMI云量反演的准确性,将EMI与TROPOMI的反演结果进行对比分析,并对2019年3月2日、6日、9日和10日EMI和TROPOMI整天的云量进行了相关性分析,相关性R分别为0.752、0.712、0.764和0.762,表明二者具有良好的相关性。进一步选取了沙漠、海洋、陆地三个不同区域的云量分析了不同下垫面情况云量的分布特征,发现在这三个区域,EMI和TROPOMI的云量都具有较好的一致性,并且海洋上空云量较低,陆地上空云量较高,而沙漠上空云量变化频繁。 展开更多

关键词 云 大气痕量气体差分吸收光谱仪 有效云量 TROPOMI

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星载大气痕量气体差分吸收光谱仪数据的定标处理与存储方式 被引量：1

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作者 韩雪冰 曾议 +5 位作者 赵敏杰 杨维 周海金 徐兴伟 杨东上 司福祺 《大气与环境光学学报》 CAS CSCD 2018年第4期268-276,共9页

星载大气痕量气体差分吸收光谱仪搭载于太阳同步轨道卫星上,用于获取紫外至可见波段的高光谱遥感数据,可定量监测全球痕量气体分布、变化及输运过程.为满足大量实时遥感数据的读写功能,并实现载荷数据的快速有效查找与读取要求,选择HDF... 星载大气痕量气体差分吸收光谱仪搭载于太阳同步轨道卫星上,用于获取紫外至可见波段的高光谱遥感数据,可定量监测全球痕量气体分布、变化及输运过程.为满足大量实时遥感数据的读写功能,并实现载荷数据的快速有效查找与读取要求,选择HDF5数据格式存储大气痕量气体差分吸收光谱仪获得的遥感数据.为测试数据的有效性,基于载荷在实验室获取的0级测试数据,通过暗背景扣除、增益修正、光谱定标与辐射定标等处理,获得1级遥感数据,并将其成功写入HDF5文件中,从而为载荷入轨后的处理提供数据支持. 展开更多

关键词 星载大气痕量气体差分吸收光谱仪 HDF5 1级遥感数据

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《大气与环境光学学报》第14卷(2019年)总目次

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《大气与环境光学学报》 CAS CSCD 2019年第6期474-478,共5页

关键词 《大气与环境光学学报》 偏振成像 环境大气 偏振定标 温控系统 李志伟 CALIOP HGCDTE 星载大气痕量气体差分吸收光谱仪

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大气痕量气体差分吸收光谱仪地面数据评价软件设计

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作者 黄珊 司福祺 +2 位作者 赵敏杰 汪世美 周海金 《大气与环境光学学报》 CAS CSCD 2019年第3期201-210,共10页

大气痕量气体差分吸收光谱仪通过探测地球大气或地表反射、散射的紫外/可见光,利用差分吸收光谱技术来反演大气中痕量气体的分布和变化.在地面对大气痕量气体差分吸收光谱仪完成实验室定标以验证其性能和可靠性,为大气痕量气体差分吸收... 大气痕量气体差分吸收光谱仪通过探测地球大气或地表反射、散射的紫外/可见光,利用差分吸收光谱技术来反演大气中痕量气体的分布和变化.在地面对大气痕量气体差分吸收光谱仪完成实验室定标以验证其性能和可靠性,为大气痕量气体差分吸收光谱仪的数据处理提供支持.为快速处理光谱仪定标数据,研制了相关的光谱辐射定标软件.定标软件基于C++语言,在Windows平台上开发,实现数据定标和多维度展示定标数据.其中光谱定标采用多项式拟合算法,光谱分辨率采用Gauss拟合算法.辐射定标包括绝对辐射定标和相对辐射定标,绝对辐射定标求取辐射定标非稳定性和非线性,相对辐射定标求取相对辐射校正系数和不确定度.结果表明软件运行良好,能够完成大气痕量气体差分吸收光谱仪地面光谱定标、辐射定标数据的处理. 展开更多

关键词 大气痕量气体差分吸收光谱仪 光谱定标 辐射定标 软件设计

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星载大气痕量气体差分吸收光谱仪测试转台结构设计

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作者 朱磊 司福祺 +3 位作者 陈军 刘凤垒 赵敏杰 邱晓晗 《大气与环境光学学报》 CAS CSCD 2021年第2期158-166,共9页

在星载大气痕量气体差分吸收光谱仪的研制过程中,需要对其信噪比、光谱分辨率、光谱定标精度等性能指标进行测试,为此需要设计专用二维转台以实现不同视场在不同角度下的测试。根据光谱仪参数测试要求,提出转台设计方案,设计转台结构,... 在星载大气痕量气体差分吸收光谱仪的研制过程中,需要对其信噪比、光谱分辨率、光谱定标精度等性能指标进行测试,为此需要设计专用二维转台以实现不同视场在不同角度下的测试。根据光谱仪参数测试要求,提出转台设计方案,设计转台结构,建立三维模型,并对主要零部件进行选型。转台的方位轴±180°转动,满足114°的主视场测试要求;俯仰轴±20°翻转,实现太阳视场需求;机械定位精度为±0.01°。转台提供两种安装方式,光谱仪竖立安装进行太阳视场测试,水平安装进行主视场测试。转台支撑框架在不同的工况下承受载荷的作用,利用有限元软件对框架结构进行仿真,分析结果验证了框架设计的合理性。 展开更多

关键词 星载大气痕量气体差分吸收光谱仪 测试转台 支撑框架 有限元分析

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高分五号卫星大气痕量气体差分吸收光谱仪臭氧总量反演方法研究 被引量：8

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作者 闫欢欢 王维和 张兴赢 《上海航天》 CSCD 2019年第S2期200-204,210,共6页

大气中臭氧具有活跃的化学反应特性和较强的辐射特性,可直接影响全球气候变化和人类生活环境。因此,获得高时空分辨率高精度的臭氧柱总量信息十分重要。作为我国第一颗紫外可见光波段的高光谱载荷,高分五号卫星大气痕量气体差分吸收光谱... 大气中臭氧具有活跃的化学反应特性和较强的辐射特性,可直接影响全球气候变化和人类生活环境。因此,获得高时空分辨率高精度的臭氧柱总量信息十分重要。作为我国第一颗紫外可见光波段的高光谱载荷,高分五号卫星大气痕量气体差分吸收光谱仪(GF-5/EMI)通过探测地球大气或表面反射、散射的紫外辐射来解析臭氧总量的分布和变化。利用GF-5/EMI UV-2通道观测数据,采用TOMS-V7算法反演获得GF-5/EMI大气臭氧总量,并将反演结果与国际同类载荷AURA/OMI臭氧总量结果进行比较分析,评判GF-5/EMI在全球臭氧气候变化监测方面的能力。结果表明:GF-5/EMI数据质量较好,能够完整反演出全球臭氧总量分布特征,特别是对于南极臭氧消耗严重的地区以及青藏高原、安第斯山脉等臭氧低值地区也能很好反映出实际的臭氧分布特征,GF-5/EMI臭氧总量反演精度能够满足气候环境产品的应用需求。与当前受行异常(row anomaly)影响严重的AURA/OMI载荷相比,GF-5/EMI全视场像元可用性有明显的优势。定量的检验也表明GF-5/EMI臭氧总量反演精度与AURA/OMI同类产品相当,表明GF-5/EMI与国际同类仪器的水平相当。 展开更多

关键词 高分五号卫星 大气痕量气体差分吸收光谱仪(EMI) 臭氧 TOMS-V7算法

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