风云卫星FY-3 VIRR和MERSI传感器

本文档共三大部分,分别为:一、modis数据和产品说明二、风云卫星FY-3数据说明三、FY-3A MERSI L1数据产品使用指南一、modis数据和产品说明1.MODIS数据的技术指标2.MODIS数据的波段分布特征3.Modis 命名规则MODIS 文件名的命名遵循一定的规则，通过文件名，可以获得很多关于此文件的详细信息，比如：文件名MOD09A1.A2006001.h08v05.005.2006012234657.hdfMOD09A1 –产品缩写A2006001 –数据获得时间(A-YYYYDDD)h08v05 –分片标示( 水平XX ，垂直YY)005 –数据集版本号2006012234567 –产品生产时间(YYYYDDDHHMMSS) hdf –数据格式(HDF-EOS)Terra卫星数据产品MODIS土地覆盖类型产品包括从每年Terra星数据中提取的土地覆盖特征不同分类方案的数据分类产品。

基本的土地覆盖分为有IGBP（国际地圈生物圈计划）定义的17类，包括11类自然植被分类，3类土地利用和土地镶嵌，3类无植生土地分类。

Modis Terra数据lKM土地覆盖类型年合成栅格数据产品包含5中不同的土地覆盖分类体系。

数据分类来自监督决策树分类方法。

第一类土地覆盖：国际地圈生物圈计划（IGBP）全球植被分类方案；第二类土地覆盖：马里兰大学（UMD）植被分类方案；第三类土地覆盖：MODIS提取叶面积指数/光合有效辐射分量（LAI/fPAR）方案；第四类土地覆盖：MODIS提取净第一生产力（NPP）方案；第五类土地覆盖：植被功能型（PFT）分类方案；本网站提供的为MYD12Q1 V4（第四版本）的分片数据（tile），除提供五类全球土地覆盖分类体系外还提供了陆地覆盖分类评估和质量控制信息。

4.Modis数据级别分类0级产品：指由进机板进入计算机的数据包，也称原始数据(Raw Data);1级产品：指L1A数据，己经被赋予定标参数；2级产品：指L1B级数据，经过定标定位后数据，本系统产品是国际标准的EOS-HDF格式。

王素娟，崔鹏，张鹏，等．ＦＹ ３Ｃ／ＶＩＲＲ海表温度产品及质量检验．应用气象学报，２０２０，３１（６）：７２９ ７３９．ＤＯＩ：１０．１１８９８／１００１ ７３１３．２０２００６０８犉犢 ３犆／犞犐犚犚海表温度产品及质量检验王素娟１） 崔　鹏１）　张　鹏１）　杨忠东１）　胡秀清１）　冉茂农２）刘　健１）　林曼筠１）　邱　红１）１）（国家卫星气象中心，北京１０００８１）　２）（北京华云星地通科技有限公司，北京１０００８１）摘 要国家卫星气象中心ＦＹ ３Ｃ／ＶＩＲＲ（ｖｉｓｉｂｌｅａｎｄｉｎｆｒａｒｅｄｒａｄｉｏｍｅｔｅｒ，可见光红外扫描辐射计）海表温度产品在云检测产品的基础上，采用多通道ＭＣＳＳＴ（ｍｕｌｔｉｃｈａｎｎｅｌＳＳＴ）算法进行晴空区海温反演。

该文详细介绍了海表温度产品算法、产品设计、质量控制及质量检验方法。

ＦＹ ３Ｃ／ＶＩＲＲ海表温度产品包括５ｍｉｎ段原始投影海温和５ｋｍ全球等经纬度投影海温。

设计逐像元的海温质量标识，将海温像元分为优、良、差３个等级，用户可根据应用目标选择海温的质量等级。

与日最优插值海温ＯＩＳＳＴ（ｏｐｔｉｍｕｍｉｎｔｅｒｐｏｌａｔｉｏｎＳＳＴ）相比，ＦＹ ３Ｃ／ＶＩＲＲ２０１５年１月—２０１９年１２月的５ｍｉｎ段海温质量检验结果表明：质量等级为优的海温，白天和夜间的偏差分别为－０．１８℃和－０．０６℃，均方根误差分别为０．８５℃和０．８℃；白天海温均方根误差有季节性波动，夏季有的月份均方根误差大于１℃（如２０１５年７月、２０１６年７月和２０１９年７月）；在海温回归系数不变的条件下，夜间海温偏差的季节性波动与星上黑体温度相关显著。

从一级数据质量、定位、业务运行状况等方面讨论引起海表温度产品异常的原因，为ＦＹ ３Ｃ／ＶＩＲＲ历史数据定位、定标和产品重处理及用户应用提供重要的参考信息。

关键词：ＦＹ ３Ｃ；海表温度；回归算法；质量控制；质量检验引　言风云三号（ＦＹ ３）系列是中国第２代太阳同步气象卫星，ＦＹ ３Ａ和ＦＹ ３Ｂ是ＦＹ ３（０１）批的两颗试验星，分别发射于２００８年５月２７日和２０１０年１１月５日［１］。

FY-3卫星洪涝灾害监测应用郑伟;刘诚【摘要】对利用风云三号(FY-3)卫星数据对洪涝灾害监测进行了研究.给出了用FY-3卫星中分辨率成像仪(MERSI)和可见光红外扫描辐射计(VIRR)对薄云下和薄雾覆盖的水体判识的原理,以及洪涝信息检测中水体最大淹没面积和淹没时间信息的获取方法.给出了用FY-3卫星微波成像仪(MWRI)通过微波指数法反演洪涝信息的方法,可进行连续、全天候的大范围洪涝灾情监测.2011、2016年由其他卫星获得的洪涝水体信息表明:风云卫星的洪涝水体监测精度可达90％以上,甚至优于EOS卫星的MODIS和NOAA卫星的AVHRR的精度.近年来,风云卫星在国内外洪涝灾害等重大灾害监测评估中发挥了重要作用,改变了业务上以国外卫星资料为主进行洪涝灾害监测的局面,同时也提升了FY-3卫星在国际上的地位.展望了我国风云卫星在洪涝监测中的发展方向,指出随着风云卫星遥感技术的不断发展,洪涝灾害监测评估精度将会提高,为洪涝灾害防灾减灾提供更科学准确的决策依据.【期刊名称】《上海航天》【年(卷),期】2017(034)004【总页数】6页(P73-78)【关键词】风云三号卫星;中分辨率成像仪(MERSI);可见光红外扫描辐射计(VIRR);微波成像仪(MWRI);洪涝灾害监测;最大淹没面积;淹没时间;微波指数【作者】郑伟;刘诚【作者单位】中国气象局国家卫星气象中心,北京100081;中国气象局国家卫星气象中心,北京100081【正文语种】中文【中图分类】TP79;P407气象卫星具有观测频次高、成像范围广等特点，可在洪涝灾害监测评估中发挥重要作用。

FY-3卫星是我国现阶段气象卫星观测水平的代表，共搭载了观测仪器11种，包括最高空间分辨率250 m的中分辨率成像仪(MERSI)，分辨率1 km的可见光红外扫描辐射计(VIRR)和微波成像仪(MWRI)等，可进行全球、全天候、三维立体定量遥感，已跻身于国际先进极轨气象卫星行列。

风云三号（FY-3A）参数卫星轨道：近极地太阳同步轨道轨道高度：836.4千米倾角：98.753度周期：101.496分发射时间：2008.5.27，中国太原装载的仪器（共11台）：10通道扫描辐射计20通道红外分光计20通道中分辨率成像光谱仪臭氧垂直探测仪臭氧总量探测仪太阳辐照度监测仪4通道微波温度探测辐射计5通道微波湿度计微波成像仪地球辐射探测仪各仪器参数（摘自/newsite/NSMC/Channels/100097.html）MODISMODIS是当前世界上新一代“图谱合一”的光学遥感仪器，有36个离散光谱波段，光谱范围宽，从0.4微米（可见光）到14.4微米（热红外）全光谱覆盖。

主要搭载在美国的EOS 系列卫星上。

这里主要介绍Terra卫星及Aqua卫星。

Terra卫星参数卫星轨道：太阳同步轨道轨道高度：705千米周期：98.8分发射时间：1999.12.18回归周期：16天传感器：中分辨率成像光谱仪(MODIS)多角度成像光谱辐射计(MISR)云和地球辐射能量系统(CERES)对流层污染探测装置(MOPITT)空间热辐射反辐射计(ASTER)Modis 参数：各谱段参数说明：1-19波段单位为nm；20-36波段单位为µmNOAA/AVHRR美国NOAA极轨卫星从1970年12月第一颗发射以来，近40年连续发射了18颗，最新的NOAA-19也将在2009年上半年发射升空。

NOAA卫星共经历了5代，目前使用较多的为第五代NOAA卫星，包括NOAA-15—NOAA-18；作为备用的第四代星，包括NOAA-9—NOAA-14。

NOAA携带的探测仪器主要有高分辨率辐射计（AVHRR/3)和泰罗斯垂直分布探测仪（TOVS).。

杨军等：中国新一代极轨气象卫星——风云三号大气探测仪器产品主要用于数值天气预报同化分析和预报，国内外均有相关研究（Ｇａｄｄ，ｅｔａｌ，１９９５；潘宁等，２００３）。

ＦＹ．３Ａ大气探测资料，例如红外分光计、微波温度计、微波湿度计光谱通道辐射率在数值天气预报模式同化中的初步试验结果表明，不仅在南半球有正效应，而且在北半球也有较明显效果，分析表明ＦＹ一３Ａ在数值预报模式中的应用效果与国外同类仪器相当。

图２一图６是首次上星仪器获取的资料及用该仪器资料反演的结果。

其中，图２是ＦＹ．３Ａ２００８年７月１９日中分辨率光谱成像仪可见光通道４ｋｍ分辨率的全球影像镶嵌图，图中云系和地表清楚可辨。

从６月４日中分辨率光谱成像仪可见光通道２５０ｍ分辨率数据监测到加拿大北部班克斯、梅尔维尔等多岛地区的冰、雪覆盖分布（图３ａ）可见，受气候影响海冰开裂和消融；陆面上有结冰和积雪，深蓝色为海水，岛屿之间是海冰覆盖；图３ａ右下方浅蓝色可能是较薄的海冰；尽管有冰雪覆盖，但水陆交界仍可辩。

为便于分析，另附卫星监测区的地理位置（图３ｂ）。

图４是２００８年８月２２日１１时（北京时）微波湿度计水汽吸收带１５０ＧＨｚ窗区通道亮度温度图像，图中蓝色表示强对流云区，由于降水对微波产生散射，使亮度温度降低，图４中下方蓝色区域是台风“鹦鹉”。

图５ａ是红外分光计亮度温度图像，２０。

Ｎ以南蓝色区是台风“黑格比”，深蓝色表示强对流；图５ｂ是利用台风“黑格比”空气较干和较湿区红外分光计、微波温度计和微波湿度计资料组合反演得到的大气温度廓线（绿色和灰色曲线）和Ｔ２１３（蓝色和红色曲线）相近地点和时间分析结果的比较，可以看出两者一致性较好。

图６是利用７月２３日臭氧垂直探测仪资料反演的自地面到高空各气压层的臭氧分布曲线，经与国外同类仪器反演结果比，两者比较接近。

图２２００８年７月１９日ＦＹ一３Ａ中分辨率光谱成像仪可见光全球影像镶嵌图Ｆｉｇ．２ＡｇｌｏｂａｌｉｍａｇｅｍｏｓａｉｃｆｒｏｍＭＥＲＳＩｖｉｓｉｂｌｅｃｈａｎｎｅｌｄａｔａｏｎ１９Ｊｕｌｙ２００８图３２００８年６月４日中分辨率光谱成像仪可见光２５０ＩＴ／．地面分辨率资料监测加拿大北部岛屿冰雪覆盖和融化分布（ａ）与其相对应的冰雪监测区域（ｂ）Ｆｉｇ．３（ａ）ＴｈｅｉｃｅａｎｄｓｎｏｗｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｏｖｅｒｔｈｅｉｓｌａｎｄｉｎｔｈｅｎｏｒｔｈｅｒｎｐａｒｔｏｆＣａｎａｄａｏｂｓｅｒｖｅｄｂｙＭＥＲＳＩｖｉｓｉｂｌｅｃｈａｎｎｅｌｗｉｔｈａｓｐａｃｉａｌｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎｏｆ２５０ｍｏｎ１９Ｊｕｎｅ２００８．（ｂ）ＴｈｅＭＥＲＳＩｏｂｓｅｒｖａｔｉｏｎｒｅｇｉｏｎ５０８ＡｃｔａＭｅｔｅｏｒｏｌｏｇｉｃａＳｉｎｉｃａ气象学报２００９，６７（４）图４２００８年８月２２日１１时（北京时）微波湿度计１５０ＧＨｚ窗区通道亮度温度图像（台风“鹦鹉”）。

浅析FY3/VIRR数据火情遥感监测模型引言由于受气候异常、高温和干旱以及人类活动的影响，尤其是环境破坏导致温室效应、臭氧空洞，使得近年来我国乃至全世界范围内森林火灾频发，造成了重大的经济损失和严重的环境破坏，由于林火常常发生在地理分散，位置偏僻的地方，发生之初往往很难发现，如何及时快速的监测其发生，对于救火队员及时扑救具有重要意义，同时也可大大降低其产生的破坏和损失。

遥感以其时间分辨率高、覆盖范围广、成本低而深受广大科研人员和专业人员的青睐。

风云三号（FY-3）卫星是我国第二代极軌气象卫星，可以对全球天气和环境实现全天候、三维、定量、多光谱遥感，为灾害和环境的遥感监测提供了更为有效的手段。

黑龙江作为我国的主要林区，对林火的监测有着迫切的要求。

本文正是利用现有的FY3遥感资料，对森林火灾进行监测和分析，低成本，高效率，直观准确的对火情进行监测，同时灾害发生后形成分析与评估。

为防灾减灾决策提供科学依据，具有十分重要的意义。

1 VIRR 数据特点VIRR为可见光扫描辐射计，是我国第二代极轨气象卫星-FY-3所携带的探测仪器，扫描范围±55.4o，地面分辨率1.1km。

主要用于云监测全球云量、判识云的高度类型和相态、探测海洋表面温度、监测植被生长状况和类型、监测高温火点、判识地表积雪覆盖、探测海洋水色等领域。

10个光谱通道，其中包括4个可见光通道、3个热红外通道、2个短波红外和1个近红外通道。

2 研究区域黑龙江省是林业大省，有林地面积为2007万hm2，森林覆盖率为43.6%左右，是我国主要的林业基地之一。

森林是宝贵的经济资源，也是构成生态环境的重要因子。

林火监测在森林保护工作中占有重要地位。

过去的森林火情监测手段观测范围和频次有限，它们的作用就显得单薄[1]。

多年来，由于气象条件多变和人类活动影响，森林火灾时常发生，著名的87.5.6大火、2003年黑河大火、2005年呼玛大火都使宝贵的林业资源付之一炬[2]。

风云卫星数据和产品应用手册第1章概述1.1 FY-3A卫星概况风云三号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 主要技术指标1.2.1 卫星轨道⑴轨道类型：近极地太阳同步轨道⑵轨道标称高度：831公里⑶轨道倾角：98.81°⑷入轨精度：半长轴偏差： |Δa|≤5公里轨道倾角偏差：|Δi|≤0.1°轨道偏心率≤0.003⑸标称轨道回归周期为5.79天⑹轨道保持偏心率：≤0.00013⑺交点地方时漂移：2年小于15分钟⑻卫星发射窗口：降交点地方时10:051.2.2 卫星姿态⑴姿态稳定方式：三轴稳定⑵三轴指向精度：≤0.3°⑶三轴测量精度：≤0.05°⑷三轴姿态稳定度：≤4×10-3 °/s1.2.3 太阳帆板对日定向跟踪1.2.4 星上记时⑴记时方式：J2000日计数和日毫秒计数⑵记时单位：1毫秒⑶时间精度(星地总精度):小于20毫秒1.2.5 遥感探测仪器性能指标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)。

第49卷第2期 2021年4月气象科技M E T E O R O L O G I C A L S C I E N C E A N D T E C H N O L O G YVol. 49，No. 2A pr.2021风云三号D星的中分辨率光谱成像仪的轨道间数据融合技术鄢俊洁王燕婷(中国气象局北京华云星地通科技冇限公司.北京100081)摘要FY-3D极轨卫星搭载的中分辨率光谱成像仪MERS丨载荷具有最高分辨率达250 M的可见光遥感图像.包含了丰富的植被、山区等地表信息。

风云三号卫星对遥感应监测等具有重要作用。

但是作为极轨卫星，每间隔102 m i n植盖一轨数据，由于每轨数据的卫星天顶角、太阳高度角等条件存在差异，再加上风云三号是星上实时定标，每条轨道也存在定标上的差异，因此在全球拼图时不同轨道反射率数据亮度差异明M.有很明显的缝隙.再加上云的移动和变化，因此不同轨道间的云数据也明®出现断层，从而影响整个MKRSI-I丨全球数据的应用.尤其在植被监测、城市热岛监测的应用上更是影响精度。

本文以风云三号D星业务系统的全球拼图浏览系统为T.作平台，创新提出了基于一定优选算法.利用卫星天顶角进行轨道间数据融合的技术.设计和开发了相应的工程化模块，来消除轨道间数据差异，业务实践证明，该技术效果明®，可显著提高后续M ERS1-I I载荷的遥感产品应用。

关键词风云三号D星；卫星天顶角；太阳高度角；标定；数据融合中图分类号：P412 D O l:10. 19517/j. 1671-6345. 20200112 文献标识码：A引言风云三号D星（F Y-3D)是我国第二代极轨气象卫星，于2017年11月16日在太原卫星中心成功发射。

其中的中分辨率光谱成像仪（M E R S I-II〉是 F Y-3D最主要的光学成像仪器，不仅能为气象服务，还可以在遥感领域中广泛应用，如为全球生态环境、灾害监测和气候评估等提供观测方案w]。

FY-3卫星DVB-S广播分发资料数据格式中国气象局国家卫星气象中心2008年12月前言为充分发挥FY-3A卫星的作用与应用效益，按照中国气象局监测网络司要求，国家卫星气象中心将FY-3A卫星资料发送到国家气象信息中心，并由国家气象信息中心通过DVB-S广播系统对全国气象部门广播分发FY-3A卫星资料。

由于国家气象信息中心每天提供给FY-3A卫星资料的广播总量为4GB，不能满足FY-3A卫星资料的广播总量要求，因此，根据DVB-S数据广播目前实际分发能力，在原分发技术方案的基础上，提出FY-3A星第一阶段产品分发方式。

具体方式如下：（1）DVB-S广播分发资料为中国及周边地区高时效一级产品（2）数据包括：VIRR HRPT L1数据、MERSI MPT L1数据（250M）、MERSI MPT L1数据（1公里）、MWTS HRPT L1数据、MWHS HRPT L1数据。

（3）每天仅传送（2）中仪器（即卫星直接广播的HRPT数据）白天（降轨）数据资料。

（4）原则为每弧段数据接收完毕后即时处理，即时发送。

（5）每天总数据量控制在4GB以下。

具体优先级如下：每日VIRR、MWTS、MWHS仪器数据保证分发；其余传输余量用于尽可能多地传送MERSI的1公里和250M分辨率5分钟块的数据；如当天数据未能广播完，递延到次日发送，直到把一日全国数据全部传输完毕后，再发送新一天的数据。

按照新的广播分发技术方案，特制定第一阶段广播分发资料的数据格式。

随着资料的增加，继续修改增加本数据格式。

联系方式：国家卫星气象中心数据服务室咸迪68409978Xiandi@孙安来68407408Sunal@编者第1章概述51.1 FY-3A卫星简况51.2主要技术指标51.2.1卫星轨道51.2.2卫星姿态51.2.3太阳帆板对日定向跟踪61.2.4星上记时61.2.5遥感探测仪器6第2章术语和缩略语9第3章HDF说明133.1 HDF简介133.2 HDF库介绍133.3 HDF的6种基本数据类型133.4 HDF文件的3层交互15第4章FY-3卫星数据HDF格式规范174.1 FY-3卫星数据文件中使用的HDF对象174.1.1文件（全局）属性174.1.2科学数据集（SDS）174.1.3虚拟数据(Vdata)18第5章FY-31级数据格式说明205.1 FY-3A扫描辐射计L1级数据格式说明205.1.1 FY3A扫描辐射计L1数据205.1.1.1 数据简况205.1.1.2 数据基本信息205.1.2 L1数据规格215.1.2.1 结构特性215.2 FY-3A扫描辐射计L1级（OBC）数据格式说明295.2.1 FY3A扫描辐射计L1 OBC数据305.2.1.1 数据简况305.2.1.2 数据基本信息305.2.2 L1 OBC数据规格305.2.2.1 结构特性305.3 FY-3A中分辨率光谱成像仪L1级数据信息格式说明（250M）425.3.1 FY-3A中分辨率光谱成像仪L1数据（250m）425.3.1.1 数据简况425.3.1.2 数据基本信息435.3.2 L1数据规格435.3.2.1 结构特性435.4 FY-3A中分辨率光谱成像仪L1级数据信息格式说明（1000M）485.4.1 FY-3A中分辨率光谱成像仪L1数据（1000m）485.4.1.1 数据简况485.4.1.2 数据基本信息485.4.2 L1级数据规格495.4.2.1 结构特性495.5 FY-3A中分辨率光谱成像仪L1级数据信息格式说明（OBC）575.5.1 FY-3A中分辨率光谱成像仪L1数据（OBC）575.5.1.1 数据简况575.5.1.2 数据基本信息575.5.2 L1数据规格585.5.2.1 结构特性585.6 FY-3A微波温度计L1级数据信息格式说明665.6.1 FY-3A微波温度计L1级数据665.6.1.1 数据简况665.6.1.2 数据基本信息675.6.2 L1级数据规格675.6.2.1 结构特性675.7 FY-3A微波湿度计L1级数据信息格式说明825.7.1 FY-3A微波湿度计L1数据825.7.1.1 数据简况825.7.1.2 数据基本信息825.7.2 L1数据规格835.7.2.1 结构特性83第1章概述1.1 FY-3A卫星简况风云三号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。