风云卫星数据和产品应用手册

1风云卫星数据和产品应用手册2第1章概述1.1FY-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°/s31.2.3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、97%(反射率)CH6、1010%(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(μm)噪声等效反射率ρ(%)噪声等效温差(300k)动态范围(ρ或k)10.58-0.680.1%0-100%20.84-0.890.1%0-100%33.55-3.930.4k180-350k410.3-11.30.2k180-330k511.5-12.50.2k180-330k61.55-1.640.15%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%41.2.5.2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-CH247%，争取6%)(CH25-CH2610%，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(μm)半功率带宽(cm-1)主要吸收气体成份最高温度(K)NEΔN(mW/m2.sr.cm-1)贡献最大层(hPa)123456766968069070371673374914.9514.7114.4914.2213.9713.6413.353101216161616CO2CO2CO2CO2CO2CO2/H2OCO2/H2O2802652502602752903004.000.800.600.350.320.360.3030601004006008009005880212.4730大气窗区3300.20地表990011.1135大气窗区3300.15地表1010309.7125O32800.20251113457.4350H2O3300.238001213136515337.336.524055H2OH2O2852750.300.307005001415161721882210223522454.574.524.474.4523232323N2ON2OCO2/N2OCO2/N2O3102902802660.010.010.010.0110009507004001823884.1925CO23200.01大气1920251526603.983.7635100大气窗区大气窗区3403400.010.002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/每条扫描线扫描步进角6.9°6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)NEΔT(k)天线波束效率(%)动态范围(K)定标精度（不含NEΔT）(K)150.30窗区180±10%0.55＞903-3401.2253.596±0.115O2（2×170）±10%0.4＞903-3401.2354.94O2400±10%0.4＞903-3401.2457.290O2330±10%0.4＞903-3401.21.2.5.4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7参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NEΔT)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)NEΔT(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3-3402150(H)窗区1000±10%1.150≥93%双边带3-3403183.31±1H2O500±10%1.230≥95%双边带3-3404183.31±3H2O1000±10%1.130≥95%双边带3-3405183.31±7H2O2000±10%1.230≥95%双边带3-3401.2.5.5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1IFOV（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：CH1-4，6-14：7%(反射率)CH15-20：10%(反射率)8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ρ(%)、温差(300K)动态范围(最大反射率ρ、最大温度K)10.4700.052500.45100%20.5500.052500.4100%30.6500.052500.4100%40.8650.052500.45100%511.252.52500.54K330k60.4120.0210000.180%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)0.61.01.01.02.0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比特主波束效率≥90%地面分辨率≤(km×km)51×8530×5027×4518×309×159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±0.051+0.2，-02273.62±0.051+0.2，-03283.10±0.051+0.2，-04287.70±0.051+0.2，-05