风云三号B星（FY-3B）中分辨率光谱成像仪（MERSI）可见光星上定标（VOC）系统辐射性能随时间衰减变化，使其难以用于MERSI的在轨绝对辐射定标。本文提出一种确定VOC辐射性能衰减变化的新方法，该方法在探究太阳光定标时机与太阳天顶角和方位角依赖关系的基础上，分析MERSI相对辐射响应衰减变化的趋势；利用高质量的MODIS数据构建大气层顶双向反射分布函数模型，对MERSI约10年的在轨有效数据进行交叉定标处理，获取MERSI绝对辐射响应衰减变化趋势；将二者归一化后的差值作为VOC系统辐射性能的衰减变化值。结果表明：VOC系统辐射性能在发射初期衰减率较大，后期衰减趋势趋于平稳，且衰减率与波长相关；在发射初期，短波波长（<500 nm）处的最大年衰减率达到了49.51%，长波波长（800~1000 nm）处的衰减率相对较小，最大年衰减率均小于26%；在发射后期，除412 nm外（衰减率为1.91%），其余波长处年衰减率均小于0.64%。自仪器发射以来，基于本方法获得的VOC衰减数据与VOC监视数据之间的百分误差均小于15%。本文提出的VOC系统稳定性分析方法可为实现MERSI星上绝对辐射定标提供重要的参考。

FY_3D卫星中分辨率成像仪（MERSI-II型）自发射以来，主要应用在气象观测、环境监测、防灾减灾等方面。FY_3D卫星过境时的观测角度会影响定标精度，基于此，提出一种基于双向反射分布函数（BRDF）模型的场地定标方法。2022年7月在敦煌校正场开展星地同步测量实验，并利用2020年7组不同时刻的无人机多角度观测数据基于6种核函数组合方式建立42种BRDF模型。针对不同观测角度下的FY_3D影像，对构建的BRDF模型进行适用性分析。并计算基于BRDF模型传感器各波段的表观反射率与卫星实测的表观反射率相对偏差。结果显示：敦煌场地BRDF模型校正地表反射率时会受卫星观测角度影响，不同模型校正地表反射率之间的差异，受时间及太阳角度的影响不超过1%，受不同核函数组合方式的影响不超过3%。FY_3D MERSI-II型2021年B1~B12波段模型计算的与卫星观测的表观反射率平均相对偏差均小于5.22%，2022年B1、B2波段模型计算的与卫星观测的表观反射率平均相对偏差超过8%，其余波段均小于5.74%。

目前遥感林火监测主要侧重极轨卫星火点探测精度, 而基于多源遥感影像进行火点、 烟雾特征等综合火场信息遥感监测识别研究较少。 以云南省安宁市2020年5月9日森林火灾为研究对象, 基于高分六号卫星宽幅(GF-6 WFV)数据和风云三号D极轨气象卫星中分辨率光谱仪(FY-3D MERSI)数据进行火场烟雾、 火烧迹地提取及火点判识。 首先根据GF-6 WFV影像, 选取6种光谱特征指数, 以最大似然法、 支持向量机分类法及随机森林分类法, 识别火场烟雾和火烧迹地, 并进行精度评价; 然后, 基于1 km的FY-3D MERSI中红外通道数据, 对潜在火点识别算法进行改进, 根据FY-3C VIRR和MODIS火点探测基本原理, 利用动态阈值和上下文检测法识别火点, 再结合250m分辨率的远红外通道优化识别结果。 最后结合两种数据提取的烟雾、 火点及火烧迹地信息, 探讨分析GF-6 WFV与FY-3D MERSI对于林火的监测能力。 结果表明: 通过5种特征指数及GF-6 WVF数据的8个波段, 能有效识别出烟雾及火烧迹地, 3种分类方法中随机森林分类效果最佳, 总体分类精度和Kappa系数为97.20%和0.955; 改进后的FY-3D MERSI数据火点识别算法, 能有效提高火点识别的准确率; 将中红外通道与远红外通道相结合探测火点, 能使火点识别能力由千米级提高至百米级; 综合GF-6 WFV及FY-3D MERSI数据可有效提取火场的烟雾、 火烧迹地及火点信息。 利用多源数据, 可多方位进行林火监测预警, 对于提高卫星遥感林火监测能力具有重要意义。

辐射传递链路的偏振灵敏度会影响中分辨率光谱成像仪(MERSI)遥感观测数据的精度及其后续应用,故需要对其偏振灵敏度进行反演、分析及定量去除以提高辐射定标的精度。针对在轨后的MERSI,选择洋面场景这一偏振度较大的区域,通过对卫星观测数据和环境数据进行预处理,基于海洋表面三维波浪斜坡的概率密度模型和菲涅耳反射定律来描述海表辐射状态,利用6SV辐射传输模拟工具来分析大气对偏振辐射状态的影响,将其与海表辐射状态耦合可得到大气顶偏振辐射状态,实现了对MERSI偏振辐射特性的反演。实验分析了MERSI在特定波段的偏振辐射特性,发现其偏振度随着卫星天顶角的变化呈现不对称分布,反射率误差随着卫星天顶角及偏振度的变化基本比较稳定;分析了MERSI在不同观测几何、风速风向下偏振敏感性的变化规律。

为促进MERSI II数据在海洋上的应用,采用目前水色遥感主流传感器中的可见光红外光学成像遥感仪器(VIIRS)作为参照,从信噪比(SNR)等方面对MERSI II数据质量进行了初步评估。结果显示:MERSI II的信噪比在可见光波段高于300,最大可达到900,满足水体监测要求;在可见光波段及近红外波段略低于VIIRS,在短波红外波段与VIIRS信噪比相差不大;经辐射定标后的MERSI II各波段大气层顶反射率数据与VIIRS数据具有较好的一致性,其决定系数(R²)均高于0.5,其中蓝光波段R²可达0.9以上,平均绝对百分比误差(E_MAPE)小于30%。西太平洋区域670~865 nm波段R²约为0.5,E_MAPE在5%~15%;中国近岸海域670 ~865 nm波段R²可达0.8,E_MAPE在7%~24%。经简单线性拟合后,MERSI II大气层顶反射率数据与VIIRS数据更加接近,可见光波段的E_MAPE降至8%,其中,蓝光波段降至3%。上述结果表明,MERSI II数据质量与VIIRS具有可比性,可用于海洋遥感应用。

信号串扰会对焦平面通道的观测图像产生显著的条纹影响。基于地、月观测数据,对FY-3D核心载荷中分辨率成像光谱仪(MERSI-II)所有通道的串扰效应进行在轨检测并开展了初步的订正实验。检测发现,MERSI-II部分焦平面存在显著的通道信号串扰现象,其中短波红外焦平面通道5,6以及中长波红外焦平面通道20,21,22,23最为显著,分别表现为探元间串扰、通道间串扰两种特征。基于月球点光源成像特性,采用线性近似订正算法计算了串扰系数,并以通道20为例对订正算法进行了初步验证。结果表明,串扰订正可有效移除月球图像的串扰信号并能够显著改善地球观测图像的条纹现象,说明算法具有很好的适用性。

为了实现星载成像仪的月球绝对辐射定标, 在轨对月观测数据的预处理环节需要完成两方面的任务: 一是从全部的冷空视场数据中, 准确判识出月亮进入冷空视场的时刻; 二是将对月观测原始计数值换算为全圆盘辐照度, 以便与月球辐射模型比较。具体到中分辨率光谱成像仪(MERSI), 本文从MERSI观测模式出发构建出月亮进入冷空视场的阈值判识模型。根据MERSI对月观测的成像几何和定标公式, 分别以单探元多帧扫描图像和多探元单帧扫描图像为基础, 构建出月球全圆盘辐照度算法。结果显示, 阈值判识模型可以实现从平均约30 d的观测数据中, 准确标记出约1 min的月亮图像数据。两种计算辐照度的方法得到的辐照度平均差异约0.9%。所提方法可以将原始的对月观测数据计算为辐照度值, 为进一步的绝对辐射定标及误差分析提供基础, 同时, 也可以为类似的成像遥感器的月亮定标工作提供参考。

采用波长插值和时空匹配的方法,对气溶胶自动观测网(aerosol robotic network, AERONET)和风云三号卫星中分辨率光谱成像仪(FY-3A/MERSI) 气溶胶光学厚度(aerosol optical depth, AOD)产品进行匹配,并进一步使用AERONET AOD数据对北京以及周围地区的FY-3A/MERSI AOD产品精 度进行验证分析。实验结果表明: (1)FY-3A AOD与AERONET AOD具有较高的相关性(R=0.733),总体偏低于AERONET AOD(bias=－0.012); (2)下垫面植被覆盖度越高, FY-3A AOD反演精度越高;气溶胶浓度较低精度越高,反之反演精度越低；并且在春冬季节的反演精度高 于夏秋季节。此结论可为北方地区的FY-3A/MERSI气溶胶产品使用提供参考。

风云三号卫星MERSI影像的空间分辨率达到250 m, 不仅可以长期宏观监测海冰整体分布变化, 而且能够观测分析破碎冰块的面积、圆度等细节形态特征.从海冰光谱特征和冰块灰度分布特征出发, 给出MERSI影像提取海冰整体分布参数和冰块形态参数方法, 包括海冰识别、冰块分离提取以及海冰参数提取, 利用这些方法成功提取了2014年夏季弗拉姆海峡海冰边缘区的海冰细节信息.给出的方法可为研究分析北极海冰变化及海气相互作用提供方法支持和信息保障.