快速准确获取水稻种植分布对于制定区域农业生产政策、 保护区域农业稳定具有科学意义。 以风云系列为代表的卫星资料在农业遥感方面已得到了广泛使用， 但目前鲜有基于国产风云遥感数据反演水稻种植空间分布的研究。 为快速准确获取水稻种植分布， 挖掘风云遥感资料在反演水稻种植信息领域的数据价值， 以盘锦市作为实验区域， 开展基于FY-3 MERSI卫星资料的水稻种植空间分布反演。 利用5景2019年研究区域水稻生育期风云三号中分辨率MERSI（Medium Resolution Spectral Imager）光谱成像仪数据计算归一化植被指数（NDVI)、 归一化水体指数（NDWI)、 两者之间的差值(NDWI-NDVI)及比值植被指数(RVI)， 对盘锦市水稻以及其他地物类型（建筑用地、 水体、 自然植被、 天然湿地和旱地）感兴趣区域进行植被指数时序分析， 利用NDVI、 NDWI、 RVI和NDWI-NDVI时间序列曲线确定最佳识别模式及其阈值， 发展水稻种植空间分布遥感反演算法。 首先根据水稻移栽期NDWI-NDVI>-0.14和抽穗期NDWI-NDVI<-0.4对水稻种植分布进行粗提取， 在此基础上依据水稻与其他地物类型NDVI、 NDWI和RVI曲线特征差异对其他地物类型进行掩膜， 得到2019年研究区域水稻种植空间分布。 基于实地调查数据对研究区域水稻种植空间分布反演结果开展验证评价， 总体精度为75%。 基于目视解译的水稻空间分布数据开展验证评价， 总体精度、 制图精度以及用户精度均达到了80%以上， Kappa值为0.61。 研究区域2019年水稻面积为116 618.75 hm2， 与2019年盘锦市统计年鉴公布数据基本一致。 研究表明， 基于风云三号卫星资料反演水稻种植空间分布能够满足区域农作物种植分布遥感监测的要求， FY-3 MERSI遥感数据在农作物种植空间分布提取中具有应用价值。 该研究丰富了农作物种植分布监测的遥感数据源， 对于深入风云卫星资料的实际应用具有重要科学意义。

在轨辐射定标是极轨气象卫星光谱成像仪定标的重要组成部分，是实现高定量化遥感的重要技术手段。星上定标器以太阳作为长期稳定的参考光源，以定标器漫透射板作为基准传递媒介，漫透射板的标定精度直接决定了星上定标精度。根据风云三号E星轨道特点和光谱成像仪工作模式，星上定标器采用了漫透射板这一特殊形式。针对星上定标器的高精度性能测试技术开展研究，提出了一种基于标准光谱仪的外场漫透射板标定方法，以解决漫透射板双向透射分布函数（BTDF）所需的大口径、高亮度均匀测试光源以及高精度自动控制覆盖测试角度矩阵等标定难题。所提方法以外场太阳作为参考光源，标准光谱仪作溯源传递，秒级高精度自动跟踪转台作角度变换，获得漫透射板的BTDF。结果表明，该方法能获得准确的漫透射板BTDF，标定精度优于2.5%，满足星上定标器的在轨定标精度要求。仪器在轨测试阶段的星上定标系数与同类载荷交叉定标的偏差优于2%。

干涉式红外探测仪(GIIRS)是我国地球静止轨道气象卫星风云四号B星的主要载荷,可观测大气上行红外高光谱辐射,因此可应用于大气温湿度廓线反演和数值天气预报模型同化。为了预测GIIRS在发射后的工作性能,于发射前在地面试验室热真空环境中采用黑体定标试验的方法,对仪器辐射性能进行了测试,测试的性能包括仪器灵敏度、辐射定标精度和动态观测范围。其中,长波红外通道的噪声等效辐射方差低于0.5 mW/(m ²·sr·cm ^-1),中波红外通道的噪声等效辐射方差低于0.1 mW/(m ²·sr·cm ^-1),两者均达到灵敏度设计指标。在辐射定标方面,经过非线性校正,长波光谱的平均定标偏差从1 K减小到0.2 K,且在220~315 K观测范围内达到0.7 K的设计指标;仪器在中波通道观测低温目标时受噪声影响较大,但在260~315 K的动态范围内,定标偏差也能够达到0.7 K的指标要求。

云污染容易造成星基红外高光谱观测精度下降，导致大量观测信息损失。针对有云情况下的干涉式大气垂直探测仪（FY-4A/GIIRS）的观测数据，提出一种云上温度廓线反演方法。利用辐射传输模型分别开展晴空和有云情况下的观测亮温模拟实验，统计分析不同通道的模拟亮温变化特征，根据云顶气压确定通道优选方案，通过神经网络算法实现云上的温度廓线反演，温度廓线反演的精度评估采用ERA5再分析数据作为参照标准。实验结果表明均方根误差（RMSE）整体优于1.5 K，反演的温度廓线具有较高的精度，有效地提高了FY-4A/GIIRS在云污染情况下的观测资料使用率。

标称网格计算将地球给定区域投影变换成标称图像,是静止轨道卫星图像定位与配准的关键技术。分析了以风云四号(FY-4A)、Himawari-8、MTG、Electro-L等卫星为代表的气象卫星协调组(CGMS)规范和以GOES-R为代表的两种标称网格定义,对两种标称网格的计算过程进行了详细推导,并总结了CGMS规范和GOES-R标称网格的异同。结果表明,CGMS规范沿用了自旋卫星扫描成像方式,GOES-R标称网格基于“先南北后东西”双扫描镜高级基线成像仪(ABI)真实入射光路设计。两种标称网格都是在卫星空间直角坐标系中定义的,尽管计算方法不同,但可相互转换。进一步以FY-4A卫星观测数据为例,给出了由CGMS规范标称图像计算GOES-R标称图像的详细过程,变换后的图像与由GOES-R方式计算的海岸线套合得很好。FY-4A先进静止轨道成像仪的扫描角和步进角与GOES-R的相比,两者差分别为10 ^-16 μrad和10 ^-17 μrad数量级,表明GOES-R标称网格是从ABI的光机结构出发定义的。为方便用户使用,并保证与全球规范的一致性,FY-4A L1产品目前采用国际上普遍接受的CGMS LRIT/HRIT全球规范中定义的标准投影。

根据沙尘粒子的辐射传输特性和空间分布特征，利用气象卫星资料能够有效监测沙尘天气发生的时间、范围和强度等，并可计算出相关的定量信息。监测方法一般包括基于卫星波段特征的监测方法和基于卫星云图目视解译的监测方法。利用卫星监测分析与遥感应用系统(Satellite Monitoring Analysis Remote-sensing Toolkit, SMART)的沙尘监测模块可以对沙尘监测结果进行年度统计。统计数据显示，沙尘天气高发区域有三个，即新疆地区，内蒙古西部、河西走廊地区，以及内蒙古中东部、东北、华北地区; 2007年、2010年、2012年和2015年的卫星监测沙尘累计覆盖面积较大，达到500万平方公里以上。新一代静止气象卫星——FY-4A卫星在沙尘监测方面突显出了巨大潜力，这将有利于沙尘天气的云图目视解译。

第二代地球静止轨道(GEO)气象卫星用于定量化气象预报, 中国已经成功研制出该卫星。卫星上扫描辐射计的探测波段从第一代风云二号的四个增加到现在的十四个, 十四个波段中有八个是红外波段, 覆盖了短波到甚长波的红外波段。这八个红外波段由三个组件来实现, 分别是短波双波段组件(MS-IR), 水汽双波段组件(WV-IR)和长波四波段组件(LW-IR)。 MS-IR组件内包含两个8×1 光伏型的MCT探测器芯片, 及相对应的两个用于光电输出的电压信号转换和放大的CMOS低温放大器。 WV-IR包含两个4×1 MCT探测器芯片。 LW-IR包含两个4×1和一个4×2 MCT探测器芯片。这些组件具有较高的电学和光学特性, 如MS-IR 的D*可达1×1012 cmHz1/2 W-1。 WV-IR的 D*优于8×1010 cm·Hz1/2 W-1。这八个波段的响应谱均实现了定量化控制, 即响应谱控制在给定的内部和外部限制边内。对组件进行了狭缝扫描测试, 结果表明组件内部没有明显的光学串扰。没两个波段间的配准精度优于0.01 mm。文中描述了这些组件的结构以及达到的性能, 如电性能, 芯片配准, 光学串扰和光谱响应。

为了满足定量遥感对红外探测仪器定标精度监测的需求，采用风云三号气象卫星红外分光计(IRAS)与国际基准红外高光谱探测仪器进行交叉比对的方法，建立了FY-3C气象卫星红外分光计与高光谱仪器IASI的在轨交叉定标精度监测系统.通过对2014年一年的IRAS观测数据的定标精度监测和分析，结果显示，IRAS与IASI的相关系数均在0.98以上，通道1和18的定标偏差最大，分别为-3.7 K和2.1 K，通道9和16也有超过1K的偏差，其他通道的平均偏差均在1 K以内.地表观测通道8、9、18、19、20由于受卫星观测时空变化频繁的影响偏差标准差较大，在1.5～3 K左右，其他通道观测误差稳定性较好，均在1.5 K以内.通道2、3、4，10～13的定标偏差随目标亮温变化趋势不明显，通道14～20定标偏差随目标亮温变化趋势最强，最低和最高目标亮温对应的定标偏差之间的差别最大可达到5 K.定标偏差的时间序列分析表明大部分通道的定标偏差在一年的时间内保持稳定，变化幅度不超过0.3 K；通道15、19、20的定标偏差变化幅度约为1 K，通道1、14、16、17、18定标偏差一年的变化范围达到2～4 K.总之，在轨交叉定标精度监测系统为实时监测定标精度的变化提供了有效工具，为诊断仪器性能和改进定标方案提供了参考依据.

综述了国际上美国、德国、俄罗斯的典型红外遥感亮度温度标准装置的研究现状,着重介绍了由中国计量科学研究院研制的用于风云卫星红外载荷黑体定标的红外遥感亮度温度国家计量标准装置(VRTSF).给出了VRTSF的设计方案,描述了它的结构和光路.设计了满足风云卫星红外载荷定标黑体工作环境的真空低背景实验舱,建立了满足量值溯源需求的标准黑体辐射源作为量值标准器.标准变温黑体辐射源的温度覆盖190 K~340 K,口径为30 mm,空腔发射率为0.999 9,温度不确定度优于50 mK@300 K/10 μm(k=2).该装置的光谱为(1-1 000)μm,光谱分辨率为0.2 cm-1,可满足多种红外载荷的定标需求.该装置具有高温度不确定度水平、高光谱分辨率和扩展性强等特点,如未来该装置温度覆盖至(100-500)K,将会满足大部分红外载荷量值的溯源需求.

利用FY-2E静止气象卫星可见光近红外和FY-3B极轨气象卫星微波资料, 结合地面观测资料, 基于陆表能量平衡算法(Surface Energy Balance System, SEBS), 反演了藏北高原地表净辐射、土壤热通量、感热及潜热通量的空间日变化过程.利用那曲高寒气候环境观测站观测资料对结果进行了有效性验证, 潜热通量的均方根误差为28.22W·m-2.此外, 还对整个藏北高原夏季空间地表能量分量的条件期望进行统计分析, 探讨了该区域不同地表温度对应的有效能量分配方式的统计特征.结果表明, 区域总体蒸散发量介于2.0～4.0mm之间.