风云三号A气象卫星数据和产品应用手册.doc
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风云三号A气象卫星数据和产品
应用手册
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：
VIRRHRPTL1数据、MERSIMPTL1数据（250米）、MERSIMPTL1数据（1公里）、MWTSHRPTL1数据、MWHSHRPTL1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250米分辨率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。
按照新的广播分发方案，特制定第一阶段广播分发资料的应用手册。
随着资料的增加，继续修改增加本应用手册。
联系方式：
国家卫星气象中心数据服务室咸迪68409978
Xiandi@
孙安来68407408
Sunal@
编者
2008年12月
第1章概述 5
1.1FY-3A卫星概况 5
1.2主要技术指标 5
1.2.1卫星轨道 5
1.2.2卫星姿态 5
1.2.3太阳帆板对日定向跟踪 6
1.2.4星上记时 6
1.2.5遥感探测仪器性能指标 6
1.2.5.1可见光红外扫描辐射计（VIRR） 6
1.2.5.2红外分光计（IRAS） 7
1.2.5.3微波温度计（MWTS） 9
1.2.5.4微波湿度计（MWHS） 10
1.2.5.5中分辨率光谱成像仪（MERSI） 11
1.2.5.6微波成像仪（MWRI） 13
1.2.5.7紫外臭氧垂直探测仪（SBUS） 14
1.2.5.8紫外臭氧总量探测仪（TOU） 15
1.2.5.9太阳辐射监测仪（SIM） 17
1.2.5.10地球辐射探测仪（ERM） 17
1.2.5.11空间环境监测仪（SEM） 17
第2章术语和缩略语 19
第3章HDF说明 22
3.1HDF简介 22
3.2HDF库介绍 22
3.3HDF的6种基本数据类型 22
3.4HDF文件的3层交互 24
第4章FY-3卫星数据HDF格式规范 26
4.1FY-3卫星数据文件中使用的HDF对象 26
4.1.1文件（全局）属性 26
4.1.2科学数据集（SDS） 26
4.1.3虚拟数据（Vdata） 27
第5章FY-31级数据格式说明 29
5.1FY-3A扫描辐射计L1级数据格式说明 29
5.1.1FY3A扫描辐射计L1数据 29
5.1.1.1数据概况 29
5.1.1.2数据基本信息 29
5.1.2L1数据规格 30
5.1.2.1结构特性 30
5.2FY-3A扫描辐射计L1级（OBC）数据格式说明 38
5.2.1FY3A扫描辐射计L1OBC数据 39
5.2.1.1数据概况 39
5.2.1.2数据基本信息 39
5.2.2L1OBC数据规格 39
5.2.2.1结构特性 39
5.3FY-3A中分辨率光谱成像仪L1级数据信息格式说明（250M） 51
5.3.1FY-3A中分辨率光谱成像仪L1数据（250m） 51
5.3.1.1数据概况 51
5.3.1.2数据基本信息 52
5.3.2L1数据规格 52
5.3.2.1结构特性 52
5.4FY-3A中分辨率光谱成像仪L1级数据信息格式说明（1000M） 57
5.4.1FY-3A中分辨率光谱成像仪L1数据（1000m） 57
5.4.1.1数据概况 57
5.4.1.2数据基本信息 57
5.4.2L1级数据规格 58
5.4.2.1结构特性 58
5.5FY-3A中分辨率光谱成像仪L1级数据信息格式说明（OBC） 66
5.5.1FY-3A中分辨率光谱成像仪L1数据（OBC） 66
5.5.1.1数据概况 66
5.5.1.2数据基本信息 66
5.5.2L1数据规格 67
5.5.2.1结构特性 67
5.6FY-3A微波温度计L1级数据信息格式说明 75
5.6.1FY-3A微波温度计L1级数据 75
5.6.1.1数据概况 75
5.6.1.2数据基本信息 76
5.6.2L1级数据规格 76
5.6.2.1结构特性 76
5.7FY-3A微波湿度计L1级数据信息格式说明 91
5.7.1FY-3A微波湿度计L1数据 91
5.7.1.1数据概况 91
5.7.1.2数据基本信息 91
5.7.2L1数据规格 92
5.7.2.1结构特性 92
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≤0.003
⑸标称轨道回归周期为5.79天
⑹轨道保持偏心率：
≤0.00013
⑺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:
05
1.2.2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°/s
1.2.3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）
1
0.58-0.68
0.1%
0-100%
2
0.84-0.89
0.1%
0-100%
3
3.55-3.93
0.4k
180-350k
4
10.3-11.3
0.2k
180-330k
5
11.5-12.5
0.2k
180-330k
6
1.55-1.64
0.15%
0-90%
7
0.43-0.48
0.05%
0-50%
8
0.48-0.53
0.05%
0-50%
9
0.53-0.58
0.05%
0-50%
10
1.325-1.395
0.19%
0-90%
1.2.5.2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）
1
2
3
4
5
6
7
669
680
690
703
716
733
749
14.95
14.71
14.49
14.22
13.97
13.64
13.35
3
10
12
16
16
16
16
CO2
CO2
CO2
CO2
CO2
CO2/H2O
CO2/H2O
280
265
250
260
275
290
300
4.00
0.80
0.60
0.35
0.32
0.36
0.30
30
60
100
400
600
800
900
8
802
12.47
30
大气窗区
330
0.20
地表
9
900
11.11
35
大气窗区
330
0.15
地表
10
1030
9.71
25
O3
280
0.20
25
11
1345
7.43
50
H2O
330
0.23
800
12
13
1365
1533
7.33
6.52
40
55
H2O
H2O
285
275
0.30
0.30
700
500
14
15
16
17
2188
2210
2235
2245
4.57
4.52
4.47
4.45
23
23
23
23
N2O
N2O
CO2/N2O
CO2/N2O
310
290
280
266
0.01
0.01
0.01
0.01
1000
950
700
400
18
2388
4.19
25
CO2
320
0.01
大气
19
20
2515
2660
3.98
3.76
35
100
大气窗区
大气窗区
340
340
0.01
0.002
地表
地表
21
14500
0.69
1000
大气窗区
100%A
0.10%A
云
22
11299
0.885
385
大气窗区
100%A
0.10%A
地表
23
10638
0.94
550
H2O
100%A
0.10%A
地表
24
10638
0.94
200
H2O
100%A
0.10%A
地表
25
8065
1.24
650
H2O
100%A
0.10%A
地表
26
6098
1.64
450
H2O
100%A
0.10%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°
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）
1
50.30
窗区
180±10%
0.55
＞90
3-340
1.2
2
53.596±0.115
O2
（2×170）±10%
0.4
＞90
3-340
1.2
3
54.94
O2
400±10%
0.4
＞90
3-340
1.2
4
57.290
O2
330±10%
0.4
＞90
3-340
1.2
1.2.5.4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
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）
1
150（V）
窗区
1000±10%
1.1
50
≥93%
双边带
3-340
2
150（H）
窗区
1000±10%
1.1
50
≥93%
双边带
3-340
3
183.31±1
H2O
500±10%
1.2
30
≥95%
双边带
3-340
4
183.31±3
H2O
1000±10%
1.1
30
≥95%
双边带
3-340
5
183.31±7
H2O
2000±10%
1.2
30
≥95%
双边带
3-340
1.2.5.5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）
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）
1
0.470
0.05
250
0.45
100%
2
0.550
0.05
250
0.4
100%
3
0.650
0.05
250
0.4
100%
4
0.865
0.05
250
0.45
100%
5
11.25
2.5
250
0.54K
330k
6
0.412
0.02
1000
0.1
80%
7
0.443
0.02
1000
0.1
80%
8
0.490
0.02
1000
0.05
80%
9
0.520
0.02
1000
0.05
80%
10
0.565
0.02
1000
0.05
80%
11
0.650
0.02
1000
0.05
80%
12
0.685
0.02
1000
0.05
80%
13
0.765
0.02
1000
0.05
80%
14
0.865
0.02
1000
0.05
80%
15
0.905
0.02
1000
0.10
90%
16
0.940
0.02
1000
0.10
90%
17
0.980
0.02
1000
0.10
90%
18
1.030
0.02
1000
0.10
90%
19
1.640
0.05
1000
0.08
90%
20
2.130
0.05
1000
0.07
90%
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）
10.65
18.7
23.8
36.5
89
极化
V.H
V.H
V.H
V.H
V.H
带宽（MHz）
180
200
400
900
2×2300
灵敏度（k）
0.6
1.0
1.0
1.0
2.0
定标精度（k）
1.2
2.0
2.0
2.0
2.8
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）
51×85
30×50
27×45
18×30
9×15
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）
1
252.00±0.05
1+0.2，-0
2
273.62±0.05
1+0.2，-0
3
283.10±0.05
1+0.2，-0
4
287.70±0.05
1+0.2，-0
5
292.29±0.05
1+0.2，-0
6
297.59±0.05
1+0.2，-0
7
301.97±0.05
1+0.2，-0
8
305.87±0.05
1+0.2，-0
9
312.57±0.05
1+0.2，-0
10
317.56±0.05
1+0.2，-0
11
331.26±0.05
1+0.2，-0
12
339.89±0.05
1+0.2，-0
云盖光度计
379.00±1.00
3+0.3
（2）太阳模式
①在光谱波段160～400nm进行连续扫描，步长为0.07nm，观测太阳光谱辐照度。
②波长重复性：
±0.02nm
③波长精度：
±0.03nm（臭氧特征线）
±0.05nm（连续光谱）
④动态范围：
106（从最小量化信号到最大量化信号，量化等级16bit/档）
⑤灵敏度：
亮度：
6×10-4μw/cm2·sr·nm（λ=252nm）时，S/N≥30
（第一颗星）S/N≥5
照度：
0.5W/cm3（λ=160nm）时，S/N≥2
⑥杂散光：
4.5X10-6量级
⑦辐亮、辐照度相对定标精度:
3%（160～250nm）
2%（250～400nm）
⑧漫反射板定标精度：
3%
⑨
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