1、Aug.2023METEORCHNHANECHNOLOGY2023年8 月455象第51卷第4期Vol.51,No.4技科风云三号降水卫星多角度偏振成像仪的观测特点和应用潜力王皓飞1，2，3张鹏名1,2,3*商建1,2,3殷德奎4李正强武胜利1,2,3徐寒列谷松岩胡秀清1,2,31,2,31,2,3（1中国气象局中国遥感卫星辐射测量和定标重点开放实验室，北京10 0 0 8 1；2 国家卫星气象中心（国家空间天气监测预警中心），北京10 0 0 8 1；3许健民气象卫星创新中心，北京10 0 0 8 1；4中国科学院上海技术物理研究所红外探测与成像技术重点实验室，上海2 0 0 0 8 3；5
2、中国科学院空天信息研究院国家环境保护卫星遥感重点实验室，北京10 0 10 1）摘要丫准确测量大气中云和气溶胶的辐射特性对数值天气预报和气候变化具有重要意义。搭载在风云三号降水卫星上的偏振载荷是国内首个具有短波红外通道的多角度偏振成像仪（PolarizationandMulti-AngleImager，PMAI，计划于2 0 2 3年年初发射，为气溶胶-云-降水观测链条提供重要支撑。该仪器运行在非太阳同步的倾斜轨道，可提供3km（星下点）空间分辨率和7 0 0 km幅宽的图像。PMAI的观测通道包括10 30 nm、137 0 n m、16 40 n m的偏振通道和相应的非偏振通道，可提供14
3、个角度的观测信息。PMAI将利用自然目标的在轨替代定标和同平台仪器的交叉定标，实现5%的辐射测量精度。观测和仿真数据表明PMAI拥有描述云和气溶胶特性的独特优势。全新的短波红外通道的多角度偏振测量可以优化云相态识别和云微物理参数反演、气溶胶的地气解耦以及地表方向反射特征的表述。处于非太阳同步轨道的PMAI具有独特观测几何，可以获得大气粒子辐射更宽的散射角分布信息。此外，PMAI可联合同平台中分辨率光谱成像仪的可见近红外和热红外通道的观测信息，进行云和气溶胶的协同反演。关键词风云卫星；降水测量；多角度偏振成像仪；短波红外波段；云；气溶胶中图分类号：P414D0l:10.19517/j.1671-
4、6345.20220216文献标识码：A引言云，覆盖全球超过2/3的表面积，在地球能量平衡和水循环中扮演着十分重要的角色。作为云凝结核的气溶胶同样对地球辐射收支产生影响1-2。然而，目前的大气模式中对云和气溶胶的描述及参数化仍具有较大不确定性，究其原因，精确观测数据的缺失是个重要因素。针对云覆盖和降水变化的观测对研究和预测未来天气、气候和地球能量平衡的变化发挥着关键作用，可有力支撑气象预报和防灾减灾等社会效益的发挥。星载多角度多光谱偏振探测器是能提供全球和区域云和气溶胶特性信息最丰富的传感器。叠加偏振、多角度和多光谱观测信息可以使其对云和气溶胶参数的敏感性最大化。研究显示偏振观测对于监测云和气
5、溶胶的微物理特性具有巨大潜力3-4。多角度偏振观测能够确定云的热力学相态，并进一步反演云粒子的尺寸和形状，这对气候模型中云的参数化十分重要5。通常的扫描辐射计，对给定的地球目标只在卫星过境时的单独角度进行观测，很难对云的形态（如云的三维结构）进行准确描述5，而多角度观测可以弥补这方面的不足。短波红外通道对大气的穿透能力更强，可以增强对厚云和重污染天气的探测，同时提供更精确的地表描述，实现可见光和近红外通道不能识别的地气目标的探测和分析。很多研究使用短波红外波段进行云检测C6。G a o 等指出由于大气低层水汽的强吸收，1.38 m及附近波段几乎不能接收地表和低云散射的太阳辐射，从而可进行高层卷
6、云散射的观测7。Sun等利用MODIS和Landsat8OLI 的短波http:/气象科技国际空间水循环观测星座计划（18 3311KYSB20200015），风云三号0 3批气象卫星工程，国家卫星气象中心青年人才基金项目资助作者简介：王皓飞，男，198 9年生，博士，副研究员，主要从事大气光学遥感，Email：w a n g h f c ma.g o v.c n收稿日期：2 0 2 2 年5月2 0 日；定稿日期：2 0 2 3年2 月2 0 日*通信作者，Email:456第51卷象科技红外波段发展了自动云检测算法8。对于气溶胶的探测，Min等利用短波红外和可见光通道改进地表反射率的描述，
7、从而提高MODIS气溶胶的反演精度9世界上第1个可进行多角度偏振成像观测的卫星载荷POLDER（PO La r i z a t i o n a n d D i r e c t i o n a l i t yof the Earths Reflectances）由法国空间中心(CNES)研制，1996 年发射升空。截至目前，POL-DER已经积累下10 年左右的观测数据。该仪器的光谱范围从蓝光（443nm）到近红外波段（910 nm），其中3个波段具有偏振功能10。不同于传统的遥感仪器通常星下点或临边的单角度观测，1999年发射的多角度成像光谱辐射计（Multi-angleImagingSpec
8、troRadiometer，M ISR)旨在观测不同方向散射太阳光的强度，提供包括星下点在内共9个方向的观测，每个角度具有蓝、绿、红和近红外4个波段。除了更好地理解地气系统对太阳光的散射，MISR数据有助于区分云、气溶胶和地表的类型11。MAI(Multi-Angle polarization Imager，多角度偏振成像仪）搭载天宫二号航天飞船于2 0 16 年发射升空。MAI是个地球观测载荷，可以提供多通道多角度偏振观测。它具有6 个通道（56 5nm、6 7 0 n m、7 6 3n m、765nm、8 6 5n m、910 n m),其中56 5、6 7 0、8 6 5nm通道具有偏振
9、观测能力。每个观测目标可以进行12个角度的成像，空间分辨率为3km3。同时，搭载在碳卫星（Carbon Observing Satellite,TanSat)上的 CAPI（C lo u d a n d A e r o s o l Po la r i z a t i o n I m a g e r,云和气溶胶偏振成像仪）也于2 0 16 年发射到7 0 0 km的太阳同步轨道上12 1。CAPI是具有5个通道（38 0 nm、670nm、8 7 0 n m、137 5n m 和16 40 nm）的成像仪器，其中6 7 0 nm和16 40 nm具有偏振观测能力。这个载荷是为了获得云和气溶胶的特
10、性，降低其对温室气体反演的影响。CAPI使用线阵探测器进行推扫成像，包含可见光和短波红外两个光谱范围，但只能进行单角度的观测。聚焦大气环境监测的高分5号卫星于2 0 18 年成功发射，其上搭载的DPC（D i r e c t i o n a lPolarimetricCamera，多角度偏振相机）包含一个512512探元的CCD探测器，具有从443910 nm的8 个通道，其中490 nm、6 7 0 n m 和8 6 5nm具有偏振观测13。每个地球目标在同一通道上可以有至少9个观测方向。其设计体制与POLDER类似，但具有更高的空间分辨辩率。3MI首次提出同时具有可见光-近红外和短波红外通
11、道的观测体制。3MI（M u lti-V ie w M u lti-Channel Multi-Polarization Imaging，多角度多通道多偏振成像仪）是欧洲气象卫星应用组织（EU-METSAT)的第2 代极轨卫星载荷，预计2 0 2 4年发射。3MI可提供多角度（最多可至12 14个角度）、多偏振（一6 0/0/6 0 3个偏振方向）、多光谱（0.42.2 m的12 个波段的观测信息14。其同时具有两个光学头部及探测器，一个可见和近红外波段（V I SNI R，410 490 n m）和一个短波红外波段(SWIR,13502 2 10 n m)(表1)。表1国内外已发射和即将发射
12、偏振成像仪中心波长（nm）及主要应用观测方式观测通道POLDERMAI/TGCAPI/TanSatDPC/GF53MI/ESPPMAI/FY3主要应用410/443气溶胶490490490气溶胶/云/地表VIS-NIR565555地表反照率670670670670670气溶胶偏振865865865865气溶胶/云1030云/气溶胶/地表/积雪13701370卷云SWIR164016501640云/气溶胶/地表/植被2130土地和云特性443380443气溶胶565870565地表反照率VIS-NIR763763763763云和气溶胶高度765765765754云和气溶胶高度非偏振9109109
13、10910水汽/大气校正10201030云/气溶胶/地表/积雪SWIR13751370卷云16401640云/气溶胶/地表/植被注：除CAPI/TanSat为线阵推扫单角度，其余成像仪皆为面阵凝视广角多角度。457王皓飞等：风号降水卫星多角度偏振成像仪的观测特点和应用潜力第4期1风云降水测量卫星简介星载的降水主动探测起始于1997 年日本和美国联合开展的热带降水测量计划（TropicalRainfallMeasuringMission，T RM M)，其后两国进一步实施了全球降水测量计划（GlobalPrecipitationMeas-urement,GPM)。风云三号降水测量卫星将以其更强的
14、探测能力为全球中低纬度地区降水分布提供宝贵的观测数据，计划2 0 2 3年年初发射。风云三号降水测量卫星增加了光学偏振观测能力，其搭载的多角度偏振成像仪（Polarization andMulti-Angle Im-ager，PM A I)尝试突破SWIR多角度偏振遥感探测技术，将在国际上首次获得星载短波红外通道的多角度偏振观测数据，为偏振观测技术的发展和未来载荷研制提供重要支撑。风云三号降水测量卫星可进行主动降水测量，其与被动微波和光学成像遥感相结合，实现降水和云雨大气参数遥感探测15。该卫星处在非太阳同步的倾斜轨道，轨道高度为40 7 km，轨道倾角为50 土1降水星搭载的降水测量雷达是双
15、频（Ku和Ka）、单极化的一维相控阵列雷达，提供三维的云和降水的测量16；微波成像仪是通过对地球表面10.6 5183GHz单极化或双极化被动微波辐射能量的观测，提供降水观测和海冰信息17；简化的中分辨率光谱成像仪（MERSI-RM）共设置8 个观测通道（0.6 50 12 m），其中太阳反射波段通道有5个，热红外通道有3个，全部通道空间分辨率为50 0 m，提供云特性、云覆盖、陆地地表特性和地表温度等信息；无线电掩星探测仪提供大气温度和湿度廓线以及电离层的信息；最后是短波红外多角度偏振成像仪PMAI,提供云和气溶胶观测信息。处于同一平台的多传感器具备高重合的时空覆盖，可实现对地球物理参数的协
16、同联合反演，进一步提高卫星整体观测能力。多角度偏振成像仪围绕气溶胶-云-降水的探测链条（图1），配合主动雷达等微波仪器的降水观测，对降水成因等重大科学问题提供必要观测数据。粒子0.001100m0.5100um100m尺寸气溶胶云降水天气预报云凝结核降水前体物防灾减灾观测多角度偏振成像仪多角度偏振成像仪微波成像仪仪器中分辨率光谱成像仪中分辨率光谱成像仪降水测量雷达图1多角度偏振成像仪与同平台载荷形成的观测链条2多角度偏振成像仪的设计及观测多数地球观测仪器是通过跨轨幅宽获取信息的,PMAI的一个主要特点是其宽视场的沿轨观测能力。PMAI总的瞬时视场投影在地球上，可以形成7 0 0 km700km
17、的观测幅宽。PMAI拥有宽视场角（士40 天底）的光学镜头，配合二维的铟砷(InGaAs）焦平面探测器，观测通道集中在短波红外波段（SWIR），波段设置为10 30 nm、137 0 n m 和1640nm的偏振和非偏振通道，共12 个。每个偏振通道分别安装偏振方向为一6 0、0、6 0 的偏振片，用来检测人射光的偏振状态。不同于只有可见光和近红外波段的POLDER和DPC,PMAI的3个短波红外通道（均带有偏振可以改进对云和气溶胶特性的描述14卫星平台处在非太阳同步的倾斜轨道上，沿轨运动形成的地表移动速度为7.2 km/s，一个观测（包含所有波段）的持续时间为6.58 s。因此，一个目标点在
18、两个观测之间的移动距离为47.36 km，随着卫星的移动，每个观测对应一个观测角度，7 0 0 km跨轨幅宽内的所有目标物均至少对应14个观测角度，每个观测角度相隔5.7。这就是PMAI多角度观测目标物的本质（图2），对于每个观测角度，均包含所有光谱信息和偏振信息。458第51卷象技科表2风云三号降水星多角度偏振成像仪的仪器设计参数设计参数指标观测方式凝视多角度成像探测器二维InGaAs光谱范围短波红外10 30 mm，137 0 m m,16 40 m m检偏方位-60/0/60斯托克斯矢量IQIU视场角40X40星下点分辨率3km（40 7 k m 轨道高度）观测幅宽700km（40 7
19、k m 轨道高度）辐射精度优于5%偏振精度优于0.0 2(DoLP=0.2)多角度数14信噪比（SNR)100（偏振通道），2 0 0（非偏通道）作用云和气溶胶观测太阳光是具有各个偏振方向的电磁波，整体上可以视为无偏振光，其被大气粒子，如云粒子和气溶胶粒子散射之后，偏振状态（线偏振度和线偏振方向)发生变化，粒子散射光的偏振状态与粒子大小、形状和组分等性质相关，通过多角度偏振成像仪观测的粒子散射光偏振状态，结合矢量辐射传输模型，可对粒子的微物理参数进行反演。对于同一个观测目标，14个观测角度的散射光与太阳光呈现出不同的散射角，可以得到偏振反射率（图2)随散射角的分布函数，即为偏振散射相函数。不同
20、种类的大气粒子，其偏振散射相函数的分布不同，如云滴粒子在140左右散射角下呈现明显峰值，即为“云虹”（图2即以此为例）。从宏观上来说，多个角度观测可突破飞行方向角度#1角度#2角度角度角度#n#13#14非偏振光偏振光散射角偏振反射率云虹散射角图2PMAI仪器多角度和偏振观测的原理示意（不同形状和大小的大气粒子散射的不同方向的太阳光被不同位置的偏振成像仪探测器捕获，获得多角度的偏振和强度观测数据）传统对云平面平行的假设，有助于获得云的三维结构信息，更精确地估算云的辐射影响。3仪器性能的地面测试和在轨定标策略对于许多空基载荷，地面性能测试是保证仪器在轨状态和产品应用的十分重要的环节。PMAI仪器
21、只有在地面校正提供具有足够精度的测试参数的基础上，才能达到仪器在轨的性能要求。类似之前的POLDER和即将发射的3MI,PMAI不具有星上定标器。仪器一旦入轨观测，任何定标系数的更新都要依赖替代定标的方法，最终的观测精度和观测稳定度都强烈依靠对系统的全面测试。即使地面性能测试能够理论上保证入轨之后的良好的性能，在轨的性能检验仍是需要的，用来检验定标参数中的异常值或仪器性能的演化。同平台的其他仪器提供的交叉定标将是重要的定标手段，因为这样能提供相同光谱区间的相同观测时间和几乎重合的观测几何。同平台的简化型中分辨率成像仪(MERSI-RM）具有与PMAI一致的1.38 m和1.64m通道，所有通道
22、的空间分辨率均为50 0 m。MERSI-RM以星上定标作为主业务定标手段，具有较高的测量精度和测量稳定性。因此，同平台的MERSI-RM可以为PMAI提供较高精度的辐射基准传递。经过在轨定标之后，PMAI的期望辐射定标精度可优于5%。同时，可以依赖地球参考场景作为辐射基准进行替代定标，如太阳耀斑、深对流云、沙漠等。这些成功应用于POLDER的替代定标方法将扩展至PMAI新增的SWIR通道，包括辐射定标和偏振定标。4楼数据预处理下面的公式定性的表述PMAI的辐射响应模型。具体的公式需要依靠真实的仪器测试数据。对于每一个观测，例如某一波段、某一个像元以及某一偏振片（a为1，2，3），仪器得到的理
23、想观测值为：X.=AT,maiI+ma2Q+ma3U(1)其中，X为仪器在理想状态下获得的DN值。I，Q，U 表示人射光的斯托克斯参量的前3个元素，I表示光的总强度，Q表示水平偏振光强与垂直偏振光强之差，U表示十45偏振光强与一45偏振光强之差；偏振通道设置有3个偏振片，mai表示偏振片a对应的穆勒矩阵第1行所对应的3个元素（i为1，459王皓飞等：风云号降水卫星多角度偏振成像仪的观测特点和应用潜力第4期2或3）；T，表示积分时间；A为波段k从DN值转换为辐亮度的平均绝对辐射定标系数。PMAI在预处理中，首先对所有通道的观测数据进行辐射定标，对于偏振通道观测数据，相同波段的3个偏振通道将通过偏
24、振响应矩阵计算得到斯托克斯矢量，其计算过程如下：XiQ=P.X2（2)UradJrad其中，X，表示3个偏振片观测到的辐亮度；（I，Q，U）r a d 是仪器观测得到的以辐亮度（radiance）为单位的斯托克斯矢量；P为偏振响应矩阵，可表示为：m1,1 m1,2m1,3Pm2,1m2,2(3)一m2,3m3,1m3,2m3,3进一步将斯托克斯辐亮度矢量转换为反射率系数形式，表示如下：元QQ(4)EL1Urad其中，k表示偏振波段，（I,Q,U)Li是一级产品（Level1，L1)中用反射率形式表示的斯托克斯矢量，E。表示在观测时间内波段k的太阳辐照度。从这些反射率信息，可以计算出常用的线偏振
25、度（Degree of LinearPolarization，D o Lp）和线偏振方向（Angle of LinearPolarization,AoLp)。DoLP=VQ+U?(5)AoLP1arctan(6)2Q其中偏振反射率可以由VQ+U表示。5降水卫星多角度偏振成像仪的应用潜力分析基于短波红外通道的多角度和多偏振的强度和偏振测量，结合非太阳同步的倾斜轨道提供的独特观测几何，可以优化对云、气溶胶和地表的观测，更好地服务气候监测、数值天气预报。5.1改进云特征的描述云相态识别对云研究至关重要。PMAI的多角度偏振观测功能为其提供一种独特的云检测手段，即在特定的观测角度下，通过分析140 散
26、射角下的偏振反射率信息进行云检测。因为在该散射角下水云表现出较大的偏振反射率，即出现云虹，而作为非球形粒子的冰云不存在云虹的特征18。因此，可以根据140 散射角下是否存在偏振辐亮度的峰值，进行水云和冰云的区分。如图3所示，线偏振度(DoLp）和偏振反射率（I)图像中呈现的弓形即为云虹，既有明显的主虹，也包含多余虹，而这种现象在总反射率（I）和非偏振反射率（Inp）图像中并不存在。这表明偏振仪器对云具有独特的观测优势。PMAI相比POLDER和DPC等多角度偏振载荷，其独特的短波红外波段，可加强对云微物理参数反演。137 0 mm通道是水汽吸收波段，可以进行高精度的卷云监测。利用10 30 m
27、m和16 40 nm通道的多角度偏振观测信息，基于偏振辐亮度随着散射角的变化特征，特别是“主虹”和“多余虹”的分布，可以进行水云云滴谱和有效半径的反演19。联合短波红外通道的PMAI与可见光近红外通道的DPC观测，可以获取更加丰富的云信息，获得与即将发射的3MI类似的应用效果。565nm670nm865nm1DIOLPnp图3信偏振成像仪观测到的云虹（图中每行分别对应着56 5nm、6 7 0 n m 和8 6 5nm通道的总反射率（I）、线偏振度（DoLp）、偏振反射率（I,）和非偏振反射率（Inp），数据来自天宫多角度偏振成像仪）5.2优化气溶胶特征描述PMAI可以提供气溶胶（特别是粗模态
28、气溶胶，如沙尘等）分布图像，具有测量基本气溶胶参数的能力，例如气溶胶光学厚度、类型和尺寸、球形度等。对于气溶胶卫星遥感，地表和大气对表观辐亮度的贡献是耦合的，要进行准确的气溶胶反演，必须对地表辐亮度进行准确描述2 0-2。多角度观测可以提高对地表方向反射的描述，为地气解耦提供更好的460象第51卷科技支撑。同时，对于偏振观测，大多数陆地地表对偏振敏感性较低，而大气粒子对偏振敏感性较高，可以突破强度观测中地表信号掩盖大气信号的瓶颈问题2 3-2 4。Hou等研究表明利用短波红外通道的偏振辐亮度数据，可以提高植被区域气溶胶微物理参数的反演精度2 5。因此，通过多角度观测和偏振观测两个技术手段能够更
29、好地分离地表和大气的贡献，显著提高卫星对气溶胶的观测能力。5.3优化地表方向反射率描述PMAI的多角度测量可以获得地表双向反射率分布函数（BRDF），优化地表反照率的获取，从而提高云和气溶胶参数的反演精度。同时，全球或区域的陆地植被的卫星监测需要精确的连续的地表反射率监测2 6。另外，多角度偏振具有探测海洋耀光区域云和气溶胶的优势。当某一角度的辐射反射率图像受到海洋耀光的影响时，仍然可以使用非偏振反射率或其他角度的辐射反射率用于云和气溶胶的判识和反演2 7。由图4可知，海洋耀光区域的总反射率（I)和偏振反射率（I,)过高，限制对云和气溶胶的探测，而非偏振反射率（Inp）则完全消除耀光的影响。利
30、用多角度和偏振测量，仍然可以探测到海洋耀光区域上空的云和气溶胶，从而挽回大量被耀光污染的观测数据。565nm670nm865nm1D1OLPnD图4偏振成像仪观测到的海洋耀光现象（图中每行分别对应着56 5nm、6 7 0 n m 和8 6 5nm通道的总反射率（I)、线偏振度（DoLp）、偏振反射率（Ip）和非偏振反射率（Inp），数据来自天宫多角度偏振成像仪）5.4非太阳同步轨道的独特优势大气粒子特性参数与粒子的散射角是高度耦合的，某些标志性的散射现象只在特有散射角下呈现。例如，在140 散射角下水云的偏振辐亮度出现峰值的“云虹”现象2 8。海盐气溶胶的偏振辐亮度随着散射角增大且具有较强的
31、波段依赖，而沙尘气溶胶却不具有这样的特征2 0。卫星的观测几何随着幅宽、轨道会发生显著变化，结合仪器的多角度成像特点，可以观测到不同的散射角度范围下的强度和偏振信息。风云三号降水星平台处于非太阳同步的倾斜轨道，该轨道提供的独特观测几何可为矢量辐射传输模型提供重要支撑3。由于太阳天顶角的变化范围得到扩展，成像仪可以获得大气粒子更丰富的散射角范围，为大气粒子特性反演提供更充分的观测信息。5.5同平台仪器的协同观测PMAI提供的多角度和偏振测量信息可以表征云和气溶胶的分布、光学厚度、粒径大小以及非球形度和冰晶取向2 9-30。将其与同平台MERSI-RM提供的可见光波段的强度辐射信息结合起来，可以进
32、一步提高云和气溶胶等参数的反演质量。同时，利用MERSI-RM的热红外波段以及较小的空间分辨率的优势，与PMAI协同使用，可以提高云检测能力。6结论作为风云卫星家族的第2 代低轨卫星，运行在非太阳同步倾斜轨道的风云三号降水卫星计划于2023年初发射，任务目标是为气溶胶-云-降水观测链条提供有效信息。卫星上搭载的多角度偏振成像仪尝试突破短波红外通道的多角度偏振遥感探测技术，专注于云和气溶胶的观测。即将在轨运行的PMAI拥有描述云和气溶胶特性的一些独特优势。全新的短波红外通道的多角度偏振测量可以优化云相态识别和云微物理参数反演以及气溶胶反演中的地气解耦，同时可以获得地表方向反射率。卫星平台处于非太
33、阳同步轨道具有的独特观测几何，有助于充分利用辐射特性随散射角的分布特征进行大气粒子的特性反演。此外，PMAI可以利用同平台的中分辨率光谱成像仪（MERSI-RM）的可见近红外和热红外通道的观测信息进行云和气溶胶参数的协同反演。参考文献1Mishchenko M,Travis L.Satellite retrieval of aerosol proper-ties over the ocean using polarization as well as intensity of re-461王皓飞等：风之号降水卫星多角度偏振成像仪的观测特点和应用潜力第4期flected sunlight J.J
34、ournal of Geophysical Research:Atmos-pheres,1997,102:16989-17013.2Hasekamp O,Landgraf J.Retrieval of aerosol properties overland surfaces:capabilities of multiple-viewing-angle intensityand polarization measurements J.Applied Optics,2007,46(16)：3332-3344.3Dubovik O,Li Z,Mishchenko M I,et al.Polarime
35、tric remotesensing of atmospheric aerosols:Instruments,methodologies,results,and perspectives JJ.Journal of Quantitative Spec-troscopy and RadiativeTransfer,2019,224:474-511.4尚华哲，胡斯勒图，李明，等基于被动遥感卫星可见至红外通道观测的云特性遥感J.光学学报，2 0 2 2，42(6):0600003.5Parol F,Buriez J C,Vanbauce C,et al.Review of capabilitieso
36、f multi-angle and polarization cloud measurements from POL-DERJ.Advances in Space Research，2 0 0 4,33（7),1080-1088.6Li H,Zhang L,Shen H,Li P.A variational gradient-basedfusion method for visible and SWIR imagery JJ.Photogram-metric Engineering&Remote Sensing,2012,78:947-958.7Gao B C,Goetz A F,Wiscom
37、be W J.Cirrus cloud detectionfrom airborne imaging spectrometer data using the 1.38 mwater vapor band JJ.Geophysical Research Letters,1993,20:301-304.8Sun L,Mi X,Wei J,et al.A cloud detection algorithm-gener-ating method for remote sensing data at visible to short-waveinfrared wavelengths JJ.ISPRS J
38、ournal of PhotogrammetryandRemoteSensing,2017,124:70-88.9Min M O,Jerg M,Hernandez E,et al.Improved MODISaerosol retrieval using modified VIS/SWIR surface albedo ratioover urban scenes JJ.IEEE Transactions on Geoscience andRemoteSensing,2010,48(3):983-1000.1o David J,Bobby H,Roger D,et al.The value o
39、f multianglemeasurements for retrieving structurally and radiatively con-sistent properties of clouds,aerosols,and surfaces J.Re-mote Sensing of Environment,2005,97(4):495-518.11 Fougnie B.Improvement of the PARASOL radiometricin-flight calibration based on synergy between various methodsusing natur
40、al targets JJ.IEEE Transactions on GeoscienceandRemoteSensing，2 0 16,54:2 140-2 152.12 Wang X,Guo Z,Huang Y,et al.A cloud detection schemefor the Chinese Carbon Dioxide Observation Satellite(TAN-SAT)JJ，A d v a n c e s i n A t m o s p h e r i c Sc i e n c e s,2 0 17,34:16-25.13 Li Z,Hou W,Hong J,et a
41、l.Directional Polarimetric Camera(DPC):monitoring aerosol spectral optical properties overland from satellite observation J.Journal of QuantitativeSpectroscopy and Radiative Transfer,2018,218:21-37.14 Fougnie B,Marbach T,Lacan A,et al.The multi-viewingmulti-channel multi-polarisation imager-Overview
42、 of the 3MIpolarimetric mission for aerosol and cloud characterization J.Journal of Quantitative Spectroscopy and Radiative Transfer,2018,21923-32.15谷松岩，卢乃锰，吴琼，等.风云三号气象卫星降水探测能力分析与展望风云三号气象卫星降水探测能力分析与展望J.海洋气象学报，2 0 2 2，42（2）：1-10.16尹红刚，商建，吴琼，等.风云三号降水测量雷达技术性能分析J.气象科技，2 0 17，45（5）：7 95-8 0 3.17张森，孙逢林，窦芳
43、丽，谷松岩.基于仿真的6.9GHz通道亮温改进FY-3DMWRI海面温度产品JJ.气象科技，2 0 2 2，50（2）：189-193.18 Buriez J C,Vanbauce C,Parol F,et al.Cloud detection andderivation of cloud properties from POLDER JJ.InternationalJournal of Remote Sensing，1997,18(13):2 7 8 5-2 8 13.19 Shang H Z,Letu H S,Bron F M,et al.An improved algo-rithm of
44、 cloud droplet size distribution from POLDER polarizedmeasurements JJ.Remote Sensing of Environment,2019,228:61-74.20王磊，张鹏，孙凌，等。多角度气溶胶遥感研究进展J遥感信息，2 0 12，（1)：110-115.2 1李正强，谢一淞，洪津，等。星载对地观测偏振传感器及其大气遥感应用J.大气与环境光学学报，2 0 19，14（1）：2-17.2 2 吴孔逸，侯伟真，史正，等，基于卫星多角度观测的气溶胶遥感反演算法研究进展J.大气与环境光学学报，2 0 2 1，16（4）：283-
45、298.23J Fan,X,Goloub P,Deuz J,et al.Evaluation of PARASOLaerosol retrieval over North East Asia JJ.Remote Sensing ofEnvironment,2008,112(3):697-707.24 Tanr D,Bron F M,Deuz J L,et al.Remote sensing ofaerosols by using polarized,directional and spectral measure-ments within the A-Train:the PARASOL mis
46、sion JJ.At-mospheric Measurement Techniques,2011,4(7):1383-1395.25J Hou W Z,Li Z Q,Wang J,et al.Improving remote sensingof aerosol microphysical properties by near-infrared polarime-tric measurements over vegetated land:Information contentanalysis J.Journal of Geophysical Research:Atmospheres,2018，1
47、2 3(4):2 2 15-2 2 43.26 Matteo O,Robert S,Knut S,et al.Improving the descriptionof sunglint for accurate prediction of remotely sensed radiancesJ.Journal of Quantitative Spectroscopy and RadiativeTransfer,2008,109(14):2364-2375.27 Leroy M,Deuz J,Breon F,et al.Retrieval of atmosphericproperties and s
48、urface bidirectional reflectances over land fromPOLDER/ADEOS JJ.Journal of Geophysical Research:At-mospheres，1997,10 2(14):17 0 2 3-17 0 37.28JParol F,Buriez J C,Vanbauce C,et al.Review of capabilitiesof multi-angle and polarization cloud measurements from POL-DERJ.Advances in Space Research,2004,33
49、（7):1080-1088.29 Shang H,Chen L,Bron F M,et al.Impact of cloud horizon-462象第51卷技科tal inhomogeneity and directional sampling on the retrieval ofcloud droplet size by the POLDER instrument JJ.Atmos-pheric Measurement Techniques,2015,8(11):4931-4945.30张盼想，张鹏，陈林，等.沙尘和霾气溶胶的物理特征比较J.气象科技，2 0 18，46（6）：12 58
50、-12 6 5.Observational Characteristics and Application Potential of Multi-AnglePolarization Imager onboard Fengyun-3 Precipitation SatelliteZHANG PengSHANG Jian l.2.3WANG Haofeil,2,3,1,2,3YIN Dekui4LI ZhengqiangWU Shenglil.2,3XU Hanliel,2,3GU Songyanl.2.3HU Xiuqingl.2.3(1 Key Laboratory of Radiometri
