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期刊信息/Journal information
光学学报
光学学报

曹健林

月刊

0253-2239

aos@siom.ac.cn

021-69918427

201800

上海市嘉定区清河路390号（上海800-211信箱）

光学学报/Journal Acta Optica SinicaCSCD北大核心CSTPCDEI
查看更多>>本学报是国内外公开发行的光学学术刊物，反映中国光学科技的新概念、新成果、新进展。内容主要包括量子光学、非线性光学、适应光学、纤维光学、激光与物质相互作用、激光器件、全息和信息处理、光学元件和材料等。为我国光学科技人员与国内外同行进行学术交流、开展学术讨论以跟踪学科前沿和发展我国光学事业服务。
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    风云气象卫星观测在短时临近天气预报中的定量应用进展(特邀)

    李俊郑婧闵敏李博...
    16-28页
    查看更多>>摘要：经过半个世纪的发展，我国风云气象卫星已经成为全球观测系统的重要组成部分，为灾害天气监测和预警、数值天气预报、气候研究和预测、环境监测和预报等提供了关键观测资料。特别是最近10多年来，随着新一代风云气象卫星的发展，定量应用已成为业务应用的主要方式。本文综述了风云气象卫星在短时临近天气预报应用中的最新进展，并提出未来需要研究和解决的短时临近天气预报应用中的关键科学和技术问题。

    风云气象卫星短时临近天气预报监测和预警定量应用

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    风云卫星光学成像仪云特性反演算法和产品发展综述(特邀)

    刘超李晶李博宋雨辛...
    29-42页
    查看更多>>摘要：对风云系列卫星光谱载荷的运行现状和观测特点进行概述，回顾了近年来风云卫星被动光谱在云检测、云相态、云顶参数反演等方面的进展，并介绍了新研制的云光学厚度和有效粒子半径的反演算法和产品。总体而言，随着风云卫星光学载荷时空分辨率和辐射观测定标精度的不断提高，需要更多先进、可靠的云特性反演科学和业务算法，建立更加完备的云特性产品，以服务天气监测和气象气候研究需求。

    光学遥感风云卫星云特性云识别

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    风云第三代极轨卫星测风激光雷达仿真与指标分析(特邀)

    吴松华戴光耀龙文睿孙康闻...
    43-55页
    查看更多>>摘要：高时空分辨率的三维风场是研究大气层动力结构及演化特征、热量-动量-物质交换与平衡的关键要素。世界气象组织评估认为，三维风场的全球观测是从根本上提高数值气象预报精度的首要观测因素。欧洲空间局Aeolus卫星的全链路仿真系统、卫星技术体制、定标印证与科学应用等经验为我国风云卫星的全球动力场观测提供了有益的借鉴。简要回顾了国外星载测风激光雷达发展计划和应用情况，针对我国风云第三代极轨气象卫星对全球高分辨率三维风场的观测需求，分析两种星载测风激光雷达技术的适用性，建议发展一种直接探测与相干探测融合的双体制多普勒测风激光雷达技术方案，通过双光束探测模式，以期实现单星的风矢量探测。通过构建一套全链路测风激光雷达仿真模型，实现网格化大气参数、扫描观测与正演-反演仿真。结合当前国内航天有效载荷的技术成熟度与发展趋势，给出星载混合体制测风激光雷达的主要参数建议，以满足数值天气预报的同化所需要的时空分辨率与观测精度需求。

    星载测风激光雷达相干探测直接探测多普勒激光雷达仿真模拟风廓线

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    风云气象卫星光学遥感器场地辐射定标技术发展综述(特邀)

    郑小兵李新胡秀清韦玮...
    56-80页
    查看更多>>摘要：简述了风云卫星光学遥感器场地辐射定标技术的发展历程，侧重介绍了近10年来自动化定标仪器、定标数据源开发等技术的研究进展和应用效果。随着国产自动化定标仪器逐步替代人工测量，场地定标的精度长期稳定性和业务化运行能力显著提升。气象卫星的定标频次由约1次/年增大至大于1次/周。全球定标场网提供的不断增加的数据源具备每天甚至数小时完成有效定标的潜力，为准确掌握遥感器在轨的实时变化、高时效校正衰变和校验数据产品提供了技术依托。此外，展望了高海拔定标场、夜间定标场、大数据和机器学习定标技术以及空基辐射基准等新技术的应用前景。

    风云气象卫星场地辐射定标自动化定标仪器全球定标场网

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    风云气象卫星光学遥感数据的智能处理与典型应用综述(特邀)

    罗楚耀黄旭李嘉正李旭涛...
    81-99页
    查看更多>>摘要：系统性地回顾与探讨了人工智能方法在卫星大数据挖掘领域的研究与应用，着重分析了这些技术如何有效提升数据处理的效率和精度。介绍了卫星领域的发展背景和卫星大数据挖掘的紧迫性，强调了在遥感场景中处理海量数据的挑战及重要性。随后，详细阐述了人工智能方法在多个任务上的应用情况，包括智能自定标、云检测、云图外推、降水反演等具体问题。通过使用先进的神经网络模型和深度学习技术，已有研究在上述任务中表现出优于传统方法的性能。最后，总结了人工智能方法在卫星应用上取得的成就，并指出未来的研究前景。通过整合遥感、地理信息科学等相关学科视角，展望了人工智能技术将如何推动卫星数据挖掘向实时处理和全球共享的方向发展，预示了一个数据处理更高效、信息共享更广泛的未来。

    人工智能技术深度学习卫星遥感数据数据挖掘

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    溯源于空间低温绝对辐射计的太阳反射谱段基准载荷研究进展(特邀)

    叶新方伟胡秀清张亚超...
    100-113页
    查看更多>>摘要：为有效检测全球气候变化信号，准确预测气候变化，太阳反射谱段的空间遥感数据必须长期保持在0。3％的不确定度水平。然而，受遥感载荷定标系统设计以及地面辐射校正技术理论极限限制，太阳反射谱段的辐射定标停留在2％的不确定度水平，难以完全满足气候研究需求。为解决这一难题，中国、欧洲国家和美国同期提出发展溯源于低温绝对辐射计的太阳反射谱段基准载荷，分别搭载于各自的空间辐射基准卫星(LIBRA、TRUTHS和CLARREO)，以提升太阳反射谱段遥感数据测量精度。本文重点介绍了太阳反射谱段基准载荷的研究进展。首先，介绍了中国、欧洲国家和美国的空间辐射基准载荷的发展思路和现状，对比了 TRUTHS、CL ARRE O和LIBRA计划的太阳反射谱段基准载荷设计方案的优劣;然后，详细介绍了中国科学院长春光学精密机械与物理研究所在太阳反射谱段基准载荷研究方面取得的重要进展;最后，对太阳反射谱段基准载荷的研究进展进行讨论与展望。

    空间低温绝对辐射计太阳反射谱段成像光谱仪辐射定标基准载荷

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    中高层大气风场探测光学干涉仪载荷发展综述(特邀)

    韩斌冯玉涛王劲松胡秀清...
    114-132页
    查看更多>>摘要：综述了国际上发射成功的星载测风干涉仪载荷的研究现状和进展，涉及法布里-珀罗干涉仪、广角迈克耳孙干涉仪和多普勒差分干涉仪三种技术体制，主要从风场探测技术原理、载荷总体技术方案和观测数据产出应用等方面进行介绍，并探讨中高层大气风场探测光学干涉仪载荷的未来发展趋势，以为我国新一代风云气象卫星体系中大气动力学特性探测载荷的发展和规划提供参考。

    大气光学大气风场测风干涉仪光学载荷

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    星载新一代多波束测云激光雷达设计与仿真(特邀)

    毕德仓刘继桥毕紫玉商建...
    133-141页
    查看更多>>摘要：针对全球云、气溶胶光学性质的量化及其对气象、气候、地球环境的影响，提出一种星载新一代多波束测云激光雷达(M3CL)探测方案。该方案采用三体制、四波长、九波束的推扫测量方式形成地面九波束20 km推扫幅宽，即单激光器产生355 nm、532 nm、1064 nm和1625 nm 4个波长的激光，其中532 nm包含9个波束，波束间隔为3。05 mrad;光电接收核心波束355 nm/532 nm双波长采用高光谱探测和偏振探测，1064 nm、1625 nm为回波能量探测，另加边缘8波束532 nm能量探测。从理论上分析了探测误差限与探测信噪比的关系，并给出测云激光雷达系统参数。经过模拟仿真，给出了820 km轨道云气溶胶的散射系数探测误差分布，其契合未来极轨卫星新一代测云激光雷达的探测需求。

    遥感星载激光雷达高光谱分辨率激光雷达云气溶胶

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    基于国产碳卫星的在轨光谱性能评估及大气二氧化碳的高精度反演(特邀)

    洪新华张成歆张学锁刘文清...
    142-157页
    查看更多>>摘要：采取在轨二次定标的方法全面评估了 TanSat的光谱性能，对波长漂移、辐照度失真、光谱噪声结构等问题进行了定量校正，以有效地提升光谱质量和反演效果，使得二氧化碳(CO2)的反演成功率上升约24％，光谱拟合残差(RMS)下降约15％，不确定度下降约30％。与全球碳柱总量观测网(TCCON)和国际同类卫星产品进行交叉对比后发现:利用在轨二次定标校正的光谱所反演得到的大气CO2产品整体精度达到1。24×10-6，平均偏差仅为5×10-8，在全球范围内各个TCCON站点附近均保持较高的准确性。同时，TanSat的反演结果与日本GOSAT和美国OCO-2等卫星具有高度的一致性，大部分相关性对比指标甚至优于两颗标杆卫星之间的对比结果。本研究为新一代国产碳卫星的在轨定标和数据反演提供了借鉴思路和方法。

    光谱学碳卫星二氧化碳在轨定标反演

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    一种扫频干涉激光测距系统设计

    闫语畅陈潇洒薛蔺洋陈桂林...
    158-167页
    查看更多>>摘要：在风云四号微波探测卫星任务中，需要设计一种适合在轨应用和地面应用的高精度激光测距系统，对卫星天线面型进行实时测量。提出扫频干涉激光测距系统设计，使用等光频间隔采样技术，通过对干涉拍频信号进行重采样，以消除光源扫频非线性对系统产生的影响;使用双激光器进行同步反向扫频，在对称的测量光路中对目标进行测距，并通过系统标定的方法对多普勒频移进行校正，以减小因空气扰动、机械振动、目标运动等原因带来的测量误差;使用光纤和无源器件设计全固态内光路，满足小型化、模块化、高可靠性的系统要求。根据系统设计方案搭建了工程样机进行实验，对被测距离为2。5 m的目标进行测量，系统测量线性度优于2。14×10-6，重复测量标准差优于17。00 μm，目前已达到卫星地面测试的要求。

    扫频干涉激光测距等光频间隔采样多普勒频移风云四号

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