卫星云图系统介绍精品文档6页
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卫星云图的识别一、卫星云图的分类卫星云图可以根据卫星所接受的波长范围分为三类:1.红外图像(IR):波长区间10.5至12.5um2.可见光图像(VIS):波长区间0.4—1.1um3.水汽图像(WV):波长区间5.7至7.1um红外云图红外云图的色调决定于物体的温度,反映了地面和云面的红外辐射或温度的分布。
浅色调表示红外辐射小,温度低;暗色调表示红外辐射大,温度高。
所以云顶高度越高,其温度越低,云的色调越白。
红外云图的优点是可区分不同层次的云。
缺点是因为温度相近的关系,不能区分地面和低云。
可见光云图可见光云图中亮度与星下底物表面的反照率相关很好。
图像较黑的色调代表低的亮度(低的反射辐射强度);较亮的色调代表高亮度。
高反照率的云,云厚度大,云中水含量高,云滴的平均尺度小;低反照率的云,云厚度小,云中水含量低,云滴的平均尺度大。
可见光云图的优点是分辨率高,可区分地面和低云,云的纹理清晰。
缺点很明显,因为仅靠目标物反射,所以夜间资料不可用。
水汽云图波长6-7um附近是以水汽为吸收体的一个谱区。
在强吸收带中,到达卫星的辐射主要来自对流层上部。
水汽图像和红外图像一样,把接收到的辐射转换为温度来显示。
对流层上部高湿区显的亮(冷),低湿区显得暗(暖)。
即使对流层上部很干燥,近地层大气仍然可能很湿。
水汽云图优点是,可提供大气水平运动信息。
缺点是其主要反映了400hPa-600hPa的水汽,对于其他吸收谱区无法显示。
二、云图识别判据:在卫星云图上,云的识别可以根据以下六个判据:结构型式、范围大小、边界形状、色调、暗影和纹理。
1 结构形式在云图上,所谓结构型式是指目标物对光的不同强弱的反射或其辐射的发射所形成的不同明暗程度物象点的分布式样,这些物象点的分布可以是有组织的,也可以是散乱的,即表现为一定的结构型式。
卫星云图上云的结构型式有带状、涡旋状、团状(块)、细胞状和波状等。
由云的结构型式有助于识别云的种类和云的形成过程,如:冬季洋面的开口细胞状云系,是由积云或浓积云组成,它是冷空气到达洋面受海面加热变性而形成的;大尺度的带状云系主要是由高层云和高积云组成的;团状云块一般是积雨云等。
第十五章卫星云图的基本知识第一节极地轨道气象卫星与静止气象卫星一、气象卫星的概况按照气象卫星的轨道倾角可以将卫星轨道分为前进轨道、后退轨道、赤道轨道和极地轨道四种。
极地轨道气象卫星是指太阳同步极地轨道气象卫星,卫星的轨道平面与太阳始终保持固定的取向。
它绕地球极地轨道运行而与太阳同步,运行高度一般在1000千米左右,运行周期约两小时。
由于太阳同步卫星的轨道近于圆形,轨道的预告、资料的接收定位处理十分方便;太阳同步轨道卫星可以观测全球,尤其是可以观测到极地地区;在观测时有合适的照明,可以得到稳定的太阳能,保障卫星正常工作。
虽然太阳同步卫星可以获取全球资料,但是时间分辨率低;相临两条轨道的观测资料不是同一时刻的,需要进行同化。
静止气象卫星是指地球同步轨道气象卫星。
它在地球赤道上空静止轨道运行,与地球处于相对静止状态。
静止气象卫星的高度高,视野广阔,运行高度约35860千米,每隔30分钟或1小时,就可对大气层完成一次近1亿7千万平方千米面积的观测;可以监视天气云系的连续变化,特别是生命史短、变化快的中小尺度灾害性天气系统。
静止气象卫星的缺点是不能观测南北极区,同时对卫星观测仪器的要求高。
1988年9月7日我国发射了第一颗近极地太阳同步轨道气象卫星,命名为FY-1A。
2002年5月15日发射了第四颗近极地太阳同步轨道卫星,命名为FY-1D。
1997年6月10日我国发射了第一颗静止气象卫星,命名为FY-2A。
2004年10月19日,我国成功发射了第三颗静止气象卫星,命名为FY-2C。
二、卫星探测的特点(一)气象卫星在固定轨道上对地球大气进行观测气象卫星一旦进入轨道,便只能在固定的轨道上观测地球大气。
当卫星选用一定的轨道,则观测范围和区域就一定,所以对于一定的观测目的,轨道的选择是十分重要的。
(二)气象卫星可实现全球和大范围观测气象卫星在离地面几百千米到几万千米的宇宙空间,它不受国界和地理条件的限制,可对地球大气进行大范围的观测。
第一章卫星通信原理1.1 卫星通信定义卫星通信,简单的说就是地球上(包括地面、水面和低层大气中)的无线电通信站之间利用人造卫星作为中继站转发或反射无线电波,以此来实现两个或多个地球站之间通信的一种通信方式。
它是一种无线通信方式,可以承载多种通信业务,是当今社会重要的通信手段之一。
图1-1 卫星通信示意图1.2 通信卫星的轨道卫星运行的轨迹和趋势称为卫星运行轨道;其轨道近似于椭圆或圆形,地心就处在椭圆的一个焦点或圆心上,按照轨道平面与赤道平面的夹角i(轨道倾角)的不同,地球卫星的轨道有赤道轨道(i=0º)、极轨道(i=90º)、倾斜轨道(0º<i<90º)之分。
图1-2 通信卫星轨道示意图1.3 同步静止轨道卫星卫星运行轨道处于地球赤道平面内,运行方向与地球自转方向一致,饶地球一圈的时间与地球自转一周的时间相同(24小时)的卫星称为同步静止轨道卫星(此时卫星距地面高度为35785.6公里)。
从地面看卫星是“静止”不动的,即地面上各点与卫星之间的相对位置不变,因此称之为静止轨道卫星。
图1-3 利用静止卫星建立全球通信示意图1.4 卫星通信的发展概况1945年五月英国人阿瑟克拉克提出关于静止卫星的设想。
1954-1964 卫星通信试验,1957年10月4日苏联发射了第一颗人造卫星,1963年7月美国发射了第一颗地球同步卫星,他们都进行了卫星通信试验。
1965年国际通信卫星组织的IS-1(国际通信卫星)发射,卫星通信进入实用阶段。
我国于1970年4月24日,成功地发射了自行研制的东方红一号卫星,1984年4月发射了我国第一颗同步通信卫星东方红二号,1997年5月12日月发射了我国第一颗三轴稳定的同步通信卫星东方红三号。
我国自1972年开始运行卫星通信业务,目前全球共有地球同步静止轨道卫星约210颗。
中国的卫星通信经过近三十年的发展,从无到有,已经初具规模,但是发展速度仍比较缓慢。
静止气象卫星云图接收综合处理系统LNAQQ:2907208176风云二号气象卫星云图,FY-2卫星探测云图,卫星云图接收机,卫星云图放大器目录第一章系统概述 (1)第二章系统总体介绍 (2)第一节系统功能组成 (2)第二节系统组成结构 (2)第三节一次典型天气过程系统功能介绍 (2)第三章系统主要功能介绍 (3)第一节精细化云图显示 (3)1 红外一云图 (3)2 可见光云图 (3)第二节基础功能 (3)1 云图色彩 (3)2 云图缩放 (3)3 单点定位 (3)4 距离测算 (4)5 面积测算 (4)6 多星云图 (4)第三节数据叠加功能 (4)1 多种地图主题 (4)2 不同的GIS元素 (4)3 常规气象资料 (4)4 雷达资料 (4)第四节云图应用处理 (5)1 立体云图 (5)2 晴空检测、云地分离 (5)3 降水分析与预测 (5)4 MCS对流云团跟踪预测 (5)5 等温线分析 (5)6 台风定位与跟踪 (6)7 雾检测 (6)第五节云图接收系统其他系统功能 (6)第六节云图Web发布系统介绍 (6)第四节云图设备清单 (44)第一节云图设备清单 (44)第一章系统概述《综合静止卫星云图接收处理系统》是多年卫星云图开发与实践经验,结合本公司在气象、水利、部队等其他行业各种静止、遥感卫星处理方面的经验;基于本公司雄厚的技术积累,研发的新一代基于GIS应用静止卫星云图接收以及应用处理系统。
本系统具有以下一些新特性:真正的GIS支持:目前绝大多数卫星云图系统并没有采用GIS系统处理,本系统结合本卫星云图地理信息系统引擎,综合支持Google地图、ArcGIS以及MapInfo等多种格式电子地图数据,使得本云图系统具有更直观,实用性更强。
实时并行处理:目前绝大多数卫星云图系统需要对卫星资料进行预处理,从而使得在实际使用过程中,只能看到预处理过后的几种云图,也只能对预先设置好的一定范围内的云图进行查看等处理。
本公司研发了实时的云图投影、云图缩放、云地分离、云分类检测、对流云团跟踪预测预警、三维云图、等温线分析、降水分析与预测等各种基于多CPU的并行算法,通过结合NCEP的每天6个时次的等压面资料,可以做到实时对各种静止气象卫星云图资料进行全范围的应用处理。
多星云图并存处理:本系统可以同时处理不同种类多颗静止气象卫星的云图资料,包括中国风云二系列、日本MTSAT系统等气象卫星云图资料。
比如对于对流云团跟踪,由于本系统采用实时并行的对流云团跟踪算法,所以可以综合处理各种静止气象卫星云图资料。
由于可以对于多颗卫星资料同时处理,因此就能得到更多时次云图资料,从而使得跟踪预测更加准确。
第二章系统总体介绍第一节系统功能组成系统功能模块组成见下图:第二节系统组成结构第三节一次典型天气过程系统功能介绍本部分以2019年91月14日下午,温州机场附近一次典型对流天气过程介绍本系统主要功能:12点30分:如图2-3-1所示,从风云2F云图上,系统检测到在温州机场正北约67公里,有一个小的对流系统出现。
图2-3-1 FY-2F云团检测图2-3-2 雷达回波图叠加13点00分,从风云2E云图上能检测到12点30分的小云图向东发展如图2-3-3所示的对流系统:图2-3-3 13:00分FY-2E云图以及对流系统检测结果图2-3-4 13点04分56秒雷达回波图叠加效果13点30分,FY2E云图检测有一个强对流系统出现,从图2-3-6中可以看出,13点28分雷达回波图上在强对流云团出出现40dBZ以上的区域:图2-3-5 13点30分强对流出现图2-3-6 13点28分雷达回波图出现40dBZ以上区域从以下系统跟踪的结果可以看出:14点强对流系统达到最大强度,接近圆形,是增强的趋势;14点30分强对流系统距离机场最近,平均亮温达到最低的-56.7摄氏度,但是质心位置里温州较远,而该强对流系统边缘距离温州机场最近距离不到30公里。
15点以后强对流系统逐渐减弱,15点30分强对流分裂,平均亮温也降低,16点30分,强对流核心消失;17点该对流系统分裂;19点30分这次天气过程结束。
第三章系统主要功能介绍第一节精细化云图显示1 红外一云图以下云图从省级到30公里范围的各种级别云图放大成品图:2 可见光云图以下是各个级别、不同调色板的可见光云图。
以下为乡镇级可见光云图。
第二节基础功能1 云图色彩本系统支持多种云图色彩调色板,支持用户自定义调色板,用户根据不同的应用需求设置和选择不同的色彩调色板,以及不同通道云图。
2 云图缩放本系统采用基于任意位置云图缩放,本系统采用高效插值算法,可以以鼠标当前任意位置为中心进行云图缩放。
在图像缩放过程中可以实时进行云地分离、三维云图等计算。
3 单点定位本系统能实时计算鼠标位置云顶高度、云分类、红外亮温、可见光反照率以及常用的红外一二和红外一三(水汽)之间亮温差。
图3-1-3-1 红外一亮温以及其他信息图3-1-3-2 反照率4 距离测算5 面积测算根据使用者选择的任意多边形计算,面雨量以及云分类百分比。
6 多星云图系统可以同时处理多颗卫星的云图数据,将比一颗卫星的观测数据将增多一倍。
以下截图是风云二E、F的相隔半小时的云图。
第三节数据叠加功能1 多种地图主题本系统支持卫星地图、Google地形图、普通地图、标签地图、以及标准民航灰色地图作为地图主题的各种地图主题,在与不同云图色彩调色板配合,可以用于各种应用。
2 不同的GIS元素本系统GIS图层信息主要包括:世界、国家、省、地市、县级行政区划,国内一到五级河流GIS图层,主要公路、铁路等图层。
图3-2-2-1 主要公路叠加图3-2-2-2 全国1-4级河流叠加3 常规气象资料本系统可以叠加标准的Diamond格式气象资料,以下为500hPa资料叠加产品图。
图3-2-3-1 色彩强化云图与天气图叠加图3-2-3-2 色彩强化与全景500hPa资料叠加图3-2-3-3 其他色彩云图与500hPa资料叠加图3-2-3-4 云地分离后云图与天气图叠加4 雷达资料本系统可以叠加雷达资料,以下是发射率雷达图和云图叠加效果图。
第四节云图应用处理1 立体云图下图是放大后的立体云图效果:2 晴空检测、云地分离本系统结合NCEP等压面资料,对云图进行云地分离,以及各种云分类检测。
3 降水分析与预测本系统通过云图反演,进行降水分析:●降水预估:分析预测选定区域未来6小时的可能降水量值和预测等雨量线;●降水潜势:分析用户指定区域的降水云系的面积,体积,云体含水量和最大可能降水量值;4 MCS对流云团跟踪预测本部分以两个MCS系统跟踪与预测为例描述本系统对MCS跟踪和预测情况。
一个是受台风苏力影响形成外围MCS系统,一个是内陆夏天的MCS系统跟踪以及预测情况。
以2019年7月13日台风苏力登陆中国东南沿海时候为例,展示本系统对MCS的跟踪预测情况。
在图例中,蓝色线条为实时跟踪的MCS实际路径,黄色线条为预测路径,网格黄色填充为一小时预测位置,斜线网格为半小时预测位置。
为预测云团质心位置,实际云团质心位置。
13日04时从卫星云图上分析可以看出在距离温州机场的东南方向150-200公里之间,台风外围有三个MγCS系统。
在13日05时云图上,04时的A、B系统合并为一个MβCS系统;该系统的一小时实测质心位置为东经120度42分,北纬27度21分;预测位置为东经120度31分,北纬27度13分;相差经度为11分约0.2度;纬度9分约0.15度。
13日06分,这几个MCS合并成一个较大的MCS系统,根据前两个时次数据预测的一小时质心位置基本上与实测重合,经纬度误差在0.5分以内。
在13日07时云图上,对于该MCS判断半小时预测与实际质心位置经纬度误差在1分以内。
由于受整个台风系统影响,一小时后预测误差较大。
受整个台风系统影响,该MCS系统在13日09时消失。
5 等温线分析本系统可以根据用户输入的不同等温计算阀值序列,实时计算亮温等值线分布。
图3-3-5-1 -30、-40、-52℃等温线分析图3-3-5-2 -20、-30、-40℃等温线分析图3-3-5-3 -20、-40℃等温线分布以及云地分离6 台风定位与跟踪7 雾检测第五节云图接收系统其他系统功能云图接收系统主要功能是接收不同静止卫星云图,并处理成统一本系统数据格式,同时向Web发布系统发布原始云图产品;由于目前接收机都采用USB输出数据的方式,为了防止冲突,不同的卫星接收系统需要部署在不同计算机上。
下图为接收系统界面:第六节云图Web发布系统介绍Web发布系统主要包括:●卫星云图查看⏹全盘图查看:不同卫星的每个通道的全盘图查询、动画演示;⏹东亚云图查看:东亚地区不同调色板不同通道卫星云图查询、动画演示;⏹本地云图查看:根据用户设置的范围,本地区不同通道不同调色板的云图查询、动画演示;●云图产品查看:预报员处理后的产品,由用户发布到本系统提供给其他人员查询⏹等温线分析产品⏹云地分离产品⏹对流天气过程云图产品⏹雾检测产品⏹台风叠加产品⏹雷达回波叠加产品等下图为系统主界面截图:。