第六章 卫星云图识别(1)

卫星云图的云状分析 提要 随着卫星云图的日益普及，云图在预报中的使用越来越多，本文就卫星云图使用中的有关问题作了一些探讨，供大家参考。 关键词：卫星云图云状分析天气系统 一、卫星云图的种类 按卫星轨道分，可分为极轨卫星云图和同步卫星云图，目前大多使用的是三种同步卫星云图：可见光云图，红外云图和水汽云图。 可见光云图(VIS)利用云顶反射太阳光的原理制成，故仅能于白昼进行摄影。可见光卫星云图可显示云层覆盖的面和厚度，比较厚的云层反射能力强，在可见光卫星云图上，会显示出亮白色，云层较薄则显示暗灰色，还可与红外线卫星云图结合起来，做出更准确的分析。 红外云图(IR)利用卫星上之红外线仪器，来测量云层之温度。其中，温度低的云层会以亮白色来显示，也就是此处的云层较高，而暗灰色的部分则代表云层高度较低，因为越接近地面的云层温度越高。简单而言，即以云顶的不同温度来判断云层的高度。 水汽云图(WV) 卫星接收到的辐射决定于水汽含量，大气中水汽含量越多，发射的辐射越小；水汽含量越少，大气低层的辐射越可以透过水汽到达人造卫星，则人造卫星接收的辐射越大。在水汽图上，色调越白，辐射越小，水汽越多；否则越少。对于6-7μm水汽带，卫星测得的辐射来自对流层中上层，故水汽图反映大气上层水汽的空

间分布。但对低层水汽不敏感，这是其不足之处，使用中应与其它云图相结合，作综合判断。 二、卫星云图的典型云系识别 2.1 几种基本云的识别 卷云：高度最高，温度最低，反照率低。 中云(包括高层云和高积云)：反照率有的大有的小，温度较低，范围较大。 积云和浓积云：在云图上实际为积云群，表现为带状，线状和细胞状结构，其上多皱纹，多起伏和不均匀，造成这种现象的原因是积云内部高度不同，云顶温度不一致，厚度有参差，云的形状不规则。 积雨云：反照率高，温度也低，高空风垂直切变小时呈圆形，较大时呈椭圆形，并出现卷云砧，尺度为几十至几百公里，初生时尺度较小，边界光滑，成熟后云体较大，顶部出现向四周散开的卷云羽，消亡时色调变暗，为一片松散的卷云。 低云(层云和雾)：由于温度与地表接近，在IR上不明显，在VIS 上为均匀光滑的云区，厚度不一，有时在白天的IR上，层云边界比较清楚，但到夜间，近地面存在辐射逆温，层云或雾的顶部温度反面比四周无云地区要暖，这时IR上云区比四周无云区地面显得更黑。

气象卫星云图在预报中的应用 肖宁赵勇 提要 随着卫星云图的日益普及，云图在预报中的使用越来越多，本文就卫星云图使用中的有关问题作了一些探讨，供大家参考。 关键词：卫星云图云系识别天气系统 1 卫星云图的种类 按卫星轨道分，可分为极轨卫星云图和同步卫星云图，目前大多使用的是三种同步卫星云图：可见光云图，红外云图和水汽云图，可见光云图(VIS)主要反映地物对太阳可见光部分的反射，因此，反照率越大的物体，云图上反映得越明显，红外云图(IR)反映地球表面的温度分布情况，由于大气温度随高度递减，就可以因此判断云高，水汽云图(WV)在我国投入使用不久，它反映大气中的水汽辐射情况，色调越白，水汽越多，色调越黑，水汽越少，在水汽云图的使用中应该注意，它能较好地反映高层大气的水汽分布，但对低层水汽不敏感，这是其不足之处，使用中应与其它云图相结合，作综合判断。 2 卫星云图的资料来源 从中央电视台第一套节目每天下午3：55的气象信息中我们可轻易获得云图，部分建成VSAT 卫星通信系统(9210工程)的气象台可从中国气象局随时获得各种云图，建有微机远程工作站的局站可从网络中获得上级资料库的云图资料，它们的最终来源是：日本的地球静止气象卫星(GMS)云图和我国风云2号(FY-2)气象卫星云图，值得注意的是由于GMS定位偏东，我国西疆的西侧为云图边缘，该处图像有所变形，应用中必须注意。 3 卫星云图的典型云系识别 3.1 几种基本云的识别 卷云：高度最高，温度最低，反照率低。 中云(包括高层云和高积云)：反照率有的大有的小，温度较低，范围较大。 积云和浓积云：在云图上实际为积云群，表现为带状，线状和细胞状结构，其上多皱纹，多起伏和不均匀，造成这种现象的原因是积云内部高度不同，云顶温度不一致，厚度有参差，云的形状不规则。 积雨云：反照率高，温度也低，高空风垂直切变小时呈圆形，较大时呈椭圆形，并出现卷云砧，尺度为几十至几百公里，初生时尺度较小，边界光滑，成熟后云体较大，顶部出现向四周散开的卷云羽，消亡时色调变暗，为一片松散的卷云。 低云(层云和雾)：由于温度与地表接近，在IR上不明显，在VIS上为均匀光滑的云区，厚度不一，有时在白天的IR上，层云边界比较清楚，但到夜间，近地面存在辐射逆温，层云或雾的顶部温度反面比四周无云地区要暖，这时IR上云区比四周无云区地面显得更黑。 3.2 不同天气形势下不同云系的识别 涡旋云系：指一条或数条云带或云线以螺旋形式旋向一个共同的中心；它与大气的气旋性涡度相联系，可用于对气旋的定位。 逗点云系：状如“，”，出现在先等涡度线与等高线相交的正涡度平流区域内，所以也称为正涡度平流云系，凡是逗点云系都有闭合环流中心，它与高空流场的关系是：头部与变形场联系，尾部与西南气流一致，干湿区与西北干冷空气一致，逗点云系与低空流场的关系是：大气低层环流中心与大气中层的涡度性逗点云系位置基本一致，与地面变形场相联，尾部为锋面云带。 斜压叶状云系：与高空槽前斜压区域相联系，状如植物叶子的云系，云系为一条较宽的云带，其北边界略成“S”形，西边界呈“V”字形缺口，“V”的北侧以中低云为主，南侧以低云为主。

云图制作详细 云图分析在话务保障中的应用 一、前言 在MSCBSC上看了不少云图制作的说明文档，但发现在步骤中总有些缺失，如果是第一次接触的话很可能难以独自完成。下面我将就较详细的介绍如何做出云图。二、云图分析实施过程 进行话务增长预测云图需要以下步骤: 1. 先制作Excel表格，格式如下，包含小区号，中文名称，需要以云图显示的数据(话务 量，掉话，上行干扰等)，小区经纬度这些信息

2. 将EXCEL另存为TXT文本，用MAPINFO打开，制作成.tab文件，见下图: 第 1 页共 13 页 3. 开始创建点，这时由于经纬度不是浮点形式，你将无法创建。 4. 所以，你需要先把生成的.tab文件先另存副本: 第 2 页共 13 页 5. 然后打开生成的副本，如图所示，打开“表结构选项”。

6. 将坐标的类型调整为“浮点型”，这样就可以在mapinfo里“打点”了。 7. 然后就是创建点。 8. 注意选取X,Y坐标的列，关于“符号”，你可以选择自己喜欢的样式，这里不再赘述。 第 3 页共 13 页

9. 打开TAB文件，见下图。 这里的图比较简单，选取了一个BSC的数据，基站比较少，如果区域跨度过大的话， 容易产生一个问题，在本文的后面会有介绍。 10. 点地图中创建专题图菜单，选网格的缺省网格，见下图: 第 4 页共 13 页

11. 点下一步，选相应的表和字段(增长率)，点击浏览选中相应的存放地点，如下图: 12. 点下一步，进入自定义界面，点击自定义中的设置按钮，如下图: 第 5 页共 13 页

注意: , 差值器 选IDW; , 单元大小 第 6 页共 13 页 单元大小决定最终生成云图的分辨率，一般选择0.1,0.2之间，单元格越小，分辨率越高; , 搜索半径

卫星云图的识别 卫星云图是绕地球运行的卫星在几百公里到几万公里的高空所 摄拍的云层顶部的图像，就跟照相机一样定时给我们地球自拍一下。我们在电视上看到的云图是经过加工处理后的可见光卫星云图，此外还有红外线卫星云图等，再次我们就不赘述啦。可见光卫星云图一般分为白、绿、蓝三种颜色（颜色多了大家就看不懂耶看不清楚了不是）。那么各代表什么含义呢？ 其中白色区，表示地球上空云层，白色越浓表示云层越厚，云顶越高，在云层覆盖和即将覆盖的地方，可能将会出现阴雨甚至冰雹、台风发生。 不过要注意：冬天的东北地区和内蒙古西部地区，经常呈灰色和浅白色，但如果看动态图则会发现图像是静止的，不要急不要慌，这些地方其实表示的是地上积雪，并非天空云彩。 绿色部分，当然表示我们伟大祖国的美好的万里河山啦，不过河山不一定全是绿色，所以还是被处理了一下的，蓝色则代表海洋。 云是天气的“脸谱”，反映大气的“喜怒哀乐”。云量不仅能反映当时的大气状况，而且还能预示未来的天气变化。云量是天气预报的重要内容之一。人们从每天播放的卫星云图照片上，经常看到有形状各异的云系，气象学家称之为云图系统，其实是各种天气系统在云图照片上的表现形式。比如，到了夏秋季节，人们一目了然的夏季台风，是一片呈螺旋性旋转的巨大云团，中间有个黑点，这就是台风眼、即台风中心。有人称之为大气“飞蝶”，它以每秒数十米的强风速呈逆时

针方向旋转的同时，又以每小时数十公里的运行速度向我国沿海袭来。正因有了卫星云图，在其生成之初就被人们发现，因此现代台风预报水平己显著提高。而在过去，洋面没有气象记录，沿海设置的气象雷达探测又鞭长莫及，台风靠近沿海时，其强弱、大小及移速移向等，就连气象专家也全然不知，何谈准确预报？所以从高空“监视”这些不安分的小云就是天气云图的一个很大作用。当螺旋状云系呈“6”字形 分布时，台风将北上；呈“9”字形分布时，在高空主导气流操纵下， 台风将西行。从呆头鹅给的气象云图上看，可以看出我国东南沿海已经出现了台风哦，据悉，这个台风的名字叫“泰利”（不是今年的第5 号台风），这一天14时它登陆了福建福建莆田平海镇，从它所携带的云层可以看出，这个台风的威力十分强大。而且准备向西走了哦。 让我们把目光转向东北，在那里也蓄势待发着一个温带气旋，虽然没有热带气旋（台风）威力大，但是它的威力也不可小觑啊，大家都知道东北的北边是西伯利亚，西北边是贝加尔湖，再北就是北冰洋了。那边到夏天也比我们这儿冷多了，跟我们不是一个天气系统的。那里的冷空气全年都南下，冬天就是寒流，夏天就是冷涡。冬天冷空气南下声势大，是气团；到夏天气团就收敛成了一个细长的冷空气柱。这个细长的空气柱我们称之为冷涡。 这气柱被沿途的暖气团托举着、挤压着，冷气柱底端不时着地，就像个弹簧人似的一蹦一蹦地南下，同时它不断旋转然后不断有一股股冷空气甩出来，激发强对流，就像一个装满水的杯子，不停转不停洒出水来，大雨、暴雨、雷雨就这么下来了。冷涡坍塌、解体后，因

一、云图类型 1.红外云图 卫星在10.5～12.5微米测量地表和云面发射的红外辐射，将这种辐射以图象表示就是红外云图。在红外云图上物体的色调决定其自身的温度，物体温度越高，发射的辐射越大，色调越暗，红外云图是一张温度分布图。由于大气有吸收及物体发射率不完全为1，卫星接收到的红外辐射要比实际表面温度发射的黑体辐射要小，故严格地说，红外云图是一张亮度温度分布图。地面的温度一般较高，呈现较暗的色调；由于大气的温度随高度是递减的，故云顶高而厚的云，其温度低呈白的色调。低云的云顶温度较高，与地面相近，故在红外云图上不容易识别。由于各类云的云顶温度的差异较大，在红外云图上可以识别各种高度的云。此外，地表的温度随季节、纬度、海陆分布及其本身的热惯量而不同，所以在红外云图上的色调亦不同。在电视显示的红外云图上，地表以绿色表示，以与云相区分开。 2.水汽云图 卫星选用6～7μm水汽吸收谱段接收大气中水汽发射的辐射，并以图象表示 便得到水汽图。在这一波段，水汽一面接收来自下面的辐射，又以自身较低的温度发射红外辐射。卫星接收到的辐射决定于水汽含量，大气中水汽含量越多，发射的辐射越小；水汽含量越少，大气低层的辐射越可以透过水汽到达卫星，则卫星接收的辐射越大。在水汽图上，色调越白，辐射越小，水汽越多；否则越少。对于6～7μm水汽带，卫星测得的辐射来自对流层中上层，故水汽图反映大气上层水汽的空间分布。 3.可见光 可见光是波长从0.35～0.80μm很狭窄的波段。卫星在可见光谱段测量来自地面云面反射的太阳辐射，将卫星接收的这种辐射转换为图象称为可见光云图。卫星在可见光谱段选用的波长间隔有：0.52～0.75μm和0.58～0.68μm。卫星 在可见光波段接收辐射与物体的反照率和太阳的天顶角有关，若太阳天顶角越小，物体的反照率越大，则卫星接收到的辐射越大，反之则越小。在可见光云图上，辐射越大，色调越白；辐射越小，色调越暗。通常云层越厚，反照率越大，色调

静止气象卫星云图接收综合处理系统 LNA QQ: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 (3) 第二章系统总体介绍 (3) 第一节系统功能组成 (3) 第二节系统组成结构 (4) 第三节一次典型天气过程系统功能介绍 (5) 第三章系统主要功能介绍 (13) 第一节精细化云图显示 (13) 1 红外一云图 (13) 2 可见光云图 (15) 第二节基础功能 (18) 1 云图色彩 (18) 2 云图缩放 (22) 3 单点定位 (25) 4 距离测算 (25) 5 面积测算 (26) 6 多星云图 (26) 第三节数据叠加功能 (27) 1 多种地图主题 (27) 2 不同的GIS元素 (28) 3 常规气象资料 (28) 4 雷达资料 (30) 第四节云图应用处理 (31) 1 立体云图 (31) 2 晴空检测、云地分离 (33) 3 降水分析与预测 (35) 4 MCS对流云团跟踪预测 (35) 5 等温线分析 (37) 6 台风定位与跟踪 (39) 7 雾检测 (39) 第五节云图接收系统其他系统功能 (39) 第六节云图Web发布系统介绍 (40) 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：

海洋信息可视化 姓名： 学号： 年级: 2013级 专业：地图学与地理信息系统完成时间：2014年7月2日

云图动态三维可视化 摘要卫星云图是由气象卫星自上而下观测到的地球上的云层覆盖和地表面特征的图像【1】，它描绘了云团的具体形态和空间位置，对于理解大范围内天气变化具有重要意义【2】。本文使用从风云3号卫星获取的云光学厚度和云顶温度/云高(CPP)数据，通过云顶温度计算出云层厚度、透明度以及颜色值，并对数据进行插值，实现卫星云图的三维动态可视化。 关键字风云3号、云图、三维动态可视化 1 引言 风云3号（FY-3）气象卫星是我国的第二代极轨气象卫星，它是在FY-1气象卫星技术基础上的发展和提高，在功能和技术上向前跨进了一大步，具有质的变化，具体要求是解决三维大气探测，大幅度提高全球资料获取能力，进一步提高云区和地表特征遥感能力，从而能够获取全球、全天候、三维、定量、多光谱的大气、地表和海表特性参数。通过卫星云图的形态、结构、亮度和纹理等特征，可以识别云的种、属及降水状况。可以识别大范围的云系，如螺旋状、带状、逗点状、波状、细胞状等，并用以推断锋面、温带气旋、热带风暴，高空急流等大尺度天气系统的位置和特征。各种不同尺度天气系统的云区和各种不同的地表特征，在卫星云图上都有其特定的色调、范围大小和分布形式。利用卫星云图可以识别不同的天气系统，确定它们的位置，估计其强度和发展趋势，为天气分析和天气预报提供依据。在海洋、沙漠、高原等大片缺少气象观测台站的地区，卫星云图所提供的资料，弥补了常规探测资料的不足，这对提高预报准确率起了重要作用【1】。 2 原始数据的获取及处理 卫星云图的数据是从国家卫星气象中心（NSMC）下载得到的，该数据是风云3号卫星（FY-3A）的云光学厚度和云顶温度/云高（CPP）数据产品，数据格

卫星云图与天气预报 【知识点的认识】 由气象卫星自上而下观测到的地球上的云层覆盖和地表面特征的图象．各种不同尺度天气系统的云区和各种不同的地表特征，在这种图象上都有其特定的色调、范围大小和分布形式．利用卫星云图可以识别不同的天气系统，确定它们的位置，估计其强度和发展趋势，为天气分析和天气预报提供依据．在海洋、沙漠、高原等大片缺少气象观测台站的地区，卫星云图所提供的资料，弥补了常规探测资料的不足，这对提高预报准确率起了重要作用． 天气预报是气象工作者使用现代科学技术对未来某一地点地球大气层的状态进行预测，发布将要出现的天气状况，主要包括气温、阴天或晴天、降水的可能性、降水的强度、风力的大小、空气的能见度等． 从史前人类就已经开始对天气进行预测来相应地安排其工作与生活（比如农业生产、军事行动等等）．现在的天气预报主要是使用收集大量的数据（气温、湿度、风向和风速、气压等等），然后使用目前对大气过程的认识（气象学）来确定未来空气变化．由于大气过程的混乱以及现在科学并没有最终透彻地了解大气过程，因此天气预报总是有一定误差的． 【命题的方向】 考查了对卫星云图与天气预报的认识，基础知识，难度不大，题型较简单，注意识图． 例 1：（2013?齐齐哈尔）在卫星云图上，白色表示（） A．陆地B．海洋C．云区D．高原 分析：天气预报是气象工作者通过对天气资料的分析，发布的将要出现的天气状况，主要包括气温（最高和最低）、阴天或晴天、降水的可能性、降水的强度、风力的大小、空气的能见度等等． 解答：在卫星云图上，不同的颜色表示不同的内容．在卫星云图上绿色表示陆地，蓝色表示海洋，白色表示云雨区，黄色表示沙尘暴． 故选：C． 点评：本题主要考查学生看卫星云图的能力．只有了解卫星云图上各种颜色的含义，才能看懂卫星云图． 例 2：某日，小华同学收听到关于第二天的天气预报：多云转阴，气温 2℃～6℃，降水概率 20%．第二天（） A．下雨的可能性不大B．下雨的可能性大 C．不可能下雨D．绝对有雨 分析：降水概率指的是今天这个城市下雨的可能性是百分之多少．

GMS气象卫星云图实时数据录取和图像处理 GMS气象卫星云图实时数据录取和图像处理 GMS气象卫星云图实时数据录取和图像处理 2007-01-20 电子通信论文 GMS气象卫星云图实时数据录取和图像处理 摘要：GMS同步气象卫星云图是天气预报的主要手段之一。主要介绍了GMS-3气象卫星及其云图数据的结构，论述了一种基于微机的实时数据录取、图像处理系统的工作原理、关键技术的实现方法。关键词：气象卫星云图数据录取图像处理在航天科学飞速发展的今天，卫星观测已成为天气预报和大气科学研究不可缺少的有效手段。它能为工、农业生产，为航海、渔业、林业、水利及军事保障等提供重要的服务。GMS系列气象卫星是由联合国教科文组织资助、日本气象厅负责实施的一个项目。它观测到的云图资料具有实时性好、覆盖面广、信息量大的特点，是我国和东南亚、大洋洲各国进行气象预报、分析的主要依据。在卫星云图的接收、处理系统中，数据的实时录取与保存、事后的图像处理是关键技术。下面论述的是GMS-3卫星云图数据的实时录取与保存、事后图像处理的工作原理、关键技术实现方法。 1GMS-3卫星及其云图资料简介 GMS-3气象卫星静止于东经140度赤道上空，卫星自转的速度为100转/分，自转过程中有20度针对地球扫描获取云图数据，240度对空扫描，对空扫描期间将刚获取的云图资料传输给地面设备。卫星自转一圈扫描获取的数据称为一帧，根据转速可以计算出每帧数据的扫描及传输，为（60秒/100转）=600ms。卫星扫描步进方向为自北向南，对地球全部扫描一遍约2300帧数据。 GMS-3卫星云图每帧的数据结构如图1所示。每帧云图数据由9个数据段组成。同步段由20000bit帧同步码组成，主要用于帧同步，不需保存。 IR1、IR2、IR3段为红外云图数据，GMS-3

云图融合媒体数据呈现系统

云图融合媒体数据呈现系统定位于融合媒体类业务数据和运行数据的呈现窗口，将业务流转数据、内容资源数据、互动数据等数据集于一屏，并辅以灵活的配置、自定义模式，为客户提供个性化的融合媒体数据展现。 功能模块 1、数据展现 云图通过灵活使用HTML5技术，适应不同尺寸屏幕的展现模式，同时运用CSS3的动画特性，结合融合媒体数据的自身特点，展现融合媒体特有的炫酷效果。 已包含的数据展现有： ●汇聚类 ?最新资讯：暂时互联网汇聚最新的资讯 ?热点新闻：通过汇聚的大数据分析，完成的热点推荐 ?突发新闻：区域性的突发新闻，可完成用户的定制化要求 ●生产类 ?最新线索、报题：最新融合新闻所收到的最新线索、报题进行展示； ?最新选题：通过选题策划形成的最新报道方向； ?最新报道：从选题形成的各种版面报道制作，并呈现报道的制作状态。 ●发布类 ?两微一端发布排行榜：定制化的两微一端发布排行榜，包含用户数据实时反馈展示； ?今日电视编排：展示电视播出系统当日的播出串编单； ?最新微博微信：展示定制化的最新两微发布内容及用户互动数据； ?网站发布情况：展示网站当日发布的内容及用户互动数据。 ●资源调度类 ?地图化资源分布情况：实时呈现地图采访车、记者等资源的位置情况； ?调度通话：通过地图操作实现与前方记者的通话。 2、自定义组合模式 根据屏幕的尺寸和各类数据的特点，展现不同方式的组合模式，可以通过用户的需要进行配置化的自定义组合模式。

3、自定义主页 主页是进入云图数据呈现的入口，根据角色的用户的不同，可以自定义主页的展示效果，不仅可以自定义色块和排版，还能自定义布局的方式，实现用户的个性化定制。 在进行数据呈现的同时，云图还支持将移动终端、实时视频信号与数据呈现进行有机结合的整体展现方式。 多端口显现 云图运用Html5页面技术，能够自适应各种移动端口使用，“双屏”互补，形成立体化传播，全面系统地呈现和控制融合媒体生产流程的各重要环节，协助业务部门的电视新闻等多种媒体生产的决策，辅助新媒体和传统电视生产和发布。 成功案例

卫星云图的识别 、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1 2.5um 2.可见光图像（VIS）：波长区间0.4 —1.1um 3.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

摘要：gms同步气象卫星云图是天气预报的主要手段之一。主要介绍了gms-3气象卫星及其云图数据的结构，论述了一种基于微机的实时数据录取、图像处理系统的工作原理、关键技术的实现方法。关键词：气象卫星云图数据录取图像处理在航天科学飞速发展的今天，卫星观测已成为天气预报和大气科学研究不可缺少的有效手段。它能为工、农业生产，为航海、渔业、林业、水利及军事保障等提供重要的服务。gms系列气象卫星是由联合国教科文组织资助、日本气象厅负责实施的一个项目。它观测到的云图资料具有实时性好、覆盖面广、信息量大的特点，是我国和东南亚、大洋洲各国进行气象预报、分析的主要依据。在卫星云图的接收、处理系统中，数据的实时录取与保存、事后的图像处理是关键技术。下面论述的是gms-3卫星云图数据的实时录取与保存、事后图像处理的工作原理、关键技术实现方法。1 gms-3卫星及其云图资料简介gms-3气象卫星静止于东经140度赤道上空，卫星自转的速度为100转/分，自转过程中有20度针对地球扫描获取云图数据，240度对空扫描，对空扫描期间将刚获取的云图资料传输给地面设备。卫星自转一圈扫描获取的数据称为一帧，根据转速可以计算出每帧数据的扫描及传输，为（60秒/100转）=600ms。卫星扫描步进方向为自北向南，对地球全部扫描一遍约2300帧数据。 gms-3卫星云图每帧的数据结构如图1所示。每帧云图数据由9个数据段组成。同步段由20000bit帧同步码组成，主要用于帧同步，不需保存。ir1、ir2、ir3段为红外云图数据，gms-3只用于其中ir1段，ir2、ir3保留备用。ir1由2291个字组成，每个字代表一个卫星扫描的象素点，灰度等级为256级。ir1共有2291字节数据。v1、v2、v3、v4为可见光云图数据，gms-3云图中，可见光的分辨率为红外的4倍，所以v1、v2、v3、v4每个数据段均有数据，其字数应为2291+2291+（9164×4）=41238字节，约为42kb，传输速度为660kbit/s，扫描地球表面一次数据量为41238×2300=94847400字节，约95mb。2 云图数据的实时录取当卫星接收机收到卫星发来的高频信号后，首先对它进行高频、中频放大及调解、解码处理，撮出云图图像数据及帧同步脉冲、字同步脉冲、位同步脉冲等信号。由于gms-3云图信息是一个660kbit的数据流，数据量高达95mb，所以应当对云图接收机发来的数据进行前置预处理。预处理的主要作用是对接收机发来的数据进行提取、缓冲，去掉一些无用的重复数据。本文介绍的云图处理系统，以一片intel 8086 cpu为核心组成一个16位专用单板机，其框图如图2所示。接口及同步电路主要用于对接收机送出的信号进行帧同步和串并转换，然后以16位dma的方式将数据存入缓冲存储器中。存储器分两个部分，ram1和ram2。接收数据时，将一帧数据首先放入ram1或ram2中的一个中，例如ram1中，当一帧数据接收并处理完后，intel 8086 cpu控制总线接口电路向主机发出取数据请求，并将保存最近一帧数据的ram1存储器的控制权交给主机，同时做好下一帧数据存入另一存储器ram2中的准备。用这种双缓冲存储器方式，可以使数据预处理与主机对云图的处理并行进行，大大节省了主机的资源开销，可实现云图的实时显示。3 云图数据的实时存储由于gms-3卫星云图数据量大、传输速度高，采用一般的文件读写方式不能完成数据的实时存盘要求，必须绕过操作系统的文件组织结构，直接对磁盘上的磁道进行寻址和读写操作。图3所示为磁盘上的磁道、扇区组织形式。操作系统通常以扇区为单位进行读/写访问，即一次读/写一个扇区。一扇我通常为512字节，0.5kb，读写一个扇区一般要1.5ms，磁头在磁道间移动的定位时间，即平均寻道时间为10ms。假设操作系统每读/写一个扇区后均需重新定位磁道，则存储一帧42kb数据所花的时间为（42/0.5）×（10+1.5）=966ms，超过了卫星发一帧数据的时间600ms。若在程序中直接控制磁头定位到某一磁道，然后连续写完该磁道上的所有扇区，再去寻找下一空磁道，则假设每一磁道有17个扇区，那么一个磁道上就保存17/2=8.5kb数据，花费时间（17×1.5）+10=35.5ms。保存一帧数据约需访问（42/18.5）约为5个磁道，所需时间为35.5×=177.5ms，大大小于600ms，完全满足了实时存储的要求。 4 主要图像处理功能gms-3卫星云图含有丰富的信息，对它的图像进行各种处理，可以获取

【基礎地球科學科數位教材發展教材單元內容暨教學活動設計教案(含詳細旁白稿)】
單元編號 對應課綱 教學模式
3-2-1-42 3-2-1大氣變化 具體經驗 => 觀察與建立概念 => 應用與驗證
單元名稱 整合天氣圖與衛星雲圖 預計教學時間 65分鐘（實體教學時間）
學習目標 1 了解如何由地面天氣判讀天氣系統的特徵 2 整合天氣圖與衛星雲圖的資訊
單元內容簡介
課程內容
1. 以動畫與圖片介紹天氣圖 2. 由實際地面天氣圖判斷天氣
(1) 東亞區域：天氣圖中包括多種不同天氣系統，高低壓中心、颱風、冷鋒、暖鋒，可讓學生選擇陰雨區的分布，再以衛星雲圖驗證之。 (2) 臺灣區域：以冬季為例，結合地面觀測結果（以氣象符號表之）、地面天氣圖（配合簡單立體地形圖）、風速、雷達回波圖、衛星雲圖
等，比較臺灣北中南東的天氣特徵
學習評量
提供兩種天氣圖（分別為冷鋒與滯留鋒），各持續3天的連續變化。提供選擇項目讓學生組合，3天來臺灣某地天氣的概況，以分辨兩種鋒面 系統相伴之天氣特徵。
教學活動設計
教學流程、教學內容
【觀察與建立概念】 1. 以東南亞為中心為範圍，從各
觀測站的氣壓值為目標，連結 等值氣壓值，以分解式動畫， 繪製等壓線的過程。再引入高 低壓中心的位置。並顯示風向 與等壓線的關係。 2. 判斷鋒面位置（配合衛星雲圖) ﹣包含風向風速、溫度、氣壓
時間
實體 教學 5分
教學元件
旁白稿
參考資料
3-2-1-4-e《從地面天氣圖判斷鋒 利用氣象觀測資料繪製等壓線後，地面天氣圖的繪製 因若以實
編 面》
還要根據氣溫分佈及各地的天氣特徵來判斷是否有 際台灣附
號
鋒面之類的特殊天氣，如果有，就要在最可能的位置 近地面觀
上畫上鋒面，或其他特殊天氣符號。
測資料為
以簡報和動畫方式呈現，以臺灣 以下列這張圖中天氣符號的分布為例，由各地天氣符 例，圖面會
設 計 理
為例，從地面觀測站資料整合為 大範圍的天氣圖，風向風速溫度 氣壓等較大轉變區域，與衛星雲
號中的氣溫及風向看來，大致上可以畫分出左上及右 下兩個明顯不連續的部分，左上方部分的天氣符號大 致呈現出西北的風向及較低的氣溫；相對地，圖中右
太過複 雜，也會過 大，不易判
念 圖資料，進一步判斷鋒面位置。 下方部分的天氣符號則呈現西南的風向及較高的氣 讀。所以改
溫。可見在兩區域的交界有一冷鋒存在，鋒面左上方 以局部重

卫星云图上各类云的特征 A·卷状云在可见光云图上，卷云的反照率低，呈灰一深灰色；若可见光云图卷云呈白色，则其云层很厚，或与其它云相重迭；在红外云图上，卷云顶温度很低，呈白色。无论可见光还是红外云图，卷云有纤维结构。 B·中云（高层云和高积云）在卫星云图上，中云与天气系统相连，表现为大范围的带状、涡旋状、逗点状。在可见光云图上，中云呈灰白色到白色，色调的差异判定云的厚度；在红外云图上，中云呈中等程度灰色。 C·积雨云无论可见光还是红外云图，积雨云的色调最白；当高空风小时，积雨云呈圆形，高空风大时，顶部常有卷云砧，表现为椭圆形。 D·积云、浓积云在可见光云图上积云浓积云的色调很白，但由于积云浓积云高度不一，在红外云图上的色调可以从灰白到白色不等，纹理不均匀，边界不整齐。其型式表现为积云线和开口细胞状云。 E·层云（雾）在可见光云图上，层云（雾）表现为光滑均匀的云区；色调白到灰白，若层云厚度超过300米，其色调很白；层云（雾）边界整齐清楚，与山脉、河流、海岸线走向相一致。在红外云图上，层云色调较暗，与地面色调相的。 卫星云图识别云的判据 在卫星云图上识别云的判据有六个： ①结构型式：是指不同明暗程度物象点的分布式样，如高层高积云常表现为带状、涡旋状等，开口细胞状云系是由积云浓积云组成等； ②范围大小，是指云系的分布尺度，由云系尺度可以推断形成云的物理过程，尺度小的云系常与中小尺度天气系统相关；尺度大的则与大尺度的天气系统联系。 ③边界形状：不同类型的云，边界不尽相同，如积云浓积云边界不整齐，层云（雾）边界较整齐。 ④色调：是指物象的亮度。可见光云图上云的色调与云厚和云的成分有关，红外云图上则与云顶温度相关。 ⑤暗影：是指在一定太阳高度角下，高的云在低的目标物上的投影。 ⑥纹理：用来表示云顶表面粗糙程度，如层云（雾）云顶表面均匀、光滑；而积云浓积云表面多起伏、不均匀.

课题名称：数字图像处理 姓名： 学号： 年级: 2013级 专业：地图学与地理信息系统 完成时间：2014年6月29日

摘要 (3) 关键字 (3) 1 气象卫星云图简介 (3) 2 数字图像处理 (4) 3 云图云类识别技术国内外研究现状 (5) 3.1 闽值法 (5) 3.2 监督分类法 (5) 3.3 非监督分类法 (6) 4 个人对于该领域进展的分析 (6) 参考文献 (7)

数字图像处理在气象卫星云图中的应用 摘要卫星云图是由气象卫星在上而下观测到的地球上的云层覆盖和地表面特征的图像【1】，可以便捷地提供时空尺度广泛的云的信息,所展示的云的种类和形态蕴涵着丰富的天气演变信息,综合反映了大气中正在进行的动力和热力过程【2】。在海洋气象观测领域中，卫星云图所提供的资料，弥补了常规探测资料的不足，对提高预报准确率起了重要作用。随着卫星遥感技术和图像处理技术的发展,利用图像处理技术对卫星云图作相关处理和信息提取已经成为气象卫星资料分析的主要的手段。 关键字：卫星云图、图像处理、云识别 1 气象卫星云图简介 通过卫星云图【3】图像的形态、结构、亮度和纹理等特征，可以识别云的种、属及降水状况。可以识别大范围的云系，如螺旋状、带状、逗点状、波状、细胞状等，并用以推断锋面、温带气旋、热带风暴，高空急流等大尺度天气系统的位置和特征。 卫星云图按探测通道可以分为两类:红外云图和可见光云图。红外云图，是气象卫星上的扫描辐射计利用红外辐射通道感测并向地面站发送的云图，其亮度大致反映了云层顶的温度，因而也反映了云顶的高度。一般温度越低，高度越高的云层，图上的色调过白，反之色调越黑。由于红外遥感可以昼夜感测并向地面站发送云图，并可分析高云和云顶温度，提供了可见光云图不能提供的大量信息。可见光云图，是气象卫星上的扫描辐射计用可见光通道感测并向地面站发送的卫星云图，图上亮度明暗反映了云的反照率的强弱。可见光云图在研究云团、云系等的移动和发展方面，在监测台风和其他天气系统的发生、发展及移动方面，均获得广泛应用，并取得较好成效。 随着卫星云图的广泛应用，气象工作者对其进行了大量的分析与研究，从通过肉眼对卫星云图的形态学进行分析，到结合其它气象资料的研究与分析；从人

天气预报与天气图 天气预报就是对未来时期内天气变化的预先估计和预告。 “天有不测风云”，这句话充分说明了天气预报的难度。随着科学技术的发展，天气预报的准确率在不断提高，人们根据天气预报，可以适时安排生产和生活，使气象为国民经济建设服务，减少气象灾害的损失。 天气预报是根据大气科学的基本理论和技术对某一地区未来的天气作出分析和预测，这是大气科学为国民经济建设和人民生活服务的重要手段，准确及时的天气预报对于经济建设、国防建设的趋利避害。保障人民生命财产安全等方面有极大的社会和经济效益，天气预报的时限分：1—2天为短期天气预报，3—15天为中期天气预报，月、季为长期天气预报，1—6小时之内则为短临预报（临近预报）天气预报的主要方法，目前有天气学方法以天气图为主，配合气象卫星云图、雷达等资料，数值天气预报以计算机为工具，通过解流体力学，热力学，动力气象学组成的预报方程，来制作天气预报；统计预报，以概率论数理统计为手段作天气预报。以上各种有时互相配合、综合应用，并广泛采用计算机作为工具。 天气图 是指填有各地同一时间气象要素的特制地图。在天气图底图上，填有各城市、测站的位置以及主要的河流、湖泊、山脉等地理标志。气象科技人员，根据天气分析原理和方法进行分析，从而揭示主要的天气系统，天气现象的分布特征和相互的关系。是目前气象部门分析和预报天气的一种重要工具。天气图分地面天气图及高空天气图主要层次如850百帕、700百帕、500百帕、300百帕、200百帕等天气图，同一时刻上、下层次配合，可了解天气系统的三度空间结构，根据需要可选用不同范围的天气图，在我国通常用欧亚范围的天气图，有时也用北半球范围，或低纬度（30°N ─30°S）图或某一省，地区范围的小图作辅助分析用。

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 1 2.5um 2.可见光图像（ VIS）：波长区间 0.4 —1.1um 3.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

收听天气预报·教案示例（一） 教学目的 1．了解天气预报及其意义，了解卫星云图和简易天气图的组成，掌握识读卫星云图和简易天气图的基本方法。 2．通过学生识读卫星云图和天气图、培养学生利用现代技术了解和预知天气现象的能力。 3．通过本课的学习，使学生进一步认识地理知识在日常生活中的用途，增强他们学习地理的兴趣，明确学习地理的目的。在学习卫星云图时，还可以通过介绍我国制造的风云一号气象卫星以及它技术先进的事实，使学生为我国科技的飞速发展和取得的伟大成就而自豪。 教学重点使学生掌握识读卫星云图和简易天气图的基本方法。 教学方法指导自学法和练习法。 教具某日中央电视台播放天气预报的录相片或当地人民广播电台天气预报的录音；投影片（天气符号表和城市天气预报图）。 讲授提纲 一、天气预报的用途和内容 二、怎样看卫星云图 1．什么是卫星云图 2．卫星云图的识读 三、简易天气图 1．天气图中常用的符号 2．简易天气图的识读 教学过程 引入新课 [播放录相（或录音）]让学生看天气预报的录相（或听录音）。 [提问]大家经常看（或听）天气预报吗？你为什要看（或听）天气预报呢？（从天气预报中可以知道未来天气的变化，我们就可以根据天气变化增减衣服，带雨具等等。）

[教师讲解]除了同学所说的以外，由于天气变化，我响着生产、交通等很多部门的活动，所以天气预报对于几乎所有的人都是非常必要的。因此我们有必要了解有关天气预报的知识，并且掌握正确收看（或收听）天气预报的方法。 学习新教材 第一节收听天气预报[板书] 一、天气预报的用途和内容[板书] [教师归纳]天气预报有利于人们安排生活、工作和生产活动。 [提问]通常在中央电视台的天气预报中都看到有哪几类气象图？（卫星云图、天气形势图、城市天气预报图等等） [教师讲解]通常气象台就是通过对卫星云图的分析，做出天气形势的预测，才能准确地预报出我国各主要城市的天气状况。由于时间的关系，下面我们就只重点学习观看卫星云图和简易天气预报图的方法。 二、怎样看卫星云图[板书] 1．什么是卫星云图[板书] [读课文]教师指定学生朗读课文27页“卫星云图”一节课文的第一段，并观察“气象卫星和地面接收”示意图。 [教师讲解]现在中央电视台播的卫星云图，是我国自行制造的风云一号气象卫星发射回来的图象。这是一项非常先进的科学技术成果，在世界上只有为数很少的几个国家才能做到。 [观察图片]指导学生观察课本封底“卫星云图照片”，让学生读出照片中都有哪些内容。（日期和时间、地球、经纬网、我国的国界和海岸线、长江和黄河、城市、云层及其运动方向标、陆地和海洋） [提问]卫星云图和上述内容都各有什么作用？（云层表示各地区上空云量的分布，其他内容表示地区的位置。） [教师讲解]卫星云图的主要内容就是云。在看云图时首先要根据经纬网、海陆界线等等内容弄清方位，再看云层的分布和范围大小、云层的厚薄以及它的运动方向。根据对云层情况的了解，就可以全面地知道，在卫星发射图象的时候我国各地的天气状况。 [练习]看“卫星云图”回答下列问题： (1)卫星云图表示的是什么时间的天气状况？（1990年5月31日14点30分） (2)图中的主要云区在哪里？大致呈怎样的方向延伸？向哪个方向移动？（在我国长江以南的地区，大致为西南—东北方向延伸，向东移动。）