卫星技术气象卫星修改版
气象卫星技术的发展与利用
气象卫星技术的发展与利用气象卫星技术是人类赖以预测天气、风暴、干旱等气象现象的重要手段之一。
随着科技的进步和卫星技术的不断发展，气象卫星技术也得到了进一步的提升和发展，成为了现代气象科学不可或缺的重要工具之一。
一、气象卫星的发展历程气象卫星的发展历程可以追溯到上世纪60年代初期。
1960年，美国发射了首颗气象卫星“TIROS-1”，此后又陆续发射了多颗气象卫星。
70年代，中国天气卫星的发射也开始了。
80年代，我国的第一颗静止气象卫星“风云一号”发射成功，进入到我国气象卫星时代。
随着多颗卫星的使用和发展，气象卫星技术在气象预报、预警和灾害监测等方面发挥了重要作用，并为人类预测和防御自然灾害带来了巨大的好处。
二、气象卫星的技术现状目前，全球共有37颗静止卫星和21颗近地点卫星，其中包括我国自主研发的“风云三号”系列卫星。
这些卫星充分发挥着其先进的数据采集、传输和处理能力，为全球提供了全方位、高精度的气象数据和信息支撑。
其中，“风云三号”卫星是我国自主研制的第三代静止气象卫星系统。
其搭载的高光谱成像探测器、激光高度计和闪电监测仪等先进传感器，能够在数分钟内提供高解析度、高精度的大气和云图像数据。
这些数据不仅能够帮助人们更精准地进行气象预报和灾害预警，还能为国家地质灾害预警和生态环境监测等提供重要支持。
三、气象卫星技术的应用气象卫星技术广泛应用于地球物理、海洋科学、环境保护、灾害减轻等各个领域。
以下是几个典型的应用案例：1、天气预报：气象卫星通过获取地球表面的实时影像，对气象变化进行监测和预测。
这对防止自然灾害、增强人们在天气变化中的应对能力具有重要帮助。
2、海洋气象：气象卫星可以监测海浪和风向，对海上交通和港口物流安全具有重要帮助。
3、环境监测：气象卫星能够了解环境污染情况、海洋污染情况和土地覆盖情况，为环境治理提供决策依据。
4、灾害响应：气象卫星通过掌握天气变化情况来监测自然灾害，提高灾害预警水平，加强对灾难的及时响应。
气象卫星技术
气象卫星技术随着科技的不断进步，气象卫星技术在现代气象学中扮演着非常重要的角色。
气象卫星技术通过利用卫星对地球大气进行观测，提供了海量且准确的气象数据，并为气象预报、灾害预警等工作提供了可靠的支持。
本文将对气象卫星技术的原理、应用和发展前景进行探讨。
一、气象卫星技术的原理气象卫星技术基于遥感原理，通过搭载在卫星上的各类传感器对地球大气进行观测。
传感器可以探测可见光、红外线、微波等不同波段的辐射，将这些辐射信号转换为图像或数据传回地面。
这些传回的数据可以提供有关地球大气的温度、湿度、气压、云量、云高、降水等信息。
卫星传感器通过扫描或成像方法对地球大气进行遥感观测，其原理可以简单概括为以下几个步骤：1. 接收辐射：卫星传感器接收来自地球表面和大气的辐射信号。
2. 辐射传输：辐射信号在大气中传输，被大气吸收、散射或反射。
3. 接收卫星信号：卫星传感器接收经过大气传输后的信号。
4. 数据处理：通过算法对接收到的信号进行处理，提取有用的气象信息。
5. 数据传输：将处理后的数据传回地面，供气象预报和科学研究使用。
二、气象卫星技术的应用气象卫星技术的应用范围非常广泛，主要体现在以下几个方面：1. 气象预报：气象卫星技术提供了海量的气象数据，可以用于分析和预测天气变化趋势。
通过对云量、降水、温度等数据的监测和分析，气象预报机构可以预测出未来数小时、数天甚至数周的天气情况，为社会各界提供准确的天气预报服务。
2. 灾害监测：气象卫星技术可用于监测台风、暴雨、干旱等气象灾害。
卫星传感器可以及时探测到这些灾害的形成和发展过程，为防灾减灾工作提供重要的信息支持。
同时，卫星图像还可以用于灾区的实时监测和评估，帮助相关部门做出及时合理的应对措施。
3. 气候研究：气象卫星技术对于研究地球气候变化具有重要意义。
通过长期观测和监测，科学家们可以获得大范围、连续的气象数据，并分析、验证气候变化模型。
这些数据和模型有助于了解气候系统的演变规律和影响因素，为制定应对气候变化的政策和措施提供科学依据。
气象卫星工作原理
气象卫星工作原理气象卫星是一种通过空间技术收集大气资料的无人机器。
它搭载在地球轨道上，利用先进的观测设备和传感器，能够实时观测和监测地球的大气状况、云图、气候变化以及各类天气现象。
本文将介绍气象卫星的工作原理，包括数据采集、信号传输和数据处理。
一、卫星数据采集1. 天气成像仪天气成像仪是气象卫星上最重要的传感器之一，它主要负责收集地球表面的图像信息。
天气成像仪利用光学技术，可以在可见光和红外波段范围内获取高分辨率的图像数据。
通过记录不同波段的亮度和颜色信息，天气成像仪能够捕捉到云层、降雨、雪花等天气现象，还可以提供地表温度、风速等气象参数。
2. 辐射计辐射计能够测量地表的辐射能量，并将数据转化为温度信息。
它通常采用红外辐射测量技术，通过接收地球表面和大气层的辐射能量，计算出地表的温度分布。
辐射计是衡量地球能量平衡和气候变化的重要工具。
3. 气象雷达气象雷达是利用雷达波束扫描大气中的水滴或冰晶，并通过分析返回的信号来探测降雨或其他降水现象的设备。
它能够提供立体的方位信息，对短时强降水和潜在的暴雨天气进行预警。
二、卫星信号传输卫星信号传输是指将卫星上收集到的数据传送到地面的过程。
由于卫星与地面之间的距离较远，传输信号存在一定的延迟问题。
为了解决这个问题，气象卫星采用了数码化信号传输技术。
1. 数字信号压缩卫星上收集到的原始数据一般体积较大，为了降低传输成本和时间延迟，需要对数据进行压缩。
数字信号压缩能够将大容量的数据通过特定的算法转化为较小的文件大小，同时尽量保持数据的完整性和准确性。
2. 数据传输协议卫星数据传输协议是卫星与地面接收站之间通信的规则。
常用的数据传输协议包括TCP/IP协议和FTP文件传输协议。
通过这些协议，卫星可以将压缩后的数据进行分组传输，并保证传输的可靠性和稳定性。
三、卫星数据处理卫星数据处理是指将接收到的卫星数据进行解码、解析和分析的过程。
这一过程需要借助计算机算法和数学模型。
气象卫星
气象卫星气象卫星是从太空对地球及其大气层进行气象观测的人造地球卫星，属于一种专门的对地观测卫星或遥感卫星，具有范围大、及时迅速、连续完整的特点，并能把云图等气象信息发给地面用户。
1气象卫星- 概述气象卫星具有除一般卫星的基本结构和部件外，还携带各类遥感仪器，包括电视摄像机、红外探测仪、射电探测仪、多谱段探测仪、气象雷达以及数据传输设备。
遥感器能够接收和测量地球及其大气的可见光、红外与微波辐射，并将它们转换成电信号传送到地面。
地面接收站再把电信号复原绘出各种云层、地表和洋面图片，进一步处理后就可以发现天气变化的趋势。
气象卫星观测范围广，观测次数多，观测时效快，观测数据质量高，不受自然条件和地域条件限制，它所提供的气象信息已广泛应用于日常气象业务、环境监测、防灾减灾、大气科学、海洋学和水文学的研究。
气象卫星也是世界上应用最广的卫星之一，美国、前苏联/俄罗斯、法国和中国等众多国家都发射了气象卫星。
常用的气象遥感仪器有三种：（1）多通道高分辨率扫描辐射计：它可以获得可见光与红外的云图。
太阳同步轨道气象卫星的可见光与红外云图的星下点分辨率都在1公里左右；地球静止轨道气象卫星的可见光云图的星下点分辨率为0.9～2.5公里，红外云图的星下点分辨率为5～12公里；（2）高分辨率红外分光计：它可以获得大气垂直温度分布和水汽分布；（3）微波辐射计：它配合高分辨率红外分光计工作，可以获得云层以下的大气垂直温度分布和云中的含水量。
气象观测专用系统还包括卫星所载磁带机等数据存贮装置和数据传输设备。
2 气象卫星- 发展史1958年美国发射的人造卫星开始携带气象仪器，1960年4月1日，美国首先发射了第一颗人造试验气象卫星，截止到1990年底，在30年的时间内，全世界共发射了116颗气象卫星，已经形成了一个全球性的气象卫星网，消灭了全球4/5地方的气象观测空白区，使人们能准确地获得连续的、全球范围内的大气运动规律，做出精确的气象预报，大大减少灾害性损失。
气象卫星数据处理技术
气象卫星数据处理技术气象卫星是指专门用于观测大气、海洋及陆地环境的卫星。
它具有观测范围广、数据更新及时、准确性高等优点。
现代气象卫星的数据处理技术也日新月异，这篇文章将简单介绍气象卫星的数据处理技术和常用算法。
第一部分：气象卫星的数据获取想要进行气象预报和分析，首先要获取气象数据。
而对于地面气象站和飞机观测等传统手段，存在着一些局限性，比如不能全面覆盖，不能实时更新等。
因此，气象卫星的数据获取方式越来越受到重视。
目前，国际上运行着多种气象卫星。
其中，比较著名的有美国的“高分辨率红外辐射计卫星”、日本的“MTSAT”、“全球气象卫星”等。
这些卫星可以获取大气温度、水汽含量、云量、降水量等多种气象参数数据。
第二部分：气象卫星的数据处理技术得到气象卫星数据后，还需要进行处理和分析。
一般来说，气象卫星数据处理技术可以分为以下几种：（一）图像解译：从卫星图像中取得有用信息，对图像进行分析、识别等。
图像解译的主要方法包括特征提取、目标检测、分类识别等。
通过对图像进行处理和分析，可以了解大气环境的变化情况。
（二）气象要素反演：根据卫星图像获取大气和地面表观参数，如温度、湿度、云量、降水量等。
气象要素反演技术主要有两种方法：基于统计学的反演方法和基于物理学的反演方法。
基于统计学的方法往往精度较差，适用于较大尺度的区域；而基于物理学的反演方法可精准反演单点或小区域的气象要素。
（三）数据同化：将卫星观测和地面气象站观测数据结合起来，获得更准确的气象信息。
数据同化技术主要有卡尔曼滤波方法、静止波数滤波方法等。
通过数据同化，可以综合使用气象卫星和地面气象观测数据，获取更加准确、实时和全面的气象信息。
第三部分：气象卫星数据分析的常用算法在气象卫星数据分析中，常用的算法有很多种。
下面，简单介绍几种较为常见的算法。
（一）云检测算法在卫星图像中，云量的识别和定量分析是气象研究的重要内容之一。
云检测的目的就是从卫星图像中分离出云量。
卫星气象学气象卫星观测系统
陆地监测
NASA
0.4-15.5μm， 2382通道
大气温湿度
NASA
6.9-89GHz， 大气、降水、
12通道
温湿度
NASA
23.8-89GHz， 15通道
水汽、地表 温
TRW
0.3-5μm， 8-12μm，
地表发射、 发射辐射
Aqua的科学目标
“Aqua”卫星观测地球大气系统中的水,包括 海洋上的蒸发、大气中的水汽、云、降水、土壤 湿度、海冰、陆冰、雪盖以及冰等；另外还测量 辐射能量通量、气溶胶、陆地植被覆盖、浮游植 物、及海洋、陆地和水体的温度等，这些参数对 于气候预测研究，大气环境监测、陆地植被及海 洋生物识别等都具有重要的科学意义。
44种产品：按照4个专题 （ 4/4：海洋 ）
海洋产品 MOD 18 MOD 19 MOD 20 MOD 21
MOD 22
MOD 23 MOD 24 MOD 25 MOD 26 MOD 27 MOD 28 MOD 36 MOD 37 MOD 39
/ Normalized Water-leaving Radiance Pigment Concentration Chlorophyll Fluorescence Chlorophyll_a Pigment Concentration Photosynthetically Available Radiation (PAR) Suspended-Solids Concentration Organic Matter Concentration Coccolith Concentration Ocean Water Attenuation Coefficient Ocean Primary Productivity Sea Surface Temperature Total Absorption Coefficient Ocean Aerosol Properties Clear Water Epsilon
气象卫星数据处理技术综述
气象卫星数据处理技术综述第一章气象卫星数据的基本概述气象卫星数据是指通过卫星获取到的用于气象预测和科学研究的大气和地球物理学数据。
它们包括卫星图像、温度和湿度、风速和风向、云量和类型以及其他位置和时间相关的信息。
通过对这些数据的处理和分析，科学家们可以检测到不同区域的气象和环境变化，从而更好地理解气候变化和天气变化的机理。
第二章气象卫星数据的处理技术气象卫星数据处理技术是指用不同的方法和工具来处理气象卫星数据，以获取更有用的信息。
这些技术包括以下几种：1. 图像处理技术卫星图像处理技术主要包括图像增强、图像分类和图像分析等。
其中，图像增强技术可以改善卫星图像的质量，并使其更容易被阅读和分析。
图像分类技术可以根据不同的区域、时间和天气条件将不同的卫星图像分类。
最后，图像分析技术可以利用计算机算法来检测、测量和识别不同的元素。
2.数据压缩技术卫星数据是由成千上万的像素组成的，因此需要使用数据压缩技术来减少存储空间的需求。
数据压缩技术将重要的数据从较低质量的数据中提取出来，并利用不同的编码和压缩算法来压缩数据。
3. 遥感技术遥感技术是使用气象卫星的核心技术之一。
遥感技术可以将不同波段的辐射数据转化为数字信号，从而生成高质量的卫星图像。
这些图像可以用来监测各种自然灾害、气象变化和人类活动等。
4. 数据挖掘和机器学习技术数据挖掘和机器学习技术可以利用计算机算法对大量的气象卫星数据进行分析和处理。
这些技术可以帮助科学家们检测和预测不同元素之间的关系，并找出不同气象变化的原因。
第三章气象卫星数据处理的主要应用气象卫星数据处理技术具有广泛的应用，包括以下几个方面：1.气象预测气象卫星数据是气象预测的重要数据来源之一。
通过分析卫星图像、温度、湿度、风速和风向等数据，气象预测者可以准确地预测天气的变化和发展趋势。
2.自然灾害监测卫星数据处理技术可以用来预测和监测自然灾害，如洪水、台风、地震、森林火灾和干旱等。
这些数据可以用来提高应急响应和减少人员伤亡。
气象卫星技术的发展与应用
气象卫星技术的发展与应用近年来，随着科技的不断发展，气象卫星技术得到了广泛的应用和推广。
气象卫星技术可以实时地获取全球各地气象信息，从而为各项气象预报和预警提供有力的支持，同时也为农业、交通运输、航空等领域提供了重要的数据参考。
一、气象卫星技术的发展历程气象卫星的应用历程可以追溯到上世纪60年代初期。
当时，美国开始了气象卫星的研制和开发，很快成为了全球领先的气象卫星制造国。
1988年，美国首次发射了组成环绕地球的全球气象卫星网的卫星。
而到了21世纪，随着各国的技术不断进步，越来越多的国家开始了自己的气象卫星计划。
目前，已有超过20个国家拥有了自己的气象卫星。
二、气象卫星技术的应用领域气象卫星的应用范围非常广泛，包括天气预报、灾害预警、环境监测、农业生产等多个领域。
举个例子来说，当地气象台根据气象卫星拍摄出的实时影像可以对天气进行更加精准的预测，从而提前发布预警信息，帮助人民做好应对准备。
此外，气象卫星还可以用于环境监测和气候变化研究，帮助人们更好地保护环境和减缓气候变化。
在农业方面，气象卫星可以通过监控降雨情况、土壤含水量、气温变化等因素，帮助农民掌握农作物的生长情况，从而调整农业生产方式和策略，提高产量和收益。
三、气象卫星技术的优势与传统的气象观测方法相比，气象卫星技术具有明显的优势。
首先，气象卫星可以实现全球范围的监测和观测，覆盖范围更广，监测精度更高。
其次，气象卫星的监测频率更高，数据更及时、精确。
此外，气象卫星还具有数据处理和应用方面的优势，不仅可以为决策者和公众提供实时的天气信息和预警信息，还可以为各种应用领域提供数据支持和技术咨询。
总的来说，气象卫星技术的不断发展和应用，极大地方便了人们的生活和工作，促进了社会的发展和进步。
未来，随着技术不断进步和创新，气象卫星技术将能够在更多的领域得到应用和发展，为人类生产和生活的改善做出更大的贡献。
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视频摄像机示例
• 左图给出了视场角与镜头焦 距之间的关系。焦距越大， 视场角越小，观测精度越高。
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第一张传回的照片
• 照片下传到地面后被存储在 35mm的胶卷上。
• 利用手绘云图（ hand-drawn cloud ）分析进行气象预报。
• 由于电路故障，TIROS I 在1960 年6月中旬停止工作，在轨工作 寿命77天。共发回19389张照片。
• 1960年11月23日，TIROS II 发射。 此后至1965年7月美国共发射了 10颗这种气象卫星。
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气象卫星
• 气象卫星实质上是一个高悬在太空的自动 化高级气象站，是遥感、计算机、通信和 控制等高技术相结合的产物。
• 在气象预测过程中非常重要的卫星云图的 拍摄有两种形式：
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中国第一颗气象卫星-风云1号
• 1970年周恩来总理指出要搞我国自己的气象卫星， 并亲自布置了相关任务，从此开始了我国第一代 极轨气象卫星风云一号（FY-1）的研制和发展工 作。
• FY-1气象卫星是中国研制的第一代太阳同步轨道 气象卫星。 共发射了4颗，即FY-1A卫星，FY-1B卫 星，FY-1C卫星、FY-1D卫星。
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FY-1B
• FY-1B卫星星载5通道可见光、红外扫描辐射 计的性能和卫星的主要功能，与美国第三 代极轨气象卫星相当，接近业务应用水平；
• 卫星可见光通道图像质量良好，信噪比高 于设计要求。姿态控制系统比FY-1A有明显 改善，但系统的可靠性有待进一步改进。
• 它提高了中国天气预报的时效性、准确性 以及监察灾害性天气的能力。
气象卫星
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气象预报对人类的重要性
• 古代：观云识天气、诸葛亮借东风、道士 求雨
• 近代：气象站、探空气球 • 现代：气象卫星
有了气象卫星之后，天气预报的覆盖全球， 准确度大幅度提高
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• 彩色版
卫星云图
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• 红外
卫星云图
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• 彩色水汽
卫星云图
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• 海区
卫星云图
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目录
• 世界上第一颗气象卫星TIROS-1 • 中国风云气象卫星 • 气象卫星概念与特点 • 核心技术 • 分析气象卫星对人类社会、生产活动产生
的巨大影响。 • 轨道设计与覆盖问题
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国际上首颗气象卫星“泰罗斯”1号
• 首颗FY-1A卫星入轨后获取了大量高质量云 图资料。运行不久，发现水汽对红外探测 器造成污染。另外由于遭遇强烈的太阳活 动，卫星发生单粒子翻转事件，姿态失控， 卫星工作了39天。没有达到预定的工作寿 命要求。
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FY-1B
• FY-1B卫星于1990年9月3日用长征四号火箭发 射。
卫星总长度为8.6米，星重750千克，三轴定向 稳定，卫星高900公里，倾角99°，周期102.86 分钟，每天卫星绕地球为14圈。
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极轨气象卫星
• 极轨气象卫星，是指其轨道平面与赤道平面的 夹角常为98°～99°之间，绕地球飞行，且轨 道通过地球南北两极的卫星，也叫太阳同步轨 道气象卫星。
– 一种是借助于地球上物体对太阳光的反射而拍 摄的可见光云图，只限于白天工作；
– 另一种是借助地球表面物体和大气层红外辐射， 形成红外云图，可以全天候工作。
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气象卫星特点
• 气象卫星特点：
– 轨道（低和高轨两种） – 短周期重复观测 – 成像面积大，有利于获得宏观同步信息，
减少数据处理容量 – 资料来源连续实时性强成本低。
• 1960年4月1日，美国发射了世 界上第一颗试验型气象卫星TIROS-1。
• 它也是美国第一代极轨气象卫 星系列。
• 卫星外形：18面柱体。直径 1.07m，高度0.56m（含镜 头）。
• 重量128.4kg（含固体燃料， 用于卫星起旋，卫星采用自旋 稳定方式）。
• 轨道：700km高度近圆轨道。 卫星技术气象卫星修改版
• 由于采取防污染设计和防污染技术措施，其地 面收到的可见光云图质量比第一颗气象卫星清 晰，红外图像质量良好，当时国际先进的同类 卫星相当。
• 卫星正常运行165天后，由于星载计算机突发 故障造成姿态失控，后经抢救恢复正常工作。 但星载计算机受到空间环境的影响，工作不稳 定，卫星断续工作，没有达到设计寿命要求。
用。
卫星技片太阳能 电池片
• 化学蓄电池 • 视频摄相机 • 磁带录像机 • 通信机及天线 • 起旋用固体推进器
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载荷工作模式
• 任务目标：拍摄云层图片 • 主要载荷：2组视频摄像机,重2kg（含镜头）。
光轴平行于自旋轴。
– 广角镜头，视场角104°，拍摄范围 1200×1200km@700km，分辨率2.5~3km。
• FY-1A卫星和FY-1B卫星分别在1988年9月7日和 1990年9月3日发射升空。 FY-1C卫星在性能上作的 较大改进，被列入世界气象业务应用卫星的序列， FY-1D于2002年5月15日在太原卫星发射中心用长 征四号B火箭发射升空。
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FY-1A-极轨气象卫星
FY-1A卫星于1988年9月7日用长征四号火箭发 射，卫星本体是六面体，星体外侧对称安装六块 太阳帆板。
– 窄角镜头， 视场角:12°拍摄范围 120×120km@700km，分辨率0.3~0.8km。
• 载荷工作模式：慢速扫描拍照
– 测控区：每隔10s~30s拍摄一次； – 非测控区：进行相片存储（含122m的磁带录像机，
可以保存32张照片） – 2W的调频通信机@235Mhz工作频率。
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FY-1C
• 风云一号C星(FY-1C)，于1999年5 月10日发射升空。
• 卫星轨道高870公里，倾角为98.8 度，设计寿命为2年。
• 由于采取了一系列有效的技术措
施，产品质量、对空间环境影响
的适应性和系统可靠性都得到较
大提高，稳定工作两年多并超期
服役，所有备份单机尚未投入使