遥感-气象卫星分解
风云气象卫星光学遥感数据的智能处理与典型应用综述
风云气象卫星光学遥感数据的智能处理与典型应用综述1. 风云气象卫星光学遥感数据处理技术综述风云气象卫星光学遥感数据作为气象监测与预报的核心数据源，其处理技术的先进性直接关系到气象服务的准确性和可靠性。
随着计算机科学、图像处理和数据分析技术的飞速发展，风云气象卫星光学遥感数据处理技术也在不断革新。
在预处理方面，通过采用先进的辐射定标技术，可以有效消除卫星观测中的仪器误差、大气散射和太阳耀斑等影响，从而提高数据的准确性。
基于机器学习算法的图像增强技术也被应用于光学遥感影像的处理中，能够有效提升影像的对比度和细节信息，使得天气现象的识别与分类更为准确。
在特征提取与分类方面，借助深度学习、模式识别等先进技术，可以从光学遥感影像中高效地提取出对天气预报有关键作用的特征信息。
通过训练神经网络模型，可以实现对不同天气状况下的地表温度、湿度、风速等气象要素的自动识别与定量计量。
在定量应用方面，风云气象卫星光学遥感数据已经广泛应用于气候监测、环境监测、灾害预警等多个领域。
通过长时间序列的光学遥感数据分析，可以研究气候变化的趋势和规律；同时，结合地理信息系统（GIS）等技术，可以为城市规划、农业种植等提供科学依据。
风云气象卫星光学遥感数据处理技术在不断发展与创新中，为气象预报、气候研究以及社会经济发展提供了强有力的支持。
1.1 光学遥感数据预处理数据获取与存储：首先，需要从卫星或其他遥感平台获取光学遥感数据。
这些数据通常以图像形式存储，包括多波段、多时相的数据。
图像校正：由于遥感平台在飞行过程中可能受到多种因素的影响，如大气扰动、太阳高度角变化等，因此需要对原始图像进行校正。
这包括几何校正（确保图像中的地物位置准确无误）和辐射校正（消除图像中的辐射畸变，使不同波段的图像具有相同的辐射尺度）。
图像增强：为了提高图像的可读性和对比度，可以对图像进行增强处理。
这包括对图像进行平滑、锐化、去噪等操作，以突出图像中的细节信息。
常见的遥感卫星的介绍及具体参数
常见的遥感卫星的介绍及具体参数遥感卫星是指通过从地球轨道上的卫星获取地球表面信息的卫星。
它们通过感知地球表面的辐射能并将其转换为可见或可测量的数据，从而提供了关于地球表面的各种信息。
下面将介绍一些常见的遥感卫星及其具体参数：1.陆地卫星：- 名称：陆地卫星（Landsat）- 参数：由美国国家航空航天局（NASA）和美国地质调查局（USGS）合作运行，最新一代是Landsat 8-分辨率：光学传感器的分辨率为30米，热红外波段分辨率为100米。
- 波段：Landsat 8有11个波段，从可见光、近红外到热红外。
-重要性：陆地卫星提供了大范围的空间覆盖，并用于土地利用、环境监测、植被研究等领域。
2.气象卫星：-名称：气象卫星（GOES）-参数：由美国国家海洋和大气管理局（NOAA）运营，最新一代是GOES-16-分辨率：可见光波段的分辨率为0.5公里，红外波段的分辨率为2公里。
-波段：GOES-16有16个波段，包括可见光、红外和闪电探测器。
-重要性：气象卫星提供了全球气象观测，用于天气预报、气候研究和自然灾害监测等。
3.海洋卫星：- 名称：海洋卫星（Jason）-参数：是由法国航天局（CNES）和美国国家航空航天局（NASA）合作的卫星测高项目。
-分辨率：测量海洋表面高度的精度为2.5厘米。
-波段：主要使用雷达测量海洋表面高度。
-重要性：海洋卫星用于研究海洋循环、海洋动力学和全球海平面变化等。
4.极地卫星：-名称：极地卫星（GRACE）-参数：由德国航天局（DLR）和美国国家航空航天局（NASA）合作运行。
-分辨率：提供的重力场数据的精度为微加仑级别。
-波段：使用微波测量卫星之间的距离变化，推测地球的重力场。
-重要性：极地卫星用于研究地球的重力场变化，包括冰川消融、地壳运动和海洋环流等。
5.火星卫星：- 名称：火星卫星（Mars Reconnaissance Orbiter）-参数：由美国国家航空航天局（NASA）运行。
卫星遥感技术在气象预报中的应用
卫星遥感技术在气象预报中的应用Ⅰ、卫星遥感技术在气象预报中的作用卫星遥感技术可以利用卫星收集、传输和处理高分辨率、多波段、全天候的遥感信息，为气象学提供了重要的数据来源和分析手段。
在气象预报中，卫星遥感技术可以提供大范围、快速、连续的气象观测信息，为气象预报和防灾减灾提供重要数据支持。
在卫星遥感技术的帮助下，气象学家可以获得气象参数的空间分布和时间变化的信息。
例如，天气卫星可以提供云量、云高和云类型的全球数据，提示天气系统的演变；多光谱成像仪可以获取地表温度、大气温度和水汽含量等气象参数，帮助监测阵风、台风和暴雨等极端天气事件。
Ⅱ、气象卫星的种类气象卫星主要可分为地球同步卫星和极地轨道卫星两类。
地球同步卫星每天可以拍摄同一地点的照片，由此可以得到该区域的云量、云高、云分布等气象信息；而极地轨道卫星则可以提供多角度、多方位的气象数据，使气象学家可以获得更全面、全方位的气象信息。
其中，我国的风云卫星是一款地球同步轨道传感器，是我国自行研制的气象卫星。
Ⅲ、卫星遥感技术在气象预报中的应用案例1、气象灾害监测和预报卫星遥感技术可以实现气象灾害的快速监测和预报。
例如，在2019年的“百年大雪”和“晕渲雾”事件中，气象卫星提供的云图、风速、温度等气象信息，帮助气象部门提前进行了预警和预报，为减少灾害带来的损失做出了巨大贡献。
2、精准短时重现预报卫星遥感技术可以提高短时重现预报的准确率。
通过卫星采集的云量、云高、温度和湿度等信息，结合数值模式，基于机器学习建立动力学模型，可以提高预报的准确性，尤其是对于快速变化的气象事件，比如臭氧、沙尘暴、雷雨等，卫星遥感技术和机器学习技术的结合可以使短时重现预报达到更高的准确率。
3、全球气候变化卫星遥感技术对全球气候变化的监测和预测也起到了至关重要的作用。
通过卫星遥感技术，可以获取全球气候变化的数据，帮助气象学家更好地了解全球气候变化的趋势和规律，预测极端天气事件的发生和发展，加强气象灾害防范的能力。
遥感-风云二号
• 风云二号系列静止气象卫星是我国第一代静止气象卫 星，计划发射5颗，即风云二号A/B/C/D/E，两颗试 验星（风云二号A/B），三颗业务星（风云二号C/D/ E）。 • 风云二号A星于1997年6月10日发射成功，风云二号 B星于2000年6月25日发射成功，姿态均为自旋稳定， 只有一个三通道扫描辐射计，设计寿命3年。从风云 二号C星起，扫描辐射计由三个通道增加到五个通道， 在性能上较风云二号A/B两星有较大的改进与提高。 风云二号C星和D星已分别于2004年10月19日和20 06年12月8日年发射。 E星与2008年 12月23日西昌 卫星发射中心用长征三号甲运载火箭成功发射。
FY-2A
• 风云二号A星是中国的第一颗自旋稳定静止气象 卫星，于1997年6月10日由长征三号火箭从西昌 发射中心发射升空。定点于东经105度的地球同 步轨道上 。主要功能是对地观测，每小时获取 一次对地观测的可见光，红外与水汽云图。
FY-2B
• 风云二号B星于2006年6月25日晚在西昌卫星发射中 心由长征三号运载火箭发射升空，并在7月3日晚成功 定位于东经105°赤道上空。 • 卫星姿态为自旋稳定，自旋速率为每分钟100±1转， 设计寿命为3年。 • 风云二号B星的最大特点是可以对观测区域实施多时 次的频繁观测，特别适合于监测生命史短而危害大的 强对流灾害天气系统的发生和发展。卫星定点于东经 105哧道上空，处于我国中部区域，主要任务是获取 可见光、红外云图和水汽分布图；收集和转发气象、 海洋、水文等环境监测资料；转发数字展宽云图，广 播天气图传真云图；监测空间环境。
FY-2C
• FY一2C气象卫星发射后经历了运载主动段、转 移轨道段、准同步轨道段和同步轨道段4个阶段， 经过5．5 d的飞行及控制，于2004年10月24 日J顷利定点于东经105。赤道上空。2005年6 月正式开始业务运行。 • C星较AB两星扫描辐射计通道由原来的3个增加 N5个，可获取白天可见光云图、昼夜红外云图和 水汽云图，收集气象、海洋、水文等观测数据， 播发展宽数字图像、低速率云图资料，监测空间 环境数据等；卫星的定量观测能力进一步增强， 可对台风、降水、海温、云层、太阳辐射、空间 粒子辐射等进行定量监测。
气象遥感
FY-1 (China)
GE O S
TA TI
SUBSATELLITE POINT
35 800 Km
GMS (Japan)
140E
P o l a r o rb it
METEOSAT (EUMETSAT)
0 Longitude
FY-2 (China)
105E
METEOSAT (EUMETSAT)
3、监测干旱技术
基于蒸散的干旱监测
蒸散( 包括土壤蒸发和植被蒸腾) 是地表水分平衡和热量平衡的重要组 成部分，也是与植被生理活动以及生物量形成密切相关的量。研究表明， 区域实际蒸散量(E) 和潜在蒸散量( Ep) 的比值( E/Ep) 与土壤水分密切相关， 当土壤水分小于理想供水状况下的土壤水分含量( 即实际蒸散量小于潜在蒸 散量) 时，表征区域缺水; 反之，表征区域不缺水。
手段。
4、结语
2014年，国外共计发射了100颗遥感卫星，其中，环境观测 和气象卫星共11颗。世界遥感卫星技术迅速发展，美国、欧洲、 中国、日本、以色列、韩国、印度的卫星都具备拍摄亚米级全色 分辨率的能力；美、欧、日具备优于2m多光谱分辨能力。在高分 辨率光学成像方面，美国独占鳌头，其民用卫星能力达到甚至超 过其他国家军用光学成像侦察卫星水平。随着高分－2卫星的发 射，我国民用遥感卫星也进入亚米级“高分时代”。高分辨率遥 感卫星已带来巨大的经济和军事效益，广泛应用于国防、基础设 施和工程建设、自然资源监测、能源监测、位置服务、海事和灾 害管理等领域。
目 录
1
气象卫星
应用领域 检测干旱技术
2
3
4
结语
1、气象卫星
气象卫星：从太空对地球及其大气层进行气象观测的人造 卫星。卫星所载各种气象遥感器，接收和测量地球及其大气层 的可见光、红外和微波辐射，并将其转换成电信号传送给地面 站。地面站将卫星传来的电信号复原，绘制成各种云层、地表 和海面图片，再经进一步处理和计算，得出各种气象资料。 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。
大气科学中的气象雷达与卫星遥感技术
大气科学中的气象雷达与卫星遥感技术气象雷达和卫星遥感技术是大气科学领域中非常重要的观测手段，它们能够提供关于大气状态和天气现象的信息，为我们预测天气变化和研究气候变化提供重要支持。
本文将介绍气象雷达和卫星遥感技术的原理、应用和发展趋势。
一、气象雷达技术气象雷达是一种利用雷达波束与大气中的液态和固态降水物质交互作用而形成的回波信号来探测降水和其他气象现象的仪器。
其工作原理是向大气中发射无线电波，当波束遇到大气中的液态或固态降水物质时，会被散射回雷达接收器，形成回波信号。
通过分析这些回波信号的强度、位置和时间等信息，可以判断降水类型、强度以及降水带的移动趋势。
在气象预报中，气象雷达能提供精确的降水信息，如降水类型（雨、雪、冰雹等）、降水强度以及降水带的范围和移动速度等。
这为大气科学研究人员提供了非常重要的数据基础。
气象雷达还能用于探测风暴、雷电和天气前沿等现象，为防灾减灾和天气预警提供重要依据。
目前，气象雷达技术已经取得了重大发展，从最初的反射式雷达到现代的多普勒雷达，以及双线偏振雷达等。
这些新技术提供了更高分辨率、更准确的数据，为研究天气现象和气候变化提供了更多细节。
二、卫星遥感技术卫星遥感技术是利用卫星传感器获取地球表面物理量和环境信息的技术。
通过卫星遥感，可以获取大气的温度、湿度、云量、云类型和水汽含量等参数。
同时，卫星遥感还能提供地表温度、植被覆盖、地表湿度等地表特征的数据，为气象研究和气候模式提供重要输入。
卫星遥感技术主要基于电磁波与物质相互作用的原理。
卫星发射的电磁波通过大气层到达地球表面，与地表物体发生散射、反射或吸收，再由卫星接收到达地面的反射或散射信号。
通过对这些信号进行分析，可以推断出地表特征和大气参数等信息。
在大气科学研究中，卫星遥感技术的应用非常广泛。
通过卫星遥感可以获取大范围的气象信息，如全球的云图、温度分布和海洋表面温度等。
这些数据为天气预报、气候监测和环境评估提供了基础数据。
中国对地观测卫星介绍分解
资源ห้องสมุดไป่ตู้号卫星传感器的基本参数
4）高密度磁记录器
除了上述三种遥感器外，资源一号卫星在星上还 配有一台高密度磁记录器，用以记录所需地区的 CCD相机观测数据，待卫星进入地面站接收范围 内，再将记录数据进行回放，并由地面站进行接 收。星上高密度磁记录器的主要技术指标为：记 录/重放码速率为53Mb/s；误码率≤1×10-6；记 录/重放时间均不小于15分钟。
卫星主要技术指标为： 轨道类型：太阳同步轨道 轨道高度：863公里 轨道倾角：98.79º 轨道偏心率：0.00188 轨道周期：102.332分钟 轨道回归周期：10.61天 轨道降交点地方时：08.34（1999年7月4日） 卫星重量：950公斤 卫星平均功率：229瓦 星体尺寸：1.42米×1.42米×1.20米柱型六面体 太阳帆板：对称安装在星体外侧，总长度为10.556米
2）红外多光谱扫描仪（IRMSS）
红外多光谱扫描仪（IRMSS）有1个全色波段、2 个短波红外波段和1个热红外波段，扫描幅宽为 119.5公里。可见光、短波红外波段的空间分辨率 为78米，热红外波段的空间分辨率为156米。 IRMSS带有内定标系统和太阳定标系统。
3）宽视场成像仪（WFI）
宽视场成像仪（WFI）有1个可见光波段、1个近红外波段， 星下点的可见分辨率为258米，扫描幅宽为890公里。由 于这种传感器具有较宽的扫描能力，因此，它可以在很短 的时间内获得高重复率的地面覆盖。WFI星上定标系统包 括一个漫反射窗口，可进行相对辐射定标。
气象卫星遥感测绘技术的基本原理与操作流程
气象卫星遥感测绘技术的基本原理与操作流程气象卫星遥感测绘技术是一项重要的技术手段，用于获取地球大气环境的相关数据。
它通过搭载在卫星上的遥感传感器，通过对地球表面的观测和测量，实现对气象信息的获取、分析和预测。
在气象预报、环境监测等方面发挥着重要作用。
下面将从基本原理和操作流程两个方面对气象卫星遥感测绘技术进行介绍。
一、基本原理气象卫星遥感测绘技术的基本原理是基于遥感测绘技术。
遥感是一种通过对目标进行间接观测和测量的手段，其主要依靠传感器接收目标辐射或散射的能量来实现。
而卫星遥感则是指通过卫星携带的遥感传感器对地球表面进行观测和测量。
卫星遥感测绘技术主要利用光学、热红外等传感器对大气和地表进行观测。
光学传感器主要利用可见光和红外光的传播特性，直接获取大气和地表的相关信息。
而热红外传感器则通过测量目标发射的红外辐射来获取温度和湿度等重要参数。
二、操作流程1. 卫星数据获取与预处理气象卫星遥感测绘技术的操作流程首先要获取卫星数据。
卫星数据主要通过地面接收站进行接收和存储。
接收站通过卫星的观测数据与全球定点数据进行交换，获取到所需的卫星数据。
获取到的卫星数据通常是原始数据，需要经过预处理。
预处理主要包括数据去噪、辐射校正、几何校正等步骤。
去噪是为了减少原始数据中的干扰信号，提高数据的可靠性。
辐射校正是为了将原始数据中的辐射值转换为较为准确的大气或地表参数。
几何校正则是将原始数据进行地理坐标转换和校正，将数据与地球表面上的地理位置相对应。
2. 数据处理与分析在完成数据的预处理后，接下来需要进行数据处理与分析。
这一步骤需要利用遥感图像处理软件进行。
数据处理与分析主要包括图像增强、图像分类和图像解译等。
图像增强是为了提高图像的质量和可读性，通常包括对比度增强、锐化、滤波等处理。
图像分类是将遥感图像中的目标按照相似性质进行分类，通常采用的方法有基于像元的分类和基于物体的分类。
图像解译是根据遥感图像的特征和专业知识，对图像中的目标进行解释和分析，以获取目标的相关信息。
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2、美国“泰罗斯”号气象卫星系列：
美国发射的世界第一个试验气象卫星系列， 1960～1965年共发射10颗，除最后两颗为 太阳同步轨道外，其余的轨道倾角为48° 和58°。为红外观测卫星。呈十八面柱体， 质量是122～138千克，采用自旋稳定，星 上的主要遥感设备是电视摄象机，
3、“艾萨”号卫星：
六、全球气象卫星探测网：
目前构成全球天气监视网的气象卫星探测网，包括两颗低轨气象卫星和五颗高轨气象卫 星。已发射的低轨业务气象卫星有美国的泰勒斯、艾萨和艾托斯-诺阿系列卫星以及国际 卫星；俄罗斯的宇宙和流星系列卫星；高轨气象卫星有美国的应用技术卫星、地球静止 业务环境卫星、欧洲空间局的欧洲气象卫星、日本的葵花卫星，已发射的研究卫星有美 国的雨云卫星等。
七、主要卫星系列 ：
气象卫星的发展经历了试验和应用 两个阶段。除美国和苏联外，日本和欧 洲空间局于1977年也先后发射了气象卫 星，这些国家和组织都参加世界气象组 织 (WMO)安排的全球大气研究计划的第 一期全球试验。主要的气象卫星系列有：
1、前苏联“流星”号气象卫星系列：
苏联的“流星”气象卫星系列。1969年 3月 26日开始发射Ⅰ型，到1981年7月 共发射了31颗；1975年7月11日开始发 射Ⅱ型，到1982年底已发射9颗。这一 系列卫星的任务是系统收集地球上不同 地区的气象资料，为气象预报和气象学 研究服务。卫星重1～2.2吨，高约3.5～ 5米，直径1.5米，有两个太阳电池翼， 主体由两个密封舱组成。其中上舱有传 动装置和无线电系统，包括确定轨道参 数和发送遥感数据的设备、电源系统以 及由惯性轮、气体推力器和离子发动机 组成的三轴姿态控制系统；下舱有科学 仪器。流星系列的每一颗卫星绕地球一 圈可以获得 8％～20％地球表面云层覆 盖和辐射的数据，两颗卫星在24小时之 内就能对整个半球观测一次。
气象卫星系列简介
一、定义：
气象卫星：是对大气层进行气象观测的人造卫 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。
二、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 星所提供的气象资料已被广泛用于日常 气象业务、气象科学、海洋学和水文学 的研究。
三、气象遥感仪器：
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的磁带机等数据存贮装置和 数据传输设备。
美国第一代太阳同步轨道气象业务应用 卫星。1966～1969年间先后发射了9颗, 轨道倾角约102 °，轨道高度约1400公 里，云图的星下点分辨率为4公里。
4、“泰罗斯N/诺阿”卫星系列：
这个系列的第一颗卫星在1978年10月13日发射，第二颗卫星和第三颗卫星分别于1979 年和1980年发射。共计划发射8颗卫星，每年一颗，使用到1985年左右。卫星长3.7米， 直径1.9米，发射重量约1400千克，太阳电池阵在最小光照下可提供420瓦功率，采用 太阳同步轨道，倾角99°，高度约850千米，形状近似圆形，周期102分钟。由两颗卫 星同时观测，彼此相隔90°。 卫星携带的气象观测仪器主要有：改进型甚高分辨率扫描辐射计（ AVHRR）和泰罗斯 业务垂直探测器（TOVS）。改进型甚高分辨率扫描辐射计有5个波段通道 。它拍摄的 云图等数据可以实时用137兆赫和1700兆赫两个频段传向地面；泰罗斯业务垂直探测器 由高分辨率红外分光计、微波探测计、平流层探测计3种气象遥感仪器组成 ，它们的星 下点分辨率分别为17、109和147千米。
5、“静止气象卫星”(GMS) ：
日本的地球静止轨道气象业务应用卫星， 共2颗，分别于1977年和1981年发射，可见 光和红外云图的星下点分辨率分别为1.25公 里和5公里。
6、“气象卫星”(Meteosat)：
欧洲空间局的地球静止轨道 气象业务卫星，共2颗，分别于 1977年和1981年发射，可见光、 红外云图和水汽图的星下点分辨率 分别为2.5公里、5公里和5公步气象卫 星两大类。 ①极轨气象卫星。飞行高度约为600～1500 千米，卫星的轨道平面和太阳始终保持相对 固定的交角，这样的卫星每天在固定时间内 经过同一地区2次，因而每隔12小时就可获 得一份全球的气象资料。 ②同步气象卫星。运行高度约35800千米， 其轨道平面与地球的赤道平面相重合。从地 球上看，卫星静止在赤道某个经度的上空。 一颗同步卫星的观测范围为100个经度跨距， 从南纬50°到北纬50°，100个纬度跨距， 因而5颗这样的卫星就可形成覆盖全球中、 低纬度地区的观测网。
五、观测内容：
①卫星云图的拍摄。 ②云顶温度、云顶状况、云量和云内凝结 物相位的观测。 ③陆地表面状况的观测，如冰雪和风沙， 以及海洋表面状况的观测，如海洋表面温 度、海冰和洋流等。 ④大气中水汽总量、湿度分布、降水区和 降水量的分布。 ⑤大气中臭氧的含量及其分布。 ⑥太阳的入射辐射、地气体系对太阳辐射 的总反射率以及地气体系向太空的红外辐 射。 ⑦空间环境状况的监测，如太阳发射的质 子、α粒子和电子的通量密度。这些观测 内容有助于我们监测天气系统的移动和演 变；为研究气候变迁提供了大量的基础资 料；为空间飞行提供了大量的环境监测结 果。