遥感-风云二号
FY-2号(02)批静止气象卫星数据格式 [PDF](1.25MB)
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国家卫星气象中心(NSMC)
风云二号(02)批静止气象卫星数据格式
1 卫星介绍
《风云二号》C 星(简称 FY-2C)星已于 2004 年 10 月 19 日发射成功,目前卫星定点 于 105°E 赤道上空。
2 有效载荷介绍
FY-2C 卫星主要有效载荷为红外和可见光自旋扫描辐射器 VISSR,其技术指标如表 4.1 所示。
表 4.2 FY-2B S-VISSR 图像数据编排方式
红外通道 IR1
8 比特数据 水汽通道
IR2
S-VISSR 图像数据部分
6 比特数据
可见光
可见光
可见光
保留通道
通道 1
通道 2
通道 3
VIS1
VIS2
VIS3
可见光 通道 4 VIS4
FY-2 C 星的扫描辐射计光谱通道比 FY-2B 有以下变化: (1)将 10.5~12.5µm 红外通道分裂为 10.3~11.3µm 和 11.5~12.5µm 两个通道; (2)增加一个 3.5~4.0µm 的中波红外通道; (3)可见光观测谱段由 0.5-1.05µm 改为 0.55-0.90µm。 FY-2 C 星观测通道的定义如表 4.3 所示。
表 4.5 S-VISSR2.0 数据格式
同步 码
文件 段
IR1~IR3 高 8 位数据区
有效信息 图像数据段
VIS1~VIS4 数据区
IR1~IR3 低 2 位数据区
IR4
数据 区
SYN C
10000
DOC
2040 8
(8 比特)
IR1 IR2 IR3
2040 2040 2040
8
8
8
VIS1
风云二号卫星在轨辐射定标技术进展

VISSR
注:*代表 FY-2F及其后续星中,VIS波段范围高端调整为0.75μm
表,以全面提升定量化应用水平为主要目标。这其 中,发展新的在轨辐射定标技术并显著改善辐射测量 性能,是实现全面定量化应用目标的关键。 自20世纪70年代末开始,美、日、欧等国或国际 组织相继发展了各自的静止气象卫星系统,目前均已 进入了第二代卫星的业务应用阶段,包括 GOES-N、 MTSAT-2R 和 MSG-2 等,且红外波段定标精度已达 1K左右的较高性能水平[1]。同时,与FY-2同属第一代 卫星的欧洲 Meteosat-7 与 Meteosat-8 卫星采用工作在 不同温度点上的冷、热双内黑体方案,无需对前置 光路组件进行辐射贡献估计,在轨辐射定标精度达 1.5~2K;而日本GMS-5则采用了与FY-2 类似的单个 内黑体方案,通过引入由前定组件遥测温度经线性 组合后的近似等效黑体温度,在轨辐射定标精度达 1.7K,整体定标性能略逊于第二代卫星 [2]。 本文将在简要回顾 FY-2 卫星在轨辐射定标技术 的基础上,重点介绍2012年以来的最新进展,包括引 进吸收的全球空基交叉定标系统(Global Space-based Inter-Calibration System,GSICS)[2]、自主建立的基 于月球辐射校正的内黑体定标( Calibration of Inner Blackbody corrected by Lunar Emission, CIBLE)等方 法及其实际应用效果。同时,对未来我国静止气象卫 星在轨辐射定标技术的发展思路,做了初步探讨。
6ห้องสมุดไป่ตู้
Advances in Meteorological Science and Technology 气象科技进展 3(6)- 2013
我国的遥感卫星

面温度 等要 素和进 行海 岸带 动态 变化 监测 ,为海 洋经 济发
展 和 国防建设 服 务 。
星于 2 0 年 5月在太原卫星发射中心成功发射 ,这标志着我 08 国气象卫星和卫星气象事业发展进入 了新的历史 阶段 。
发射 升空 , 目前仍在轨运 行 。 0 7年 9月 ,2 20 0 B卫星在 中国太
I J的信息, 并经信息的 传输、 处理和判读分析, 对地球的资
— — 源与环境进行探测和监测 的综合 『 生技术。由于遥感具有 全天候 、 全频段 、 大范 围、 快速准确 获取信息 的优 越性, 因此广 泛应用于测绘 、 资源调查 、 灾害监测与环境保护 、 城市 规划及军 事等诸多领域 , 国民经济和国防建设 中发挥着越来越重要 的 在 作用。 目前我 国已初步形成 以气象卫星系列 、 资源卫星系列 、 海 洋卫星系列和环境与灾 害监测小 卫星群组成 的长期稳定运行 的卫星对地观测体系 ,实现 了对 中国及周 边地区甚至全球陆 地、 大气 、 海洋 的立 体观测和 动态 监测 。 咒 蒙 卫 星 根据卫星运行轨道 的不 同 ,气象 卫星分为极轨气象卫星 和静止气象卫 星两种 。 一颗围绕地球两极运行的极轨气象卫星 每天对全球 进行 两次气象观测 , 可获取全球气象资料 ; 颗运 一 行 在地 球赤道上空 的静 止气象卫 星则能对全球 近 l / 3的地区 连续进行气象观测 ,在 3 0分钟或更短 时间内获取一幅全景圆 盘 图, 并实时将资料送 回地面 。气 象卫 星除对天气预报和气候 预测有重要作用外 ,在 自然灾害和地球环境监测 以及海 洋 、 航 空、 航海和农业 、 渔业等方面都有着广泛应用价值 , 应用 卫星 是 中重要 的多用途卫星 , 具有显著的社会和经济效益。 我 国于 2 世纪 7 0 O年代 开始研制气 象卫 星 , 于 18 年 并 98 成功发射 了我国第一颗极轨气象卫星“ 风云一号” 目前 , 。 我国 已成 为继美 国、 俄罗斯之后第三个 同时拥有极轨 和静止气象卫 星的国家 。我国气象卫星发展过程分为四个 系列 ,风云一号” “
卫星图像分析基1

卫星图像分析基础1.风云二号卫星简介风云二号气象卫星定位于东经105°赤道上空,它提供了以我国中部经度为中心的三分之一个地球范围内每小时一次的云图资料。
这些云图资料将填补我国西部、西亚、印度洋上的大范围资料空白,对天气预报有十分重要的意义。
我国处于中纬度西风带,天气系统大多从西边来,过去我国天气预报用的卫星云图主要使用日本的GMS卫星。
在GMS云图上,我国处于观测区的西北边缘,不仅云图畸变很大,还不能看到从西边过来的天气系统。
而从西伯利亚南下的冷空气,从西藏高原上东移的天气系统以及从印度洋上北上的暖湿气流都对我国天气有十分重要影响。
有了风云二号气象卫星以后,从我国西面过来的天气系统将处于它的监视范围之内。
风云二号气象卫星的导风资料,将填补印度洋上的广大资料空白区。
印度洋上空几乎没有岛屿,气象资料十分缺乏。
印度洋上的卫星导风资料将是在这个地区进行天气分析的重要的基本资料。
由于我国夏季季风的进退与印度洋上的天气系统关系密切,风云二号气象卫星在印度洋的导风资料,还将对改进我国夏季季风进程的预报有意义。
风云二号气象卫星每小时提供一次云图。
在需要的时候,还要以进行加密观测。
这种高频次的云图资料,可以有效地监视暴雨、台风等灾害性中小尺度天气系统。
风云二号气象卫星的射出长波辐射资料,提供了大气中云的信息以及热带地区大尺度环流系统分布的信息。
这些信息揭示了大气中赤道辐合带、副热带高压等大尺度环流的中期振荡,是中期天气预报的有用工具。
风云二号气象卫星在亚洲地区第一次提供了水汽云图。
水汽输送是大气中产生暴雨的基本条件。
水汽云图所提供的大气中、高层水汽输送情况对于我国暴雨形成的分析服务也是十分有意义的。
FY-2卫星采用自旋稳定的姿态保持方式:自旋轴垂直轨道平面误差<0.5;自旋速率为98±1转/分(rpm),运行中可能提高为100rpm。
FY-2气象卫星的主要任务是:●获取可见光、红外云图和水汽图;●收集来自海洋漂浮站、无人自动气象站的观测数据;●播放展宽数字云图、低分辩率云图和天气图。
用风云二号C星进行热点监测的快速算法

摘 要 : 卫 星 影像 资 料 监 测 热 点 已经 有 较长 的 历 史 。静 止 卫 星 由于 影 像 采 集 时 间 间 隔 短 , 显 著 提 高 热 点 监 用 能 测 的及 时 性 , 由于 其 星 下 点 分 辨 率 低 , 像 覆 盖 范 围 广 , 测 热 点 较 为 困 难 。 文 中提 出 了一 种 利 用 风 云 二 号 C 但 影 监 星 影像 资料 进 行 热 点监 测 的 快 速 算 法 , 先 对 影像 资料 进 行 辐 射 定 标 并 生成 中红 外 与 长 红 外 通 道 的 差 值 影 像 图 , 首 而 后将 中 红 外影 像 图与 差 值 影 像 图分 割 为 2 ×2 O O像 元 的小 块 , 别 计 算 各 小 块 的 最 大 值 、 均 值 及 标 准 差 , 为 分 平 认 两 幅 影像 相 对 应 的像 元 块 内最 大值 均 大干 平 均 值 3倍 标 准 差 即认 为 该 块 内可 能 含 有 热 点 ; 后 结 合 地 表 真 实分 然 布 情 况对 含 有 热 点 的小 块 进 行 综 合 识 别 处 理 ; 后 将 含 有 热 点 的 局 部 影像 进 行 几 何 校 正投 影 输 出 。通 过 实 例 资 最 料 进 行 检 验 , 为这 种 方 法计 算 简 单 、 认 快速 , 极 大 提 高 热 点 监 测 的 准确 性 与 时 效 性 。 可 关 键 词 : 云 二 号 C 星 ; 止 卫 星 ; 点监 测 风 静 热
失 , 而 及 时 有 效 地 监 测 出 森 林 火 险 , 将 森 林 火 灾 因 可
张 卫星 影 像 图 , 大 提 高 了火 灾 监 测 的 及 时 性 。 大
风云二号静止气象卫星的云相态识别算法

Cl u h s e e to l o ih o e s a i n r a el e d t o d p a e d t c i n a g rt m f r g o t to a y s t l t a a i
( a o a S t leMe oo g a C ne , e i 1 0 8 , hn ) N t n l ae i t rl i l e t B in i lt e oc r j g 0 0 1 C ia
mo y arc p a e b e e tn e o iil ,n a nr r d b n s n rg t e s tmp r t r fifa e a d .T e ie t d n t h s y rf ca c fvsb e e ri f e a d ,a d b ih n s e e a u eo r rd b n s h d n i i f l a n — l lu h s a o ae t C o d a r d cs f d c o d p a e w s c mp rd wi ln S t p o u t. T e e a l n lss i d c t d t a wo k n s o aa r g r ig e h h x mpe a a y i n i ae h tt id f d t e ad n c n i e t a e ae h g e h n 9 % frh g a e c l u o ss n t ih rt a 7 t r r o ih l y rie co d,i cu ig d e o v c in a d cru .F rlw a e lu s n l d n e p c n e t n ir s o o w tr co d , o
p yil ’ ie a d t e mo y a c p a e h a e r p s sa g o p d d tci n meh d t e t y co d p ril st e a t e S s n h r d n mi h s .T ep p rp o o e r u e ee t t o i n i lu a t e’ r c z o od f c h
风云二号静止气象卫星的云相态识别算法

height/kin
图4模拟计算的FY-2C红外和水汽通道亮温差及不同相 图3 水云和冰云的粒子有效半径与FY-2C的3.7岬反射 率间的函数关系
Fig.3 The reflectivity function of water and ice cloud patticle,s efi‘ective radius at 3.7。仙m
验证分析数据来自CloudSat卫星.2006年美国
发射的CloudSat卫星,其上搭载了频率为94 GHz的 云廓线雷达(cloud
profiling
radar,简称CPR),可对
的反射率比水云小.单用吸收不能完全解释冰云和 水云在卫星探测波段上的辐射差异,卫星接收辐射 7中不仅包含有吸收一发射辐射,而且有散射一透射
口o §2
波段的探测通道,但其搭载的3.7岬探测通道也
可在白天的云相态识别中发挥作用.利用FY-2的多
通道数据,尤其是中波红外通道数据,基于云在不同 探测波段上的物理特性,研究云相态识别算法,并利 用CloudSat探测数据验证云相态识别算法的合理性. 最后将云相态识别算法用于台风云系结构的分析.
Io薯暑^J再目M矗目一
thermodynamic
・
phase identified
method
Key
analysis the cloud properties of tropical cyclone. phase;geostationary satellite
words:cloud;thermodynamic
PACS:92.60.Nv
辐射.单次散射反照率就可用来说明不同尺度的粒
云层获得从地面到高空共125个不同高度层上的数
遥感技术

优越性
中科院运用遥感技术勘测分布图
探测范围大:航摄飞机高度可达10km左右;陆地卫星轨道高度达到910km左右。一张陆地卫星图像覆盖的地面范围达到3万多平方千米,约相当于我国海南岛的面积。我国只要600多张左右的陆地卫星图像就可以全部覆盖。
发展简史
初期发展
1858年用系留气球拍摄了法国巴黎的鸟瞰相片
1903年飞机的发明
1909年第一张航空相片
一战期间(1914-1918):形成独立的航空摄影测量学的学科体系
二战期间(1931-1945):彩色摄影、红外摄影、雷达技术、多光谱摄影、扫描技术以及运载工具和判读成图设备
现代遥感
1957年:前苏联发射了人类第一颗人造地球卫星
3、多谱段遥感:利用几个不同的谱段同时对同一地物(或地区)进行遥感,从而获得与各谱段相对应的各种信息。将不同谱段的遥感信息加以组合,可以获取更多的有关物体的信息,有利于判释和识别。常用的多谱段遥感器有多谱段相机和多光谱扫描仪。
4、紫外遥感:对波长0.3~0.4微米的紫外光的主要遥感方法是紫外摄影。
5、微波遥感:对波长1~1000毫米的电磁波(即微波)的遥感。微波遥感具有昼夜工作能力,但空间分辨率低。雷达是典型的主动微波系统,常采用合成孔径雷达作为微波遥感器。
1999年美国发射IKNOS,空间分辨率提高到1米
遥感事业
1950年代组建专业飞行队伍,开展航摄和应用
1970年4月24日,第一颗人造地球卫星
1975年11月26日,返回式卫星,得到卫星相片
80年代空前活跃,六五计划遥感列入国家重点科技攻关项目
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• 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。
风云二号卫星系列
概况
• 风云二号气象卫星(FY-2)是我国自行研制的第一颗地 球静止轨道气象卫星,与极地轨道气象卫星相辅相成, 构成我国气象卫星应用体系。
• 风云二号静止气象卫星外形呈圆柱体.重1.38 吨,采用双向自旋稳定方式进行姿态控制,设计 寿命3年。
• 风云二号卫星作用是获取白天可见光云图、昼夜红外 云图和水气分布图,进行天气图传真广播,供国内外 气象资料利用站接收利用,收集气象、水文和海洋等 数据收集平台的气象监测数据等等。
FY-2E
• 风云二号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。
• E星择机接替C星与D星联合实现稳定的双星业务 服务。 • E星可以全天候对地球进行连续气象监测,获取 地球空间环境白天可见光云图、昼夜红外云图、 水汽分布图;收集和转发气象、海洋、水文、森 林火灾等观测数据;监测太阳X射线活动和空间 粒子辐射数据等。
• “风云二号”气象卫星地面应用系统包括指令和 数据接收站(CDAS)、数据处理中心(DPC)、系 统运行控制中心(SOCC)、测距站(北京主站、广 州、乌鲁木齐、墨尔本三个副站)、数据收集平 台(DCPS)、中规模数据利用站(MDus)、小规模 数据利用站(SDUS)以及通讯系统。
• CDAS进行卫星和地面系统之间的指令和信息交换。 由天线馈源伺服分系统、跟踪接收分系统、发射分系 统、测距分系统、遥测分系统、遥控分系统、原始云 图解调分路和同步缓冲分系统、数据收集平台报告接 收解调和校频分系统、云图广播和图象监视分系统、 系统分析分系统、监控分系统、频率综合和时间统一 勤务分系统、标校分系统等十三个分系统组成。它的 主要任务是:用直径20m的天线接收从卫星下发的14 Mbit/s速率的原始云图,生成速率为O.67Mbit/ s的数字展宽云图;转发低分辨率云图和天气图;接 收处理遥测和空间环境监视数据;对卫星有效载荷实 施遥控;接收数据收集平台信息;与DPC和SOCC进 行数据交换;同另外三个测距副站中的两个副站一起 组成三点测距系统对卫星进行定位。
FY-2D
• 2006年12月8日,风云二号D静止气象卫星发射 成功后,在距地球约36 000公里的赤道上 空.于2006年12月13日17时12分成功定点于东 经86.5度赤道上空。 • 风云二号D星投入业务运行服务,与2004年发 射的风云二号C星实现”在轨备份、双星观 测.扩展了观测区域,增加了观测频次.加快了 观测时速.保障了观测数据获取的可靠性和安全 性,提高了对台风暴雨和强对流天气监视预测、 预报和灾害影响评估的及时l生和准确性
轨道特征
• 静止卫星的轨道高度约为35800km • 风云二号A/B星定点于东经105度的地球同步轨 道上 .风云二号C/E静止气象卫星在东经105度 的赤道上空与地球同步运行,D星定点于东经8 6.5度的赤道上空,。 • 卫星姿态为自旋稳定,自旋速率为每分钟100± 1转,每天绕地球一种。
传感器
风云二号的产品
• 风云二号气象卫星除了获取云图以外,还可以推导 许多气象参数产品。推导气象参数的工作都在DPC 进行。其中最重要的气象参数产品是卫星导风、云 分析图、地球向外长波辐射和海表水温。 卫星导风通过追踪地球上各个层次上云的运动推导 风,对云的追踪通过图片相关由DPC系统自动算出, 云的高度用其发射的红外辐射强度进行估计。云检 测是指总云量、高云量和云顶高度的估计,在进行 云检测计算时,要运用历史资料和统计聚类的方法, 将云图上地球表面与云的特征分开。地球向外长波 辐射和海表水温是利用红外通道的资料估计的。由 于在这些计算中只使用一个红外通道,稳定姿控方式的静止气 象卫星,它的主要遥感仪器是多通道扫描辐射计 • 风云二号卫星有效载荷有可见光、红外和水汽3 通道扫描辐射计,S频段数传和云图广播转发器, UHF/s频段数据收集转发器和空间环境监测器, 其他为服务分系统。。
数据的发送与接受处理
• FY一2气象卫星的观测数据经数据和指令接收站 (CDAS)接收后被送至数据处理中心(DPC),在 DPC中进行各种数据处理。此处,数据处理指逻 辑数据的处理,包括将卫星观测数据处理为图像 和产品的全过程。
• DPC是地面应用系统的数据处理、资料存档和产 品分发中心。其主要任务是:对原始图像信息进 行各项预处理,并进一步加工成多种图像、图形、 天气和气候产品;处理遥测测距数据,进行卫星 轨道与姿态等动力学参数的计算和预报;完成图 像定标、定位计算;处理数据收集平台数据,并 向用户分发。
• SOCC是地面应用系统实时业务的中枢。它的主 要任务是:业务运行控制和指挥调度;制作运行 时问表;实施对卫星的控制,并监视控制效果; 进行遥测数据处理、图像质量显示和监视;对卫 星运行参数进行趋势分析,以决定是否、或如何 对卫星进行控制;协调地面系统工作。