改进的静止卫星云图软件处理系统

静止卫星云图是科研业务工作的重要观测数据。在静止气象卫星更新换代的背景下,旧版静止卫星云图处理系统已经不能适应处理新数据的要求。文章简要介绍了改进的静止卫星云图软件处理系统的新数据接口与新功能。新软件能够兼容的数据包括9210下发的多种类型AWX格式卫星资料,GPF(Geostationary-satellite Project File)格式资料,HDF5格式云图资料,北京大学存储的GMS-5、GOES-9、MTSAT-1R等资料;新功能包括云图动画、云图通道切换、客观分析诊断、等值线图、流线图、格点矢量图、云图的增强显示、通道间计算、TBB/反射率等值线图、TBB统计、卫星数据格式转换等。     

CMAPPS系统卫星云图格式自动转换及上网

通过 “静止气象卫星中规模利用站处理系统”（ＣＭＡＰＰＳ） 用户应用软件接口运行用户程序, 实现卫星云图自动上网、ＣＭＡＰＰＳ云图格式到广西区气象台广域网云图格式（． ＰＭＭ） 的自动转换和云图文件自动管理的功能。     

夏季长江中游AB区雷雨大风天气的卫星云图概念模式

从间隔3小时一次的静止卫星云图上发现,对一些生命很短、尺度很小的雷雨大风天气,并非都能很好地进行分析,尤其是对一些短时大风天气,其持续时间只有几分钟或十几分钟,根据卫星云图分析这种天气有一定的困难.但是,对某些雷雨大风天气,可以在卫星云图上进行监视,分析其发生发展的演变特征与天气尺度云系间的相互作用.为了利用静止卫星云图,建立云图的概     

CMAPPS系统卫星云图格式自动转换及上网

通过“静止气象卫星中规模利用站处理系统”（ＣＭＡＰＰＳ）用户应用软件接口运行用户程序,实现卫星云图上自动上网,ＣＭＡＰＰＳ云图格式到广西区气象台广域网云图格式（＊·ＰＭＭ）的自动转换和云图文件自动管理功能。     

两种导风方法在台风路径分析中的 应用比较研究

基于云导风使用的最大相关法（已经广泛应用）和TCFM法（傅立叶相位分析法和最大相关法相结合）两方法的原理,开发了利用FY-2C静止气象卫星30min间隔卫星云图资料获得云迹风的可视化导风实验系统。利用该系统处理2005年夏季麦莎、卡努、龙王等3个台风期间的卫星云图,对得到的云迹风进行台风路径反演分析。结果表明,TCFM导风方法得到的结果优于最大相关法。     

中国研制卫星云图接收设备第一人

1979年7月14日,美国运载火箭把日本“葵花1号”静止气象卫星送上35800公里上空。不久,日本一个电子工业代表团来到我国,推销用于接收卫星播放的大气云图的传真设备。使他们大吃一惊的是,我国已经使用了自制的设备,接收到图象清淅、层次丰富的卫星云图。     

卫星云图综合分析业务系统

简要介绍了利用ＧＭＳ－５云图资源研制的《卫星云图综合分析业务系统》,系统在静止卫星资料定量应用方面做了一些有益的工作。     

近十年使用卫星云图分析台风的评述

我国是从1970年开始在业务天气分析和预报工作中使用气象卫星云图资料的。当前,我们不仅能得到极轨气象卫星的高分辨多通道云图,也能实时得到短时间间隔的地球静止卫星云图,与早期ESSA卫星每天一次的电视云图相比,资料条件的改善是非常显著的。今天卫星云图已经成了中央和地方各级气象台在台风分析预报中必不可少的工具。卫星资料对于天气分析和预报是有价值的工具,在资料稀少的地区更是如此。下面从四个方面来评述卫星云图在台风研究和分析预报中所取得的主要成果。一、由卫星云图分析台风的发生发展 1.台风发生的前期扰动台风是由什么扰动发展起来的,这是台风研究和台风发生预报工作中的一个重要问题。过去,受     

云团的数学形态特征提取和分析

气象卫星云图接收处理系统所提供的卫星云图资料对航空气象预报起着非常重要的作用。该文运用计算机对卫星云图接收处理系统的资料进行了二次开发,首先,将强对流云团从卫星云图中分离出来;其次,运用数学形态学的方法对强对流云团的边界、骨架以及中心点等重要特征进行检测和提取,并在Windows中使用Matlab语言对上述工作加以实现。     

卫星云图在局地强雷暴天气预报中的应用

1.前言局地强雷暴天气(尤其是龙卷风)的出现要有一定的气象条件。将卫星云图资料和常规资料配合应用,能更好地分析出局地强雷暴出现的条件。从卫星云图可以直观地看出局地强雷暴生成的动力学条件和引起局地强雷暴生成的一些天气图尺度或中尺度系统。极地轨道卫星的可见光、红外云图和地球静止卫星云图可提供以下一些有关局地强雷暴生成的资料:     

卫星图像实时接收及回显技术研发

为了快捷而方便地实时接收卫星图像并进行质量分析,在运行控制系统的图像子系统中开发了卫星图像实时接收及回显主控接口软件。该软件是在SGI工作站上以UNIX操作系统为平台,运用X窗口系统、MOTIF窗口管理器和SGI公司的IRISGL的图形技术,采用C语言编写的。通过控制界面和控制选项实时接收卫星图像并将从磁盘或磁带上传输过来的图像资料进行各种回放显示、加网格、黑体定标、图像定位、提取周时间表等显示处理并进行质量分析。该软件已运用在气象卫星资料的实时处理中。     

区域扫描模式下风云二号气象卫星姿态求解方法

针对风云二号气象卫星区域扫描模式下姿态求解问题,提出了分别基于区域观测图像、姿态预报和粗-精姿态关系模型3种不同的卫星姿态求解方法,并分析了它们的适用条件。利用FY-2E卫星获取的2013年7月8—14日的图像进行模拟分析,姿态计算结果表明:利用基于区域观测图像方法求解的姿态对区域观测云图进行定位,误差保持在2.5个红外像元以内,该方法适用于连续区域观测情况;利用基于预报的姿态求解方法对未来24 h内区域观测云图进行定位,平均误差达到1个红外像元,该方法适用于临时启动区域观测时前24 h的区域云图定位。利用粗-精姿态关系模型方法求解的姿态对区域观测云图进行定位,最大误差为4.9个红外像元,前24 h平均误差为3.6个红外像元,该方法可以在无精姿态数据时对区域观测图像进行应急定位。     

卫星云图资料在降水量客观分析中的应用试验

利用葵花8号卫星资料和地面降水观测资料,采用Spark GBT(Gradient Boosted Trees Regression)学习算法对中国西部地区进行定量降水估计(QPE),采用三维Barnes插值方法得到逐时降水格点场。试验结果表明,引入卫星资料估计降水,可以有效地改进站点密度小的区域的降水格点场的客观分析精度。     

Shapley-模糊神经网络方法在华南台风卫星云图的长时效滚动预测中的应用

为了更好地利用大量的卫星云图观测资料来提高台风暴雨的预报能力,解决并提高对台风强降水云系变化的预报精度,延长对未来云系变化的预报时效,构建基于合作对策Shapley-模糊神经网络的华南区域台风卫星云图非线性智能计算滚动集合预测模型,对增强卫星云图资料在台风暴雨天气预报中的实用性和及时性具有重要意义。依据2013—2016年华南区域台风影响过程的卫星云图,采用类似于数值预报模式的集合预报方法,通过对间隔6 h的卫星云图云顶亮温样本序列做经验正交函数分解,将提取出的时间系数作为云图预报建模的预报分量。考虑台风云系的发展变化主要受云团环境物理量场的影响,利用数值预报模式的物理量预报产品作为各预报分量的预报因子,并采用k-近邻互信息估计的分步式变量选择算法,通过两步过程实现相关变量的选择与弱相关变量的剔除,分别建立相应时间系数的Shapley-模糊神经网络集合预报模型,进一步将预报得到的各时间系数与空间向量合成,重构得到未来时刻的卫星云图预报图,实现了云图6—72 h的长时效客观滚动预测。试验结果表明,新方案所预测的云图与实况云图相关较高,重构云图的基本轮廓、纹理特征分布、清晰度以及云系强弱方面都比较接近原始云图。另外,研究进一步基于相同的云图预报因子,针对同样的建模和预报样本采用多元线性回归方案进行和新方案一致的云图预测。对比结果表明,这种非线性预报模型比线性方案能更好地预报未来较长时效台风云团的发展、移动的主要特征和变化趋势,其预测的云图与实际云图的主要特征更相似。云图预报时效达到了72 h,具有业务实用价值。      

多阈值和神经网络卫星云图云系自动分割试验

卫星云图自动分割是实现卫星云图云系自动识别的基础.选用1992~1994年和1997~1998年夏季有典型天气系统的177幅GMS红外云图建立了云系模型库, 云系分类样本3079个, 包含16类云系, 云系分割样本2764个.利用云系分割样本集进行神经网络试验, 训练集为从32幅云图中抽取的484个样本, 测试集为从145幅云图中抽取的2280个样本, 神经网络模型训练正确率达到98.8%, 测试正确率为86.4%.用1997年7月18~21日和1998年6月15~17日的两组卫星云图做自动分割应用试验, 结果经专家判识, 正确率达到90%以上.本文的工作表明:用多阈值和人工神经网络相结合方法对卫星云图进行云分割在实际应用中是可行的. 卫星云图自动分割系统的输入是GMS红外云图, 输出是分割出的每一个云区, 同时还包括云区的边界链码、起始点、周长、面积, 并保留了原始图像数据.在下一步的云系识别过程中, 可以在此基础上进行云系分类识别试验.     

基于Delphi和MapX组件的新一代天气雷达拼图系统

以辽宁省电子地图为基础数据,利用Borland Delphi为主要软件开发平台,基于COM技术的可编程OCX控件MapX开发了辽宁省新一代天气雷达拼图系统。该系统发挥了地图控件显示处理地理信息的优势和面向对象语言编程的灵活性,实现了新一代天气雷达拼图在电子地图上的"显示和缩放"、"漫游"和"图层控制"等功能。论述了雷达产品的坐标系转换原理、地图投影的选择、雷达重叠区域回波处理和栅格图像的配准以及MapX提供的数据绑定和临时图层生成方法,实现了雷达数据的地图加载。     

极轨气象卫星自动地标导航方法

该文实现了一种极轨气象卫星的自动地标导航方法。地标导航能够纠正由于姿态而引起的定位误差。首先根据当前轨道遥感卫星图像中海洋、陆地、河流等地物特征能量的概率分布情况,利用全球模板,建立地标库,然后通过最大相关系数方法计算地标偏移量,从而获得姿态偏差,之后利用计算得到的姿态偏差对遥感卫星图像重新导航,获得地理定位结果。利用FY-1D扫描辐射计的遥感数据对方法进行检验,结果表明:该文所提出的自动地标导航方法可以有效纠正由姿态而引起的定位误差,达到像素级的定位精度。该方法能够突破传统地标导航方法需要丰富的遥感卫星历史资料的限制,拓展传统地标导航方法的适应范围。该方法已在我国2008年5月发射的新一代极轨气象卫星FY-3号上得到应用,并将在下一代静止轨道气象卫星FY-4号上进一步开发。     

Fengyun-3D MERSI True Color Imagery Developed for Environmental Applications

Many techniques were developed for creating true color images from satellite solar reflective bands, and the so-derived images have been widely used for environmental monitoring. For the newly launched Fengyun-3 D(FY-3 D)satellite, the same capability is required for its Medium Resolution Spectrum Imager-II(MERSI-II). In processing the MERSI-II true color image, a more comprehensive processing technique is developed, including the atmospheric correction, nonlinear enhancement, and image splicing. The effect of atmospheric molecular scattering on the total reflectance is corrected by using a parameterized radiative transfer model. A nonlinear stretching of the solar band reflectance is applied for increasing the image contrast. The discontinuity in composing images from multiple orbits and different granules is eliminated through the distance weighted pixel blending(DWPB) method. Through these processing steps, the MERSI-II true color imagery can vividly detect many natural events such as sand and dust storms, snow, algal bloom, fire, and typhoon. Through a comprehensive analysis of the true color imagery, the specific natural disaster events and their magnitudes can be quantified much easily, compared to using the individual channel data.     

小波变换在气象卫星云图压缩中的应用

该文分析了卫星云图和自然图像在小波系数分布上的特征差异,提出了基于小波变换的气象卫星云图压缩方案。方案选择对卫星云图压缩效果较好的、具有双正交性的Odegard 9/7滤波器组对卫星云图进行五级小波分解和重构;根据卫星云图小波分解系数相似性强、低频分量能量更为集中、分量系数层次衰减性明显的特点,使用改进后的零树编码算法对小波系数进行编码运算;最后,采用高效的自适应算术编码对输出数据流进行了进一步的压缩。该方法对卫星云图的压缩效果要优于经典的嵌入式零树小波编码,在失真允许情况下,对红外云图的最大压缩比可达40:1,水汽云图达60:1,可见光云图达35:1。