气象卫星及其产品在天气气候分析和环境灾害监测中的应用概述

随着气象卫星技术的发展,卫星观测能力不断提升,全球气象卫星观测体系逐步形成。美国、欧洲和中国都建立了极轨和静止气象卫星观测系统,日本、韩国等国家也拥有各自的气象卫星。与卫星发展初期相比,现在的气象卫星在空间分辨率、时间分辨率、光谱分辨率以及波段覆盖范围等方面都有了极大的提高。与之相伴,气象卫星遥感资料应用也取得了长足的进步。卫星应用领域不断拓展,新的资料处理方法不断涌现,数据使用也完成了从定性向定量的跨越。本文将在总结目前气象卫星遥感载荷观测能力的基础上,着重介绍卫星资料在天气分析、环境灾害监测以及气候变化研究方面的应用。     

《资源环境高分辨率遥感应用研究》

正该书详细介绍了高分辨率对地观测技术的特点,并对高空间分辨率、高时间分辨率、高光谱分辨率三种载荷的数据处理及应用方法进行了详细阐述;基于多年在高分辨率对地观测技术方面的研究成果,介绍了进行多源数据融合的方法;结合我国高分辨率对地观测重大专项的发展,提出了高分辨率对地观测技术在生态环境的具体应用方法。本书的研究内容涵盖了资源环境高分辨率遥感应用的多个关键环     

基于FY 3D的MERSI全球晴空数据合成技术

FY-3D极轨气象卫星作为最新一代的极地轨道气象卫星,其图像数据包含了丰富的植被、河流、山区等地表信息,对陆地资源调查、地表类型变化监测等具有重要作用。但几乎每轨遥感图像大约有2/3区域都被云雾覆盖,无法直接获取云层下的地表信息用于产品应用。本文研究晴空数据合成技术,首次提出反射率最小合成法、植被指数最大合成法和西格玛合成法的3个标准联合运用的晴空合成技术,利用先进的多时次气象卫星遥感数据合成技术,自动生成FY-3D中分辨率光谱成像仪(MERSI-II)250m分辨率晴空遥感数据,较好地实现了云和云阴影的去除,生成的晴空效果良好,具备了后续应用的价值。     

基于服务架构的多源气象卫星数据集成显示应用平台

为了解决不同气象数据间的应用接口,并突破传统C/S架构应用软件的限制,设计了一种基于服务的,能支持多源、多尺度、多形态的气象数据和卫星遥感数据自动化生产与发布的集成技术解决方案。基于该方案所建立的多源气象卫星数据集成显示应用平台(ShinetekView),能很好地实现数据的云端发布和轻量级客户端应用,并能采用分布式的数据管理方式及组件式的结构设计,实现对新的数据的扩展。     

广东省气象卫星遥感数据资源池设计与应用

气象卫星数据是遥感应用的核心基石，遥感业务平台是遥感应用的重要技术手段。本文利用广东省气象局数据中心分布式NAS存储，分设FY 3D、FY 4A数据资源池，通过数据同步和用户管理技术，设计了面向桌面级业务应用的广东省气象卫星数据资源池V1.0。利用SMART和SWAP两大气象遥感应用系统，各级业务人员可快速制作气象卫星遥感监测和评估产品。通过上述“云+端”的遥感业务架构，有效解决气象遥感数据不易获取的难题和遥感应用的技术壁垒，为推进省、市、县级气象卫星遥感业务一体化提供了一定的应用示范和参考价值。     

农作物长势遥感监测业务化应用与研究进展

农作物长势监测可为田间管理提供及时的决策支持信息和早期估产提供依据。为了更好地研究作物生长过程中不同遥感监测作物长势方法的适用性,从多光谱遥感数据、高光谱遥感数据和微波遥感数据的应用及遥感监测指标与模型模拟方面综述了国内外农作物长势遥感监测研究及业务化应用的最新进展,指出了未来拟重点加强的研究任务,包括高时空分辨率和高光谱分辨率遥感数据的业务化技术、多遥感反演参数协同监测作物长势技术研发、基于遥感信息与作物过程模型的集合预报技术研究、全球尺度作物长势监测业务运行系统研发。     

空基遥感观测系统仿真技术与应用

正空基遥感观测系统仿真技术通过模拟无人机、浮空器或卫星平台的遥感探测过程,生成遥感观测的科学数据,该技术既能够为观测平台与载荷研制方提供卫星设计指标的分析与验证手段,也能够为遥感数据应用提供模拟数据生产源。观测系统仿真中该技术应用于对地观测卫星遥感系统正向设计与地面系统联调联试,极大提高了设计与联调的效率与有效性。随着遥感观测载荷光学与电子学技术的发展,近年来遥感观测在空间分辨率和光谱分辨率上有了突飞     

我国三维云融合分析业务系统（3DCloudA V1.0）研制与开发

云是地球系统的重要组成部分,能够通过影响大气辐射传输,进而影响地气系统的辐射平衡。目前对于三维云场观测得到的信息均具有一定的局限性,需要通过融合分析,综合多源观测资料的优势,得到更为准确的三维云场信息。三维云融合分析业务系统(3DCloudA-V1.0)基于逐步订正方法,融合数值预报产品、静止气象卫星、雷达等多源数据,实时生成0.05°/h分辨率、覆盖中国及其周边地区(0°~60°N、70°~140°E)的三维云融合分析产品,并通过国内气象通信系统将产品下发至全国气象部门;系统采用模块化的系统框架,开发了EC-Flow调度进程实时监测与自动重启等容错功能,有效地提升了稳定性和可靠性。评估结果表明,通过融合多源观测资料,三维云融合分析产品能够对云顶、云中和云底信息进行更为准确的描述。     

塞北风雪八载 伴星展翅翱翔——记快速发展中的佳木斯气象卫星地面站

正2007年成立的佳木斯气象卫星地面站,是地处我国最东北端的气象卫星地面站,与已建成的北京、广州、乌鲁木齐等气象卫星地面站一起构成了我国气象卫星地面接收站网。佳木斯站目前主要承担我国风云系列气象卫星的在轨测试、极轨气象卫星数据接收和传输、静止气象卫星测距、空间天气环境监测及遥感数据应用等任务。自2008年5月成功接收到FY-3A星发射后首轨资料以来,佳木斯站业务发展迅速,由单一接收业务拓展到多系统并行业务。2010年11月完成FY-3B星7个探测     

风云气象卫星数据存档与服务系统

国家卫星气象中心依托风云卫星工程,对多批次工程建设采取统一设计、滚动开发、分批扩展的方法,建成气象卫星数据存档与服务系统。系统架构于多个高性能计算机集群,应用可配置的动态加载容器和多机作业负载均衡并发处理技术将集群构建为高扩展性、高可用、高效率的业务系统。对Internet的全集数据共享技术、分布式时空一体化数据库存储技术、基于WebGIS的全球卫星影像发布技术、可视化处理与显示技术、三维地球影像发布技术、多源数据融合处理技术等多项关键技术进行研究与应用,为用户提供多种数据共享服务方式,提高了数据下载效率。目前,国家卫星气象中心已存档国内外21颗气象卫星801类共1150 TB数据,为24258个注册用户提供各类数据共享服务,该系统亦可通过配置扩展,适应未来国家卫星气象中心数据存档与服务的需求。     

新书架

全球气候系统卫星遥感导论——气象卫星资料的多学科应用陈渭民等编著21世纪以来,卫星探测数据应用已经进入跨学科研究的新时代,卫星资料的应用已经成为各个学科的重要内容之一。作者基于地球环境的变化及其研究的进展,在讲授气象卫星资料多学科应用课程近20年的基础上,通过多年资料收集编写了本书。本书可供大气遥感、陆地和海洋遥感专业及相关专业的本科生、研究生以及从事遥感工作的科研人员参考使用。16开定价:84.00元     

东亚多卫星集成降水业务系统

静止气象卫星与极轨气象卫星的集成应用,能够充分发挥静止气象卫星与极轨气象卫星的各自优势。东亚多卫星集成降水业务系统采用拉格朗日集成算法,利用静止气象卫星的红外观测信息计算的红外冷云移动矢量,为极轨气象卫星微波降水的发展提供约束条件,实现了静止气象卫星红外观测信息与极轨气象卫星微波降水的集成,综合了两类卫星观测的优势。同时业务系统的设计考虑了多数据分级管理、多业务单元的协同工作和插件式的系统整体框架,为业务系统合理、快速处理多种来源的红外观测数据、微波降水数据,以及未来的数据更迭和算法更新提供了必要保障。     

静止和极轨卫星陆表温度产品的改进方法

针对天气、气候和生态环境监测对较高空间分辨率静止气象卫星陆表温度及全天候极轨卫星陆表温度的需求,分别发展静止气象卫星陆表温度空间降尺度和极轨气象卫星陆表温度云下重构算法,并对其进行改进处理。其中,静止气象卫星陆表温度空间降尺度模型充分利用静止气象卫星高时频和多光谱观测的优势,基于同一卫星同一遥感器所观测的陆表温度和相关通道亮度温度的日变化特征建立非线性统计回归模型,同时考虑下垫面类型的影响,方法应用于我国静止气象卫星风云四号A星(Fengyun-4A,FY-4A)先进的静止轨道辐射成像仪(advanced geosynchronous radiation imager,AGRI)陆表温度的降尺度,结果表明,所发展的降尺度模型不仅可以将FY-4AAGRI的陆表温度由4 km降尺度到2 km,而且可以较好保持降尺度前陆表温度精度,降尺度前后陆表温度均方根误差最大为1.35 K。极轨气象卫星陆表温度云下重构则发展了DINEOF模型,并基于土地利用数据(Land-Use,LU)进行结果的二次订正,实现极轨气象卫星陆表温度的全天候获取,方法应用于极轨气象卫星FY-3D中等分辨率光谱成像仪(med...     

美国诺阿卫星计划：迈向21世纪的新进展

文章译自美国国家海洋大气局（ＮＯＡＡ）、国家环境卫星数据及服务局（ＮＥＳＤＩＳ）局长Ｒｏｂｅｒｔ Ｓ．Ｗｉｎｏｋｕｒ的报告。文章介绍了迈向２１世纪的美国诺阿环境卫星坟墓和卫星遥感应用技术的进展，使读者了解未来美国极轨气象卫星系统、极具前景的三维温，湿变量卫星遥感反演以及静止气象卫星最新遥感应用技术发展的前景。     

气象卫星可见光红外光学成像仪发展沿革

该文回顾了环境气象卫星可见光红外光学成像遥感仪器50多年的发展历程,从不同时期在轨运行的近百台 (套) 仪器中选择了12种作为代表,结合仪器功能性能技术指标和应用需求梳理分析了其历史发展脉络和主流业务发展趋势,并初步探讨了创新发展方向。50多年的发展可以分为3个阶段:早期探索20年, 美国第1代探索性仪器,开创了气象卫星对地观测的先河;初步应用20年, 基本形成初步应用格局,欧洲、中国等开始发展自己的环境气象卫星光学成像遥感仪器;稳定应用和进步发展10多年。新一代极轨卫星可见光红外光学成像遥感仪器,其典型特征是光谱波段20个以上,谱段带宽窄,光谱范围全面覆盖0.4~15 μm,辐射测量精度高,空间分辨率为200~1000 m,其改进型仪器代表了未来极轨气象卫星主流业务发展趋势。静止气象卫星可见光红外光学成像遥感仪器未来主流业务发展方向的典型特点是光谱波段15个以上,谱段带宽较窄,光谱范围全面覆盖0.4 ~15 μm,辐射测量精度高,空间分辨率为500~2000 m,圆盘图成像速度可达到分钟级,区域扫描速度更快。     

静止与极轨气象卫星监测沙尘的融合算法研究

为了综合应用静止气象卫星与极轨气象卫星沙尘监测的结果,更好地进行沙尘信息的判识,采用改进的证据理论方法,进行静止卫星FY-2D/2E红外差值沙尘指数(infrared difference dust index,IDDI)产品与极轨气象卫星FY-3A沙尘强度指数(dust strength index,DSI)沙尘监测产品的融合处理,划分沙尘发生过程中的有沙尘暴发生区、无沙尘暴发生区及可能沙尘暴发生区。融合结果与气象站点观测结果的对比分析表明,本算法可以将静止气象卫星与极轨气象卫星遥感沙尘监测结果进行较好地融合,更好地划分沙尘暴发生的区域,对于沙尘暴过程的监测、评估和分析有重要的参考价值和指导意义。     

从MODIS资料提取土壤湿度信息的主成分分析方法

沿袭了遥感地物分类中K-L变换思想, 以归一化处理后的遥感数据, 结合地面土壤湿度观测数据, 应用主成分分析方法, 采用MODIS不同红外波段数据, 通过相关关系计算, 在监测结果中融合MODIS具有250 m分辨率的第2波段数据, 建立了青海省多维特征空间土壤湿度监测模型。模型的建立克服了热惯量法监测干旱需多时相遥感数据的缺陷, 经初步检验, 此模型可以在一定精度范围之内监测表层土壤湿度, 具有业务应用潜力。     

“风云三号卫星产品在新疆荒漠化监测评价中的应用”项目

立项背景 2008年5月27日,FY-3A星成功发射。风云三号（FY-3）卫星是我国第二代极轨气象卫星,其第一颗星FY-3A搭载了可见光红外扫描辐射计、中分辨率光涪成像仪、微波成像仪等11个有效载荷,可以对全球天气和环境实现全天候、三维、定量、多光谱遥感。与上一代极轨气象卫星相比,FY-3A新增了10个有效载荷,     

全球多源海冰密集度融合资料研制试验

为了发展一套全球多源海冰密集度逐日融合资料,以欧洲气象卫星应用组织（EUMETSAT）海洋海冰应用中心（OSI SAF）海冰密集度数据、中国国家卫星气象中心（NSMC）的MWRI和VIRR全球海冰密集度数据、美国国家冰雪数据中心（NSIDC）的NISE海冰密集度数据、美国国家冰中心（NIC）的IMS北半球海冰数据为观测数据源,以ERA-Interim模式数据为背景场,采用以下方案开展融合试验。首先,对各数据源资料进行质量控制;其次,以OSI SAF海冰密集度数据为基准,采用概率密度函数（PDF）匹配方法订正其他卫星资料的系统误差;然后,根据订正后的误差生成超级观测场;最后,利用STMAS方法将超级观测场和作为背景场的ERA-Interim海冰密集度数据进行融合,生成全球逐日0.25°分辨率海冰密集度融合试验数据。通过与国际广泛使用的OISST、OSTIA海冰密集度数据对比,评估融合试验产品的质量。结果表明:融合方案中的PDF方法通过调整非基准资料的概率密度分布,实现非基准资料和基准资料概率密度分布一致,从而使3种海冰密集度卫星资料系统误差均显著减小;STMAS方法能够将超级观测场和背景场进行有效融合,生成融合试验产品;风云卫星数据的使用提高了融合数据生产的自主可控能力;同时,融合方案考虑了卫星数据源的时效性、获取的稳定性等因素。融合产品与OISST和OSTIA海冰密集度数据的空间分布在南、北极均高度吻合,相关系数均超过0.985,与OISST和OSTIA的偏差分别为?1.170%和0.276%,融合试验产品整体偏差介于两种资料之间,反映了试验产品系统误差较小的良好特性。可见,融合方案能够满足实时业务需要,融合试验产品具有较高的质量。      

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气象卫星及其应用 杨军 主编 《气象卫星及其应用》是《现代气象业务丛书》的一卷。该书介绍了气象卫星的发展过程、气象卫星的作用和基本观测原理,以及卫星气象学的主要研究内容;重点介绍了我国风云气象卫星的特点和功能、有效载荷及其性能指标;详细描述了风云气象卫星地面应用系统的功能、结构、信息处理流程,以及生成的主要业务产品;深入介绍了卫星资料处理的基本原理和方法,卫星遥感产品的生成及其典型应用;同时,也对卫星资料和产品在天气预报、数值天气预报、气候预测、生态环境和自然灾害监测等方面的应用进行了比较全面的介绍。本书可以作为气象业务人员熟悉和掌握气象卫星资料处理和应用的参考用书和培训教材,对相关高等学校的师生以及科研院所的科技人员也有重要参考价值。