第4a章-卫星观测及其的接收和预处理ppt课件

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第,4,章 气象卫星观测及其资料的接收和处理,4a,气象卫星观测及其资料的接收和预处理,4b,卫星资料处理与气象产品,第4章 气象卫星观测及其资料的接收和处理4a 气象卫星,第,4a,章,1,气象卫星观测,第4a章 1 气象卫星观测,卫星的空间扫描方式,(a),单个探测器线扫描,(b),多探测器扫描,卫星轨道方向,卫星轨道方向,垂直轨道方向,(c),(d),(b),(a),(C),线性阵列探测器前推式扫描,(d),圆锥扫描,卫星的空间扫描方式(a)单个探测器,4,12-hour Orbits(Nadir Position),FY-3A,NOAA-18,412-hour Orbits(Nadir Positio,第4a章-卫星观测及其的接收和预处理ppt课件,6,A Scanline of Cross-Track AMSU-A from NOAA-18 Descending Node,0544 UTC January 1,2010,6A Scanline of Cross-Track AMS,1),瞬时视场,IFOV,-,波束宽度,2),地面瞬时视场,GIFOV =2h*tanIFOV/2,h*IFOV,-,星下点分辨率,卫星高度,h,地面,光学系统,瞬时视场,IFOV,地面瞬时视场,GIFOV,1.,空间分辨率,卫星,1)瞬时视场IFOV卫星高度h地面光学系统瞬时视场IFOV,3),卫星斜视时的地面分辨率,3)卫星斜视时的地面分辨率,2,、灰度分辨率或温度分辨率,64,级,=2,6,256,级,=2,8,1024,级,=2,10,3,、时间分辨率,平均在一个象素上的凝视时间,4,、光谱分辨率：,通道的带宽,5,、空间、灰度,/,温度、时间分辨率之间的关系,空间分辨率、灰度,/,温度分辨率、时间分辨率三者是相互制约的。,2、灰度分辨率或温度分辨率,来自地球大气的辐射,滤光片,滤光片,感应元件,斩波器,冷却剂,初级镜,初级镜,次级镜,旋转镜,主轴,45,卫星前进方向,第二节,LEO,星载观测仪器,Low Earth Orbit,来自地球大气的辐射滤光片滤光片感应元件斩波器冷却剂初级镜初级,可见、红外自旋扫描辐射仪（,VISSR,）,扫描系统,光学系统,传感器,信号处理和信号输出系统,扫描镜,次级镜,初级镜,光导纤维,光见倍增管,定标遮板,补偿透镜,滤光器,第三节,GEO,卫星观测仪器,(Geostationary Orbit),HgCaTe,探测器,辐射致冷器,可见、红外自旋扫描辐射仪（VISSR）扫描镜次级镜初级镜光导,第四节 卫星资料的接收系统,一、卫星地面站功能分类,1,、接收气象卫星发送的实时观测资料,极轨高分辨率接收站,HRPT,极轨低分辨率自动接收站,APT,静止卫星直接接收站,2,、接收通讯卫星转发的气象卫星产品资料,DVBS Digital Video Broadcasting System,3,、指令站,4,、,接收极轨气象卫星发送的存储（延时）资料,Image abroad,第四节 卫星资料的接收系统,Image abroad with FY-1D,Image abroad with FY-1D,卫星资料处理系统,原始数据：,地面卫星接收站接收到的是将不同观测通道的数据，按照一定格式复合成的比特数据流，这种数据称为原始数据。即,Level 0,数据。,预处理：,原始数据不能直接应用在业务中，还必须进行数据分离、质量检测、定标、定位，并转变成易处理和使用的格式，这种从原始数据到直接可以使用的转换过程称做预处理。预处理以原始数据为主，附加定标和地球定位信息。预处理获得,Level 1,数据,.,卫星资料处理系统,卫星产品的处理,(,获得,Level 2,数据）,图象产品：,VIS,，,IR,，,WV,增强，云分析，海面温度图,数字产品：大气垂直温度探测、水汽、云矢风、臭氧、辐射等,时间平均与空间平均,(,获得,Level 3,数据）,气候研究,卫星产品的处理(获得Level 2 数据）,预处理,（,Level 0,Level 1),：把卫星观测的原始探测值转换为辐射测值,并具有地理位置标志（电压或电流计数值,辐射量、地理定位）,一级处理,（,Level 1,Level 2),：根据物理原理或生物特征，将辐射测值转换为要素参数,(,辐射值基本气象要素）,二级处理,（,Level 2,Level 3),：基本气象要素,(,参数、图像,),格点分析场、统计量（彩色合成图、可视化）,预处理（Level 0Level 1)：把,（,1,）数据解调、数据流分离（按通道、按数据特征）,（,2,）卫星资料定位数据,象素定位：每一扫描点的位置,经纬网格：图象加经纬网格,卫星资料场的各种投影变换,卫星资料预处理,（1）数据解调、数据流分离（按通道、按数据特征）卫星资料预,（,3,）卫星资料定标数据,目的：,得到卫星计数值与物理量的转换关系。,R,i,=S,i,C,i,+I,i,可见光,E,i,=S,i,C,i,+I,i,红外、微波,式中,S,i,、,I,i,为定标系数，,i,通道号,C,i,是卫星观测值，,R,i,是定标后反射辐射卫星遥感值，,E,i,是定标后红外辐射卫星遥感值。,参考源：,仪器内部黑体,(for IR&MW bands),；,高反射率的沙漠,(for VIS band),；,宇宙空间,(for both),标定方法：,制作定标曲线。,实验室定标、在轨定标。,（3）卫星资料定标数据,（,4,）,太阳天顶角,日,订正,E,c,=E,（,日,）,/cos,（,日,）,for VIS channels,（,5,）,卫星天顶角,订正,-,临边变冷,/,订正,TB,c,=TB,(),+TB(),for IR channel,（4）太阳天顶角日订正,（,6,）卫星资料的质量控制,（,7,）卫星数据库的建立,数据库的设计和结构应考虑：全球还是区域；,通道选择；分辨率,精度；存储方式等。,（,8,）极轨卫星三轨拼图显示,（6）卫星资料的质量控制,第4a章-卫星观测及其的接收和预处理ppt课件,第五节 地面接收卫星资料范围的确定,Latitude and Longitude of a Sub-satellite Point,i=orbit inclination angle,t=time after ascending node,e,=angular speed of the earth rotation=,1/240 deg/sec,s,=angular speed of satellite,s,a,a,N,P(,s,s,),e,i,第五节 地面接收卫星资料范围的确定Latitude and,Arc from Sub-satellite Point to Ground Station,P(,s,s,),N,C,G,(,g,g,),s,g,=,s,-,g,Note:C=0 when satellite is over head.,1.,大圆,:,过球心的平面截球所得截线；,2.,大圆弧,:,大圆上的一部分；,3.,大圆弧长,C:,用其圆心角表示；,Arc from Sub-satellite Point t,Azimuth,and Elevation,of the Satellite,P(,s,s,),N,C,G,(,g,g,),s,g,C,G,P,S,O,Azimuth and Elevation of t,What Happen If CC,max,?,G,P,S,L,O,S,G,P,C,max,=0,C,O,When CCmax,0 and satellite is under horizon.Thus,Cmax is the maximum range that G obtains data from.,What Happen If CCmax?G P S,The Maximum Range That a Ground Station Obtains Data From,Cmax=28.2for H=860km.,The Maximum Range That a Groun,方位,-,仰角,-,大圆盘,Disk showing the relationship among azimuth-elevation-arc,方位-仰角-大圆盘Disk showing the rel,Azimuth,and Elevation,for,Geostationary Satellite,Since,s,=0,Azimuth and Elevation for,象素定位,卫星扫描天底角,m,对应的地心角,m,可由,SEO,正弦定理解出,:,象素定位卫星扫描天底角m对应的地心角,N,m,=,m,-,0,P,（,0,，,0,）,赤 道,轨道方向,北极,球,三角,E,N,NEP,，,PE=,m,NE=90,-,m,NPE=,m,+,m,=sin,-1,(R+h)/Rsin,m,Nm=m-0 P（0，0）赤 道轨道方,