卫星云图识别
卫星云图的识别和图像的物理意义培训课件
卫星云图的基本特征
一、可见光云图的特征 二、红外云图的特征 三、可见光云图与红外云图的比较 四、水汽图特征
气象卫星图象识别和分析的基础
弄清遥感仪器的观测通道、特征及用途 以2004年10月19日发射成功的FY-2C 为例
通道 CH1 CH2 CH3 CH4 CH5
可见光云图上的色调
反照率最大 （最白）
积雨云 （Cb）
反照率较大 （白）
反照率大 （灰白）
多层云 高山积雪 厚卷云
薄中高云
反照率小 （灰色）
沙漠 晴天积云 陆地单独 出现卷云
反照率较小 （较黑）
草地 森林
反照率最 小
（最黑）
海洋
注：在电视上看到的海洋是蓝色、陆地是绿色，是伪彩色。根据相 同的反照率加一种颜色。
而反射太阳辐射取决于入射到目 标物的太阳辐射及目标物的反照率两 个因素。
反照率对可见光云图上色调的影响： 在一定的太阳高度角下，物体反
照率越大，它的色调就越白；反照率 越小，色调越暗。
太阳高度角对可见光云图上色调的影响： 在可见光云图上，目标物的色调还
与太阳高度角有关，太阳高度角高，光 照条件好，图片色调越亮。
例如：气旋、台风、是涡旋结构 锋面、急流、赤道辐合带等为带状云系。
水汽图
以6.7微米为中心的吸收带是水汽强吸 收带，在这一带内，水汽一面吸收来自 下面的辐射，同时又以自身温度发射红 外辐射。如果大气中水汽含量愈多，吸 收来自下面的红外辐射愈多。达到卫星 的辐射愈少，由这一吸收带得出的图象 称为水汽图。
通常在水汽图上色调愈白，表示水 汽愈多，色调愈黑，水汽越少。
卫星
Skyscraper
Tree
航空气象第九章 第二节 卫星云图上云状的识别
1.卷状云
1.卷状云（卷云、卷层云、密卷云、卷云砧） 主要由冰晶组成，透明度好，反照率低 特征：有时可透过卷状云看到地面目标物； 卷状云多带有纤维状纹理。 色调：在可见光云图上表现为浅灰色到白色 红外图上表现为白色
纤维状卷云
2.积雨云（Cb）
在可见光云图及红外云图上都很白 亮，呈浓白色，云顶光滑，边界清 楚整齐，空中风大时，下风一侧常 有纤维状的卷云砧
色调
色调也称亮度或灰度，它指的是卫 星云图上物象的明暗程度。
在可见光云图上，云的色调随云的 厚度加大而变白。大而厚的积雨云 在可见光云图上表现最白
在红外云图上，温度越低，色调越 白
暗影
可见光云图上，高云在低 云或地面上的投影，红外 云图上不出现暗影
分析暗影可以帮助我们识 别云的相对高低
范围：在卫星云图上常表现为一大片 结构：涡旋状、带状、线状或逗点状。 纹理：云区内多斑点，与锋面相连的 中云纹理均匀
3.中云（高层云As和高积云Ac）
色 调： 可见光：与锋面气旋相连的中云色 调白，纹理均匀，常伴随着雨层云， 同 时有降水 红 外：表现为浅灰色，云区边界不 清楚
与锋 面气 旋相 联系 的中
我
国
南
方
夜
间
的
积
雨
图显示了我国南方夜间的积雨云团群A、B、C
云
由于高空风速小，其四周仅有一些短的卷云羽
青藏 高原 南侧 的积 雨云
团
青藏高原南侧高空风很大时的积雨云团，G、H、 D表现为上风边界整齐，下风方向C上出现卷云 砧，云系色调越来越暗，积云母体色调很白
3.中云（高层云As和高积云Ac）
卫星云图 上云状的识别
四、卫星云图上云的识别
（一）识别云状的依据 （二）云的识别
气象卫星云图图像识别
北方锋面云系距台风中心 最近距离有9个纬距，台风 移向已受到锋面云系影响， 未来将逐渐向北转向。
专业人士应如何深入理解卫星云图？
ATMB
• 卫星云图是什么？它如何反应大气的状况 （运动，热力，不稳定）？
• 专业知识如何能跟卫星云图结合？
• 需要什么方法和工具来帮助使用卫星云图？
ATMB
不同方式观测的云: 地面 (左上); 飞机 (右上); 空间站 (左下); 静止卫星 (右下)
ATMB
100
50
0 1st 3rd Qtr Qtr
East West North
ATMB
GOES East is at
75 W above the equator. Florida is at around 85 W and
红外波段，波长1 mm－0.7μm，进一步可分为亚毫米波、远 红外、热红外和近红外分子的转动和振动是红外电磁波与物质 相互作用的主要机制。主要用于成像仪、分光计和辐射仪等
可见光波段，波长0.7μm －0.4μm。电子能级跃迁是主要机制 紫外光谱区，波长0.4μm －300A
X射线（300A －0.3A），γ射线（ λ＜0.3A）
ATMB
气象卫星的种类
ATMB
极轨卫星（绕极地，~850 km，被动） 空间分辨率高：~1 km， 时间分辨率低：12 hr 空间覆盖面积小 不适合监测对流天气和短时预报
气象卫星云图图像识别 及分析应用
提纲
ATMB
1、前言 2、卫星云图的基本知识 3、气象卫星云图的判识依据 4、主要天气系统的云型特征 5、卫星云图在强对流 台风 暴雨等天气系
统分析中的应用
卫星云图
可见光和红外云图还同时提供了大量无云覆盖区的地面信息。可见光云图可反映地表裸地、岩石、森林、作 物、草场、湖泊等不同覆盖物的反照车特性，而红外则可反映地表和海洋表面的热力学温度。因此云图也被广泛 应用于社会经济活动的许多方面，如作物产量预报，森林火灾监测，海洋渔区的确定等。
图像处理
有时在卫星红外云图分析时需要知道云顶的温度，例如，在估计对流云的降水量分布时，需要知道低温的云 区范围。卫星云图的增强显示装置，可以将红外云图显示成7～9个不同黑白色调的图像，其中每一色调表示一个 确定的温度范围，由此可以看出云顶温度（或云顶高度）的分布。有时为了某种特殊需要，也可使用此装置将某 一个或某几个温度范围的区域显著地突出出来。如果将这种装置的黑白显示器改为彩色显示器，就可以得到不同 颜色表示不同温度范围的彩色云图，叫做伪彩色云图。
卫星云图
由气象卫星自上而下观测到的地球上的云层覆盖和地表 面特征的图像
01 简介
03 识别方法
目录
02 分类 04 应用
05 分辨率
07 图像分析
目录
06 图像处理 08 研究发展
卫星云图（学名：satellite cloud imagery），由气象卫星自上而下观测到的地球上的云层覆盖和地表面 特征的图像。接收的云图主要有红外云图、可见光云图及水汽图等。利用卫星云图可以识别不同的天气系统，确 定它们的位置，估计其强度和发展趋势，为天气分析和天气预报提供依据。在海洋、沙漠、高原等缺少气象观测 台站的地区，卫星云图所提供的资料，弥补了常规探测资料的不足，对提高预报准确率起了重要作用。
航空气象 9.2云状的识别
1989年8月31日1407时(UTC)的 NOAA卫星云图
层云St和雾
在可见光云图上，层云和雾表现为 一片光滑均匀的云区，其调从白色到 灰色，层云和雾区的边界清楚，和地 形走向一致；
在红外云图上层云和雾在红外云图 上，层云和雾表现为灰色，纹理均匀； 红外云图上有时有“黑层云”或“黑 雾”
海雾与海岸线
色调
色调也称亮度或灰度，它指的是卫 星云图上物象的明暗程度。
在可见光云图上，云的色调随云的 厚度加大而变白。大而厚的积雨云 在可见光云图上表现最白
在红外云图上，温度越低，色调越 白
暗影
可见光云图上，高云在低 云或地面上的投影，红外 云图上不出现暗影
分析暗影可以帮助我们识 别云的相对高低
构型式有带状、涡旋状、细胞状和 波状等
北大西洋地区的IR图
爱尔兰西南方的一个成熟低压
范围大小
云图照片上物象的大小，直接表明 物象的尺度
云图上云系的尺度是与天气系统一 致的。
边界形状
云的边界形状因其形成原因而有一 定规律
急流卷云的左界光滑，细胞状云系 呈环状等。层云和雾的边界一般整 齐光滑，边界的形状与地形走向相 一致。
我
国
南
方
夜
间
的
积
雨
图显示了我国南方夜间的积雨云团群A、B、C
云
Hale Waihona Puke 由于高空风速小，其四周仅有一些短的卷云羽
青藏 高原 南侧 的积 雨云
团
青藏高原南侧高空风很大时的积雨云团，G、H、 D表现为上风边界整齐，下风方向C上出现卷云 砧，云系色调越来越暗，积云母体色调很白
3.中云（高层云As和高积云Ac）
1.卷状云
1.卷状云（卷云、卷层云、密卷云、卷云砧） 主要由冰晶组成，透明度好，反照率低 特征：有时可透过卷状云看到地面目标物； 卷状云多带有纤维状纹理。 色调：在可见光云图上表现为浅灰色到白色 红外图上表现为白色
卫星云图的识别
卫星云图的识别一、卫星云图的分类卫星云图可以根据卫星所接受的波长范围分为三类：1.红外图像（ IR）：波长区间 10.5 至 12.5um2.可见光图像（ VIS）：波长区间 0.4 —1.1um3.水汽图像（ WV）：波长区间 5.7 至 7.1um红外云图红外云图的色调决定于物体的温度，反映了地面和云面的红外辐射或温度的分布。
浅色调表示红外辐射小，温度低；暗色调表示红外辐射大，温度高。
所以云顶高度越高，其温度越低，云的色调越白。
红外云图的优点是可区分不同层次的云。
缺点是因为温度相近的关系，不能区分地面和低云。
可见光云图可见光云图中亮度与星下底物表面的反照率相关很好。
图像较黑的色调代表低的亮度（低的反射辐射强度）；较亮的色调代表高亮度。
高反照率的云，云厚度大，云中水含量高，云滴的平均尺度小；低反照率的云，云厚度小，云中水含量低，云滴的平均尺度大。
可见光云图的优点是分辨率高，可区分地面和低云，云的纹理清晰。
缺点很明显，因为仅靠目标物反射，所以夜间资料不可用。
水汽云图波长 6-7um 附近是以水汽为吸收体的一个谱区。
在强吸收带中，到达卫星的辐射主要来自对流层上部。
水汽图像和红外图像一样，把接收到的辐射转换为温度来显示。
对流层上部高湿区显的亮（冷），低湿区显得暗（暖）。
即使对流层上部很干燥，近地层大气仍然可能很湿。
水汽云图优点是，可提供大气水平运动信息。
缺点是其主要反映了 400hPa-600hPa的水汽，对于其他吸收谱区无法显示。
二、云图识别判据：在卫星云图上，云的识别可以根据以下六个判据：结构型式、范围大小、边界形状、色调、暗影和纹理。
1结构形式在云图上，所谓结构型式是指目标物对光的不同强弱的反射或其辐射的发射所形成的不同明暗程度物象点的分布式样，这些物象点的分布可以是有组织的，也可以是散乱的，即表现为一定的结构型式。
卫星云图上云的结构型式有带状、涡旋状、团状（块）、细胞状和波状等。
由云的结构型式有助于识别云的种类和云的形成过程，如：冬季洋面的开口细胞状云系，是由积云或浓积云组成，它是冷空气到达洋面受海面加热变性而形成的；大尺度的带状云系主要是由高层云和高积云组成的；团状云块一般是积雨云等。
如何识别卫星云图
识别卫星云图卫星云图是气象卫星从高空拍摄、发回地面的地表黑白照片，卫星上装有不同的感光仪器，地面工作站便可接收不同的云图。
目前我国接收的云图主要有红外云图、可见光云图及水汽图等。
电视节目中通常使用的云图，就是红外云图通过计算机处理、编辑而成的假彩色动态图片，人们不仅能够纵览云飞，还可推知其发展变化，预知未来天气。
若地球表面为一片晴空区，卫星观测到的是从地面发向太空的红外辐射信息，表现为黑灰色；黑色越深，表示地面辐射越强，天气越晴好。
当某地上空有云雨覆盖，卫星观测到的则是从云顶发向太空的红外辐射，表现为白色或灰白色；颜色越白，表示辐射越弱，气温越低，云系越厚越密实，降雨强度也就越大。
晴空区与云雨区之间的过渡区，则为深灰、灰、浅灰色云系，表明有不同厚度的云而无明显降水。
人们从每天播放的卫星云图照片上，经常看到有形状各异的云系，气象学家称之为云图系统，其实是各种天气系统在云图照片上的表现形式。
比如，人们一目了然的夏季台风，是一片呈螺旋性旋转的巨大云团，有人称之为大气“飞蝶”，它以每秒数十米的强风速呈逆时针方向旋转的同时，又以每小时数十公里的运行速度向我国沿海袭来。
正因有了卫星云图，在其生成之初就被人们发现，因此现代台风预报水平己显著提高。
夏季另一主要云图系统，就是西北太平洋上的大片黑灰色无云区，那就是夏季天气的主角-----西太平洋高压。
它经常是很不规则的扁圆形，横躺于台湾省以东洋面至我国中东部大陆。
黑色越深、范围越广，表明其强度越大、气温越高，稳定控制的时间也越长，人们形象地称其为“黑洞”。
夏季长江中下游等地的高温热浪，多是它一手制造的。
卫星云图云和云型识别PPT课件
太阳高度角对可见光云图上色调的影响
半边亮半边暗
第13页/共53页
太阳高度角对可见光云图上色调的影响
第14页/共53页
太阳高度角对可见光云图上色调的影响
第15页/共53页
太阳高度角对可见光云图上色调的影响
第16页/共53页
太阳高度角对可见光云图上色调的影响
第17页/共53页
气象卫星测量6.7μm的红外辐射能主要受大气中水汽含量、水汽在垂直方向中 的位置和水汽层的温度等三个因素影响。
在水汽图上，色调越白表示大气中水汽含量越多，反之就越少。比较水汽图和 红外云图，发现水汽图有以下特点： ①在水汽图上，积雨云和卷云的表现十分清楚，其特征与红外云图类同； ②难以在水汽图上见到地表和低云（低于850hPa），其发射的辐射被大气全部吸收 而不能到达卫星； ③在水汽图上的水汽表现远比红外图上的云区要宽广，因为在没有云的地方仍然有 水汽存在；因此在水汽图上水汽区比云区要连续完整； ④在水汽图上色调浅白的地区是对流层上部的湿区，一般与上升运动相联系；色调 为黑区是大气中的干区，相应于大气中的下沉运动。
因子,要精确推算表面温度,必须消除大气中水汽的 影响.为此将红外观测通道10.5-12.5μm分裂为两个 通道,称为红外分裂窗通道.在这两个窗区通道中, 主要是水汽对红外辐射的吸收,且是不同的,利用这 种差异可以估算大气中的水汽含量,从而用于估算 海面温度.
第23页/共53页
红外图像在红外波段选用的通道 短波红外云图3.55-3.93μm 它位于反射太阳辐射及
可见光云图与红外云图的比较 可见光云图上物像的色调决定于其反照率和太阳高度角，
红外云图上物像的色调决定于它的温度，所以比较这两种 云图，有一些外貌上相差很大，但也有些是十分相似的。
卫星云图上云的识别培训课件
卷状云
结构形式 范围大小 边界 色调 暗影
纤维状卷 云
带状
长：几百到 几千公里
高原上的卷云带：在可见光图（VIS）上E到F为灰白色云带，该 卷云带红外图(IR)上呈白色，纤维状明显；A处卷云在VIS、 IR上都 很白，表明下面可能有中低云。T、M处为积云，在VIS 上呈多起伏、 不均匀纹理，IR图上表现较暗，纹理不均匀 。 C 处为浓积云和积雨
云区，在 VIS、 IR上都很亮，并向四周伸展出纤维状卷云羽。
不整齐， 有些发毛
淡灰-灰白
有
卷层云
与天气尺度相 联系，盾形，
云带
与急流云 比纤状，
几千公里。 一大片
系相联系， 可见光呈； 左边界光 白-灰白， 滑或锯齿 红外云图：
有
状
白
纹理
不均匀，纤维状
均匀
密卷云
单体稠密一团， 对大片的密卷 云表现为带状
几百公里
整齐
云区稠密 色调亮
有
均匀
卷云砧
砧状
取决于积雨 上风一侧
结构形式 范围大小
边界
亮度 暗影
纹理
高空风大： 光滑；高空 风小：圆形
单个孤立， 几十到几百 公里，热带
云团
高空风大， 上风光滑； 高空风小， 边界整齐
最亮
有
均匀，积雨云 顶部均匀、光
滑
弧状云边界
1，强对流 天气分析
典型的强对 流云型特征
“卫星云图的识别”课外实践活动设计
状 、细胞 状 、逗 点状 等等 ，也有 的云 单体 分布散 乱 。云
型形 状 及其差 异反 映 着大 气运 动状 况和 云 的形成 过程 。 （ ） 范 围 ：表 明 图 象尺度 。知 道 图 象所 表 示 的物 ２ 体 的 尺度 ，这 有助 于识 别卫 星云 图上 的云 的特征 和地 面
的 云顶 呈纤 维状 ，有 的呈皱 纹状 ，有 的 呈斑 点状 ，也有
的 云顶 光滑 而均 匀 ，没有纹 理结构 。 （ ） 暗影 ：在 一 定的 太阳 高度 角下 ， 由于各 个 目 ６ 标物 的 高低 不一 ，高的 目标物在 低 的 目标物 上的投 影。 暗影 主要 用来识 别 高、 中、低 云 ，识 别在 雪 面上 的云及
的 温度越 高 ，绿 色越 浓 。
（ ）边 界 形状 ：云 图上 各种 云和 云 系的边 界都 具 ４ 有 一 定 的形 状 。云 的边界 形状有 的 呈直 线 ，有 的呈 弯 曲 （ 圆形 、扇 形、盾 形 、锯 齿形 等） ，有 的边界模 糊 ，有
二 、活动 准备 工作
１ ．给 每一 个学生准备一份 知识材料 （ 星云图 卫
天气 系统 的云系特 征 。通过 对 卫星云 图 的分析 ，巩 固所
视 显 示 的 卫 星云 图上 ，地 表 和 海 洋 常用 绿 色和蓝 色表
示 ， 而 冰 雪 和 深 厚 云 系覆 盖 的 地 区 一 般 呈 白 色 。 陆 地
学的理论知识，掌握分析方法 ，提高应用卫星云图的能
力。
一
的 天 气系统联 系。
（ ） 亮度 （ ３ 色调 ） ：是 云 图上颜 色的层 次 ，是 判 别 物 象的 重要 依据 。在 可 见 光云 图 上 ， 若 地 球表 面为
第5章.卫星云图识别
特性： 高度最高 冰晶组成 透 明
纤维状卷云
反照率低 纤维状纹理 条状纹理。
二.层状云 包括：卷层云、高层云、雾、层 云、雨层云。
特性：水滴组成，
层积云
与稳定的大气层结有关， 出现时范围大，云的表
面均匀、光滑，无一定 的组织，高度低的层状
云边界常与地形等高线 一致，带、片状。
260
258
亮温
256
254
252
250
0
2
4
6
8
10 个数
12
14
16
18
20
遥感监测和ห้องสมุดไป่ตู้温分析
左下：巴丹吉林沙漠 右上：祁连山及河套地区 右下：新疆地区 （98.10.）
巴丹吉林沙漠
巴丹吉林沙漠
准葛尔盆地沙漠
塔里木盆地沙漠
MODIS RGB合成图
R: Channel1, G: Channel4, B: Channel3,
高层云
三.积状云
包括：积雨云、浓积云、积雨云、高积云、层积云、 卷积云。
特性：是大气稳定度的表征，有带状、细胞状、近圆形、积云 群、云带、云线、细胞状结构，纹理不均匀；积雨云色调最白，云顶 比较光滑，近圆形的云团，在可见光云图上常具有暗影，积雨云的尺 度相差很大。 积雨云
积 云
卫 星 云 图 上 三 种 云 的 特 征 表
1
2
645纳米 555纳米 469纳米
3
空间分辩率：500米 时间：2001年4月7日 区域：
1---咖啡色沙尘区 2---褐黄色沙尘区 3---土黄色沙尘区 4---浅黄色沙尘区 5---淡黄色沙尘区 6---裸土、耕地区 7---深密度植被区 8---云
4卫星气象学第四章云图识别
• • • • • • • • • • • •
可见光云图中A、B、C等处表现为云顶纹 理不均匀，在这些地方出现云顶凸起，常 称之为穿透性对流云顶，每个云顶处在迎 太阳一侧很明 亮，背阳光一 侧出现暗影， 云顶高度很 高，对流强 烈，地面报告 相应于这些云 顶之下有龙卷 风出现。
第三节云图上各类云的识别
• • • • • • • • •
(2)纤维状卷云 纤维状卷云在我国西部青藏高原地区很多见， 纤维状卷云的特点有： ①结构型式：纤维状卷云可以呈带状，此外在 涡旋状云区中也可见到纤维卷云； ②纹理：这种卷云的主要特征是纹理为纤维 状； ③范围大小：有的宽度可达50～100km、长达 千余千米，也有的仅表现为很短的卷云羽。
短 波 槽 云
暴 雨 云 团 暴 雨 云
黒 色 雾
白 色 雾
山 脉 浓 雾
天 山 地 形
Hale Waihona Puke 波状云• 细胞状云系
• 未闭合的细胞状云系：
• 是指每个细胞中心部分是晴空少云区，而在边缘上是 云区，细胞形状表现为指环形或“U”字形。这类细胞 状云系主要是由浓积云或积雨云组成。因此常形成在 气温和海水温度差异较大、对流比较强的地区. • 闭合的细胞状云系： • 每个细胞中心是云区，而在细胞的边缘上却是无云或 者少云区。这类细胞状云系主要由层积云组成。形成 这种云时，海水与空气之间的温度差异较小，对流比 较弱
在水汽图上，根据色调可以识别水汽分 布，但是由水汽图也能判别积雨云和卷云。 水汽图象上没有高云地方的色调代表大气 中特定层或表面上例如400hPa上的湿度 一垂直大气柱中水汽的含量例如总水分 或可降水总量 大气中重要湿层的高度等值线 相对湿度
比较 水汽（上） 红外（下） 图像
卫星云图的初步识别一
卫星云图的初步识别<一>卫星云图的分类这里以FY-2C和FY-2D的卫星图像作为例子，向大家介绍一下如何识别卫星云图。
FY-2C定位于105°E，FY2-D定位于86.5°E，有一个可见光、四个红外通道。
可见光通道图像星下点分辨率约1.25公里，红外和水汽图像星下点分辨率约5公里。
非汛期期间，前者正点、后者半点生成一幅云图；汛期期间，前者是正点和半点，后者是15和45分钟生成一幅云图。
双星可以实现15分钟一张图像。
卫星云图可以根据卫星所接受的波长范围分为三类：1.红外图像（IR）：波长区间10.5至12.5um2.可见光图像（VIS）：波长区间0.4至1.1um3.水汽图像（WV）：波长区间5.7至7.1um红外云图的色调决定于物体的温度，反映了地面和云面的红外辐射或温度的分布。
浅色调表示红外辐射小，温度低；暗色调表示红外辐射大，温度高。
所以云顶高度越高，其温度越低，云的色调越白。
红外云图的优点是可区分不同层次的云。
缺点是因为温度相近的关系，不能区分地面和低云。
可见光云图中亮度与星下底物表面的反照率相关很好。
图像较黑的色调代表低的亮度（低的反射辐射强度）；较亮的色调代表高亮度。
高反照率的云，云厚度大，云中水含量高，云滴的平均尺度小；低反照率的云，云厚度小，云中水含量低，云滴的平均尺度大。
可见光云图的优点是分辨率高，可区分地面和低云，云的纹理清晰。
缺点很明显，因为仅靠目标物反射，所以夜间资料不可用。
水汽云图波长6-7um附近是以水汽为吸收体的一个谱区。
在强吸收带中，到达卫星的辐射主要来自对流层上部。
水汽图像和红外图像一样，把接收到的辐射转换为温度来显示。
对流层上部高湿区显的亮（冷），低湿区显得暗（暖）。
即使对流层上部很干燥，近地层大气仍然可能很湿。
水汽云图优点是，可提供大气水平运动信息。
缺点是其主要反映了400hPa-600hPa的水汽，对于其他吸收谱区无法显示。
卫星云图的初步识别<二>云的识别与分析云的识别依据有以下几点：结构形式、范围（尺度）、边界形状、色调（亮度或灰度）、纹理、暗影（可见光）。
卫星云图的识别
卫星云图的识别一、卫星云图的分类卫星云图可以根据卫星所接受的波长范围分为三类：1.红外图像（IR）：波长区间10.5至12.5um2.可见光图像（VIS）：波长区间0.4—1.1um3.水汽图像（WV）：波长区间5.7至7.1um红外云图红外云图的色调决定于物体的温度，反映了地面和云面的红外辐射或温度的分布。
浅色调表示红外辐射小，温度低；暗色调表示红外辐射大，温度高。
所以云顶高度越高，其温度越低，云的色调越白。
红外云图的优点是可区分不同层次的云。
缺点是因为温度相近的关系，不能区分地面和低云。
可见光云图可见光云图中亮度与星下底物表面的反照率相关很好。
图像较黑的色调代表低的亮度（低的反射辐射强度）；较亮的色调代表高亮度。
高反照率的云，云厚度大，云中水含量高，云滴的平均尺度小；低反照率的云，云厚度小，云中水含量低，云滴的平均尺度大。
可见光云图的优点是分辨率高，可区分地面和低云，云的纹理清晰。
缺点很明显，因为仅靠目标物反射，所以夜间资料不可用。
水汽云图波长6-7um附近是以水汽为吸收体的一个谱区。
在强吸收带中，到达卫星的辐射主要来自对流层上部。
水汽图像和红外图像一样，把接收到的辐射转换为温度来显示。
对流层上部高湿区显的亮（冷），低湿区显得暗（暖）。
即使对流层上部很干燥，近地层大气仍然可能很湿。
水汽云图优点是，可提供大气水平运动信息。
缺点是其主要反映了400hPa-600hPa的水汽，对于其他吸收谱区无法显示。
二、云图识别判据：在卫星云图上，云的识别可以根据以下六个判据：结构型式、范围大小、边界形状、色调、暗影和纹理。
1 结构形式在云图上，所谓结构型式是指目标物对光的不同强弱的反射或其辐射的发射所形成的不同明暗程度物象点的分布式样，这些物象点的分布可以是有组织的，也可以是散乱的，即表现为一定的结构型式。
卫星云图上云的结构型式有带状、涡旋状、团状（块）、细胞状和波状等。
由云的结构型式有助于识别云的种类和云的形成过程，如：冬季洋面的开口细胞状云系，是由积云或浓积云组成，它是冷空气到达洋面受海面加热变性而形成的；大尺度的带状云系主要是由高层云和高积云组成的；团状云块一般是积雨云等。
第六章 卫星云图识别(1)
卫星云图主要反映地面、云面的特性，所 以卫星观测仪器在选取波长时应注意： ①减少大气对观测的影响：选用透明的大 气窗区，尽可能避免存有气体吸收和散射 的波段，以达到清楚观测地表或云分布； ②根据观测对象确定选用的波段：根据目 标物光学特性，观测对象与其他目标物间 特征差异最大的波段； ③根据卫星观测的目标特性确定观测波段
第六章 云图识别(1)
10
一、可见光云图的基本特点 可见光云图是卫星扫描辐射仪在可见光 谱段（0.40～0.76μm）测量来自地面和云 面反射的太阳辐射。 如AVHRR仪器的CH1(0.68～0.725μm ) 通道静止卫星的0.52～0.75μm通道。 若卫星接收到地面目标物反射的太阳辐 射转换为图像，卫星接收到的辐射越大，就 用越白的色调表示；接收到的辐射越小，则 用越暗的色调表示，这就得到可见光云图。
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在可见光云图上，物像的色调决定于反射太阳 辐射的强度。而卫星接收到的反射太阳辐射由 下列决定： （1）入射到目标物上的太阳辐射； （2）目标物的反照率。 入射至目标物的太阳辐射又与太阳高度角 有关。因此，在可见光云图上物像的色调与其 本身的反照率和太阳高度角有关。
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对天气预报来说，卫星云图分析的主要内容： ①区分不同通道的云图，判别是可见光云图还 是红外云图?对于分裂窗的红外云图又是哪个通 道的等等； ②区别地表和云，尤其是将云和雪区别开来； ③识别不同种类的云，中云还是高云? 积雨云 还是层状云等? 相同之处与不同之处?识别不同 类型的地表，是陆地还是水体?如果是积雪，是 新雪还是陈雪?等等；
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基于气象卫星云图的云类识别及台风分割和中心定位研究
基于气象卫星云图的云类识别及台风分割和中心定位研究基于气象卫星云图的云类识别及台风分割和中心定位研究一、引言气象卫星云图是目前常用的一种获取全球气象信息的手段，可以提供全球范围内的云类信息。
而在海洋上，台风作为一种破坏性极强的自然灾害，对人类社会造成了严重威胁。
因此，通过对气象卫星云图进行云类识别、台风分割和中心定位研究，对台风的监测和预测具有重要意义。
二、气象卫星云图的云类识别1. 云覆盖分类气象卫星云图中的云类可以根据云的形态、厚度和高度进行分类。
常见的云类有对流云、层积云、积云等。
利用卫星云图的云顶温度、云顶高度等信息，结合图像处理算法，可以实现对云的分类识别。
2. 基于特征的识别方法利用卫星云图的亮温、亮度、色调等特征，可以结合机器学习算法，例如支持向量机、随机森林等，对云类进行自动识别。
通过训练样本和测试样本的对比，可以得到高准确率的云类识别结果。
三、台风分割1. 云图边缘检测在卫星云图中，台风系统通常包含一个中心的低亮温区域，和外围的高亮温云带。
通过边缘检测算法，例如Canny算法、Sobel算法等，可以将台风系统的边缘提取出来。
2. 区域生长算法将提取出的台风边缘作为种子点，结合区域生长算法，可以将台风系统内的云区域进行分割。
区域生长算法根据像素之间的相似度进行像素生长，将属于同一区域的像素进行合并。
3. 区域标记算法通过区域标记算法，可以为分割出的台风区域进行标记。
将每个台风区域赋予一个唯一的标记值，便于后续的中心定位和特征提取。
四、台风中心定位1. 中心亮温阈值法根据台风系统的特点，其中心通常具有较低的亮温值。
通过设定一个适当的亮温阈值，即可将低亮温区域作为台风的中心。
2. 中心持续区域检测台风中心在时间上具有持续性，可以通过检测亮温值在一定时间范围内连续低于某个阈值的区域，来确定台风中心的位置。
3. 多时间段融合定位由于卫星云图数据具有时间序列的特点，可以利用多个时间段的云图数据进行融合定位。
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一、云图类型
1.红外云图
卫星在10.5～12.5微米测量地表和云面发射的红外辐射，将这种辐射以图象表示就是红外云图。
在红外云图上物体的色调决定其自身的温度，物体温度越高，发射的辐射越大，色调越暗，红外云图是一张温度分布图。
由于大气有吸收及物体发射率不完全为1，卫星接收到的红外辐射要比实际表面温度发射的黑体辐射要小，故严格地说，红外云图是一张亮度温度分布图。
地面的温度一般较高，呈现较暗的色调；由于大气的温度随高度是递减的，故云顶高而厚的云，其温度低呈白的色调。
低云的云顶温度较高，与地面相近，故在红外云图上不容易识别。
由于各类云的云顶温度的差异较大，在红外云图上可以识别各种高度的云。
此外，地表的温度随季节、纬度、海陆分布及其本身的热惯量而不同，所以在红外云图上的色调亦不同。
在电视显示的红外云图上，地表以绿色表示，以与云相区分开。
2.水汽云图
卫星选用6～7μm水汽吸收谱段接收大气中水汽发射的辐射，并以图象表示
便得到水汽图。
在这一波段，水汽一面接收来自下面的辐射，又以自身较低的温度发射红外辐射。
卫星接收到的辐射决定于水汽含量，大气中水汽含量越多，发射的辐射越小；水汽含量越少，大气低层的辐射越可以透过水汽到达卫星，则卫星接收的辐射越大。
在水汽图上，色调越白，辐射越小，水汽越多；否则越少。
对于6～7μm水汽带，卫星测得的辐射来自对流层中上层，故水汽图反映大气上层水汽的空间分布。
3.可见光
可见光是波长从0.35～0.80μm很狭窄的波段。
卫星在可见光谱段测量来自地面云面反射的太阳辐射，将卫星接收的这种辐射转换为图象称为可见光云图。
卫星在可见光谱段选用的波长间隔有：0.52～0.75μm和0.58～0.68μm。
卫星
在可见光波段接收辐射与物体的反照率和太阳的天顶角有关，若太阳天顶角越小，物体的反照率越大，则卫星接收到的辐射越大，反之则越小。
在可见光云图上，辐射越大，色调越白；辐射越小，色调越暗。
通常云层越厚，反照率越大，色调
也越白，而水面，象湖泊、海洋的反照率很小，表现为黑色，陆地反照率比海洋略大，表现为灰色，而潮湿或森林覆盖的地区表现为灰暗的色调。
在电视显示的卫星云图上，地表和海洋常用绿色和蓝色表示。
二、云图识别
1.识别云的判据
在卫星云图上识别云的判据有六个：
①结构型式：是指不同明暗程度物象点的分布式样，如高层高积云
常表现为带状、涡旋状等，开口细胞状云系是由积云浓积云组成等；
②范围大小，是指云系的分布尺度，由云系尺度可以推断形成云的
物理过程，尺度小的云系常与中小尺度天气系统相关；尺度大的则与大尺度的天气系统联系。
③边界形状：不同类型的云，边界不尽相同，如积云浓积云边界不
整齐，层云（雾）边界较整齐。
④色调：是指物象的亮度。
可见光云图上云的色调与云厚和云的成
分有关，红外云图上则与云顶温度相关。
⑤暗影：是指在一定太阳高度角下，高的云在低的目标物上的投影。
⑥纹理：用来表示云顶表面粗糙程度，如层云（雾）云顶表面均匀、
光滑；而积云浓积云表面多起伏、不均匀
2.云图中云的特征
①卷状云在可见光云图上，卷云的反照率低，呈灰一深灰色；若可见光云
图卷云呈白色，则其云层很厚，或与其它云相重迭；在红外云图上，卷云顶温度很低，呈白色。
无论可见光还是红外云图，卷云有纤维结构。
②中云（高层云和高积云）在卫星云图上，中云与天气系统相连，
表现为大范围的带状、涡旋状、逗点状。
在可见光云图上，中云呈灰白色到白色，色调的差异判定云的厚度；在红外云图上，中云呈中等程度灰色。
③积雨云无论可见光还是红外云图，积雨云的色调最白；当高空
风小时，积雨云呈圆形，高空风大时，顶部常有卷云砧，表现为椭圆形。
④积云、浓积云在可见光云图上积云浓积云的色调很白，但由于积云浓积云高度不一，在红外云图上的色调可以从灰白到白色不等，纹理不均匀，边界不整齐。
其型式表现为积云线和开口细胞状云。
⑤层云（雾）在可见光云图上，层云（雾）表现为光滑均匀的云区；色调白到灰白，若层云厚度超过300米，其色调很白；层云（雾）边界整齐清楚，与山脉、河流、海岸线走向相一致。
在红外云图上，层云色调较暗，与地面色调相的。