《卫星气象》学习资料：Ch4_卫星观测及其资料的接收和预处理

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卫星气象学-1.1详解

卫星气象学——绪论授课教师：刘毅中国科学院大气物理研究所2015.3.11绪论卫星气象学是利用卫星探测资料研究大气的一门学科，它是随着人造地球卫星的出现，而发展起来的大气科学分支。

（气象）卫星遥感:利用（气象）卫星作为探测平台（对大气）进行的遥感探测。

气象卫星的组成\分类\观测对象\探测原理\反演方法\如何应用\发展现状\发展趋势历史进程卫星气象学是二十世纪60年代初开始出现一门新兴学科。

从1960年4月1日发射第一颗专用气象卫星TIROS-泰罗斯后，经历几个重要发展阶段。

70年代以前，气象卫星获得的主要资料是云图，并定性地应用于天气分析、天气预报和气象研究；70年代初期，卫星红外辐射仪投入业务应用，地面资料处理能力提高，使定量或半定量卫星探测资料，开始应用于大气科学各个分支。

80年代，随着气象卫星探测能力和对探测资料的处理能力提升，气象卫星提供更广泛资料，使卫星云图分析工作由纯定性分析向半定量和定量分析发展；以大尺度天气系统为主，向中小尺度天气系统发展；以气象分析应用为主，向气象、水文、海洋等多学科分析应用发展。

90年代，随着气象卫星对温度、风和湿度等探测精度提高，将资料更有效地应用于大气模式，以改进数值天气预报的结果，这是目前卫星气象学研究一个重要方面。

2000年以来，卫星观测臭氧、气溶胶、温室气体浓度、大气辐射平衡，都极大促进了数值天气预报、气候变化、环境监测研究。

Paul Crutzen, Mario Molina, and Sherry Rowland receive the 1995 Nobel Prize in Chemistry for their seminal discoveriesconcerning the chemistry of ozone阶段1：臭氧洞形成初期（2008年8月28日）阶段2：臭氧洞发展阶段（2008年9月21日）阶段3：臭氧洞初具规模（2008年9月26日）阶段4：臭氧洞加剧（2008年9月30日）阶段5：臭氧洞开始减弱（2008年10月8日）阶段6：臭氧洞继续减弱（2008年10月13日）阶段7：臭氧洞开始消亡（2008年11月1日）阶段8：臭氧洞消失（2009年1月14日）CO2探测仪初样结构光机结构以三个光谱仪组件为主体支撑结构，其它组件固定在上面材料选择上充分考虑温度膨胀的影响，提高谱线测量精度中国科学院长春光学精密机械与物理研究所初样整机光机装调光谱仪装调观测光谱Lamont地基观测(科学通报（2）夏季青藏高原对流层O3低值与夏季风爆发[ GRL 2009a]对流层顶对流层顶对流层顶对流层顶对流层顶对流层顶对流层顶对流层顶高原高原高原高原高原高原高原高原沿31°N 东西向剖面沿93.75°E 南北剖面1997年6月1998年6月1999年6月2000年6月共10次对流层“微型臭氧洞”25 km平流层热带降水测量卫星TRMM（Tropical Rallfall Measuring Mission ） TRMM卫星观测台风“云塔”眼墙和整体三维结构中纬度天气系统的卫星云图分析中纬度地区大尺度云系分析逗点云系与低空风场实例右侧的红外图迭有低空气流。

卫星气象学期末复习重点

倾角：这是指卫星轨道平面与赤道平面之间的夹角,单位度.轨道周期：指卫星绕地球运行一周的时间.星下点：指卫星与地球中心的连线在地球表面上的交点,用地理坐标的经纬度表示.太阳同步卫星轨道：卫星的轨道平面与太阳始终保持固定的取向.由于这一种卫星轨道的倾角接近900,卫星近乎通过极地,所以又称它为近极地太阳同步卫星轨道,有时简称极地轨道.为保持卫星的轨道平面始终与太阳保持固定的取向,必须使卫星的轨道平面每天自西向东旋转10相对于太阳.截距：由于卫星绕地球公转的同时,地球不停地自西向东旋转,所以当卫星绕地球转一周后,地球相对卫星转过的度数,这个度数称之截距.可见截距是两个升交点之间的经度差.卫星的姿态：卫星的姿态是指卫星在空间相对于轨道平面、地球表面或任何坐标系的固定取向.行星反照率:地球-大气系统的反照率称为行星反照率,它表示射入地球的太阳辐射被大气、云及地面反射回宇宙空间的总百分数.亮度温度Tb:在给定波长处,如果物体的辐射亮度LλT与温度为Tb的黑体辐射亮度相等,即LλT=BλTb则称Tb为该物体的亮度温度.亮度温度又称等效黑体温度或辐射温度.空间分辨率：指卫星在某一时刻观测地球的最小面积.相函数：综合方向上每单位立体角内的粒子散射能量与粒子所有方向平均的每单位立体角内的散射能量之比,记为pθ,θ为散射角.云带:带状云系宽度大于一个纬距称做云带.纹理:纹理是指云顶表面或其它物像表面光滑程度的判据.涡旋云系:涡旋云系是一条或多条不同云量和云类的螺旋云带朝着一个公共中心辐合形成的,与大尺度涡旋相联系.色调：也称亮度或灰度,指卫星云图上物像的明暗程度.结构形式：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像点的分布式样.单次反照率：表示在消光衰减中纯散射占的那部分.表1可见光云图与红外云图的比较雹暴云团与暴雨云团的特点：雹暴云团特点:1.云团初生时表现为边界十分光滑的具有明显的长轴椭圆型,表明出现在强风垂直切变下,长轴与风垂直切变走向基本一致；在雹暴云团成熟时,云团的上风边界十分整齐光滑,下风边界出现长的卷云砧,拉长的卷云砧从活跃的风暴核的前部流出,强天气通常出现于云团西南方向的上风一侧,可见光云图上出现穿透云顶区风暴核,红外云图上有一个伴有下风方增暖的冷v型.出现大风的边界常呈出现大风的边界长呈现出弧形,这时整个云型可以为椭圆型,有事表现为逗点状云型.2.飑线云团按其尺度可以再分成两种情况,一种是云团尺度较大时约2个纬距,不仅有冰雹大风,而且伴有强降水天气,可达暴雨量级;另一种是尺度较小约1纬距,云团天气以冰雹大风为主;3.飑线云团一般出现在高空急流轴的左侧,离急流轴约1~3个纬距,通常在急流呈气旋性弯曲的地方,云团离急流轴的距离较大,而急流呈反气旋弯曲的地方,云团离急流轴的距离较小.4.雹暴云团呈块状,强度大、色调十分明亮,发展迅速、移速快,生命期短,日变化明显.当有几个雹暴云团出现时排列整齐成带.暴雨云团特点1.暴雨云团一般出现于风垂直切变较小的情况下,其型式可以为圆形、多边形、涡旋状和不规则形状.初生时常呈离散状的小亮点,到成熟时表现为形式多样的云团,顶部有向几个方向伸出的卷云羽,而不是像胞线云团那样伸向一个方向的卷云砧.2.暴雨云团的色调差异较大,有的可以很亮,有的并不十分明亮.有的很密实,有的十分松散,云团四周常伴有大片中低云区,云团时常可连成一片,而不像雹暴云团孤立,四周很少有中低云相伴.3.暴雨云团一般出现于急流云系的右侧,源源不断暖湿气流头部、脊线处,而且在靠赤道一侧不存有急流;暴雨云团也可出现于急流左侧,但云团远离急流轴,无强风垂直切变.4.云团发展速度较雹暴云团要慢,持续时间较长;有时雨强虽不十分强,但是因生命期长,累计降水较大.1.太阳同步卫星轨道平面与太阳始终保持_固定的__取向,为实现太阳同步轨道,必须采用倾角___90°_的轨道.1、静止气象卫星的倾角为___0__度,轨道平面与赤道平面__重合___,周期为__23h56m04s__,高度约为____35860____公里.2.卫星在0.58~0.68和0.725~1.10m测量的是来自_地面和云间反射的太阳_辐射,其取决于__太阳高度角__和__物体的反照率__,这两个波段可用于_____________________________________________________________________________________.3、卫星仪器在10.5~12.5m测量的是来自__目标物自身发射__的辐射,将测量的辐射转换为图象,其色调越暗,表示辐射越_强_,可以用于_估计_地面、云面的温度分布_.4、卫星在3.55~3.93m白天测量的是来自__反射的太阳辐射__和__物体自身发射__的辐射,可用于_识别夜间雾和层云,监测卷云__.5、卫星在6.7m测量的是来自大气中_水汽_发出的辐射,它取决于_水汽混合比和大气温度廓线_,在图象上的色调越暗,表示大气中__水汽__的含量越__少__.6、中云的型式有__涡旋状、带状、线状、逗点状__,其色调在红外图上呈中等程度的_灰_色,可见光云图上呈现为_白_色.在红外图上的卷云色调越白,说明其下存在有__中云.7、积雨云在可见光和红外云图上的色调__最白__,当高空风小时,积雨云呈_近乎圆_型,而高空风大时,其呈椭圆型,顶部出现___卷云砧___.8、层云的边界光滑整齐清楚,纹理光滑均匀,在可见光云图上呈_灰色到白_色,积云浓积云在可见光图上呈现出_白_色,其边界_不整齐不光滑_,纹理_多斑点多皱纹_.9、开细胞状云系中间_无云_,四周_有云__,呈指环状或U型,由_积云、浓积_云组成,出现在地面气流呈气旋性弯曲的深厚不稳定冷气团内.10、逗点云系可以认为是由于_大气闭合环_流与_云区_相迭加形成的,其头部与_变形场_气流相联系,尾部云带与高空槽前的_西南__气流相联系；斜压叶云系的北界呈_S__形,其东部以_卷__云为主,越往西,云顶高度_降低_,云的西端时常有___V___字形缺口,这由于高空_西北急流__侵入的结果.11、活跃的冷锋云系表现为一条长达数千公里的完整云带,呈气旋性弯曲,其位于500百帕高空槽_前___的气流里,它与强的斜压区相联,在这区内有明显的冷暖平流和强的风速垂直切变.当冷锋云系前后边界不整齐时,地面冷锋的位置定在云带中云系由稠密到稀疏的地方；暖锋云系向冷区凸起,其顶部为大片卷云覆盖区,静止锋云系没有明显的气旋性弯曲,其前界常出现一条条枝状云系.12、锋面气旋云系在波动阶段时,云系向冷气团一侧凸起,中高云增多,云带变宽；发展阶段时,云系隆起越来越明显,其后界向云区内凹进,表明干冷空气开始侵入云气；在锢囚阶段时,出现明显的干舌,云带伸到气旋中心；到成熟阶段时,螺旋云带围绕中心旋转一周以上,干舌伸到气旋中心表明水汽来源已经切断.13、南方气旋发展的三个指标为①在气旋生成后的云区内出现对流云系,表示垂直运动加大,气旋将进一步发展;②在气旋云区的西北方向上有东北西南走向的云带移近该云区,则气旋将发展;③如果气旋云区十分密实,且有明显向冷区凸起,云区北界出现向东北方向伸出的纤维状卷云羽或反气旋弯曲的卷云区,表示高空有强烈辐散,则气旋进一步发展.14、高空急流云系以卷云为主,其左界光滑整齐,且与急流轴相平行,急流呈气旋性弯曲的地方,云系稀疏或消散；急流云系可分为为1宽广盾状卷云区；2急流卷云线；3横向波动云系三种类型；15、副热带急流云系表现为长宽之比甚大的云带,其常与热带云系相联结；当中纬度高空槽伸向低纬度时,热带云系变宽,并向东北方向伸展,同时云系越来越呈反气旋弯曲,其间迭加有一团团离散的对流云系.11、如果卫星是后退轨道,则卫星运行方向是A.东南到西北和西北到东南,B.东南到西北和东北到西南,C.西北到东南和东北到西南,D.西南到东北和西北到东南.12、卫星轨道的形状决定于A卫星的重量,B.卫星的姿态,C.卫星入轨时的速度和方向,D.卫星飞行方向,E.卫星入轨时的速度.13、若有一张冬季的云图上中高纬度地区色调较浅,则这一张云图一定是A.可见光云图,B.红外云图,C.水汽图,D.短波红外.其原因是A.温度低,B.反照率低,C.太阳高度角低,D.水汽太多.14、如果在可见光云图上呈白色,红外云图上呈灰色,这目标物可能是:A.卷云,B.积雨云,C.低云,D.中云,E.积云浓积云.15、如果在可见光云图上呈灰色,红外云图上呈白色,这目标物可能是A.卷云,B.积雨云,C.低云,D.中云,E.积云浓积云.16、如果在可见光云图上呈白色,红外云图上呈暗色,这目标物可能是A.卷云,B.积雨云,C.低云,D.中云,E.积云浓积云.17、如果在可见光云图上呈白色,红外云图上呈白色,这目标物可能是A.卷云,B.积雨云,C.低云,D.中云,E.积云浓积云.18、如果在可见光云图上呈灰色,红外云图上呈黑色,这目标物可能是A.卷云,B.青藏高原,C.夏季沙漠,D.冷水面,E.暖水面.19、如果在可见光云图上呈灰色,红外云图上呈灰色,这目标物可能是A.卷云,B.青藏高原,C.夏季沙漠,D.冷水面,E.暖水面.20、如果在可见光云图上呈黑色,红外云图上呈黑色,这目标物可能是A.卷云,B.青藏高原,C.夏季沙漠,D.冷水面,E.暖水面.1、如果卫星的倾角等于180o,试问实现卫星每隔4、6、8小时观测同一地点的卫星周期应是多少2、简述AVHRR各光谱通道的波长范围和主要用途3、简述卫星能接收几种辐射4、四、问答题每小题5分,共20分41、风云1号气象卫星的周期为102.08分钟,求截距若第N条卫星轨道的升交点经度为1750W,试求1N条轨道降交点经度2N+1条轨道升交点经度 42、对下面红外辐射遥感方程,说明其各项意义和卫星遥感中的用途43、试述卫星遥感的特点卷云,Cb云,中云,低云基本特征气象卫星接收到的辐射包括哪些1地面和云面发射的红外辐射2地面和云面反射的太阳辐射3大气各成分发射的向上的红外辐射4地面和云面反射的大气向下的红外辐射5大气对太阳辐射的散射辐射6地表和大气的微波辐射。

《卫星气象学》第1章

气象卫星 VS 卫星气象学
▲ 气象卫星: 人造星体，在宇宙空间、确定的轨道上飞行，携带着各种气象探测仪器，以对地球及其大气和海洋进行气象观测为目的，测量诸如温度、湿度、风、云、辐射等气象要素和降雨、冰雹、台风、雷电等天气现象。
▲ 卫星气象学：如何利用气象卫星探测各种气象要素，并将探测资料应用于大气科学的一门学科。
卫星观测与地面观测站互补
观测地点: 青藏高原、沙漠、海洋、南北极观测方式：自上而下、高瞻远瞩观测仪器：全球同一（统一）仪器观测
卫星观测与海洋观测站互补
海洋气象观测相对缺乏：我国 300 多万平方公里的海域基本上没有地基和空基观测系统。海洋气象观测是我国观测最薄弱系统之一。
被卫星包围的地球
火情监测
国家卫星气象中心利用风云一号、风云二号、 NOAA 、 EOS/MODIS等卫星资料监测全国及周边地区的森林、草原火情，提取火点、过火区等信息，制作生成火情监测多通道合成彩色图像、专题图像、火点信息列表等各类火情监测产品，及时向森林、草原防火部门和气象系统火险天气预报部门传送，为有关领导和业务人员了解火灾发展态势、制订防火、扑火决策，分析火险天气提供了大量信息，已成为农业部草原火灾应急预案中的草原火情信息主要来源。
缺点：不能达到高频次观测能力
结论极轨和静止轨道平台是宇宙自然法则约束的两个地球观测的天然平台。互为补充，协调发展，缺一不可！
章节内容
卫星遥感的意义和内容
气象卫星遥感探测的特点卫星资料的应用卫星发展概况
卫星遥感观测资料的应用领域
▲ 大气科学
▲ 林业遥感 ▲ 军事气象
静止气象卫星一般每 20分钟左右即可获得一次观测资料，还可用更短的时间间隔（5～15分钟）取得较小范围的观测资料，对于监视灾害性天气系统特别有利。极轨气象卫星在经过地面台站上空 10 多分钟内，可获得 1000多万平方公里的资料。

《卫星气象》学习资料：Ch1_绪论

大气物理学院大气探测系 bo.qian@,Dept. of Atmos. Sounding, Nanjing Univ.of Info. Sci.& Tech.(NUIST)
Satellite Meteorology How it All Started, 53 Years ago
Explorer VII carried an early version of a radiometer designed to measure Earth’s heat balance from a satellite.
The thermal radiation experiment, devised by Verner E. Suomi(19151995), along with Uni. of Wisc.— Madison engineering prof. Robert J. Parent, established Suomi as the “father of satellite meteorology.”
more in the works...
课程目标
重点掌握卫星气象探测的基本理论和原理，特别是辐射基本理论
了解卫星资料在天气分析和预报中的应用了解如何由卫星云图获取气象信息
大气物理学院大气探测系 bo.qian@,Dept. of Atmos. Sounding, Nanjing Univ.of Info. Sci.& Tech.(NUIST)
课程内容
第一章绪论第二章卫星的运动和气象卫星第三章气象卫星遥感大气的基本原理第四章气象卫星资料接收、处理与产品（卫星遥感云、降水、风、大气温湿、海洋、植被、积雪等）第五章卫星云图的识别第六章天气尺度系统和云系分析第七章热带天气系统的云图分析第八章对流性天气系统的云图分析第九章水汽图象的应用

测绘技术如何进行卫星遥感影像处理和分析

测绘技术如何进行卫星遥感影像处理和分析在现代科技的推动下，卫星遥感技术已经成为地球测绘领域的重要组成部分。

作为一种利用人造卫星获取地球表面信息的技术手段，卫星遥感技术广泛应用于环境监测、资源调查、城市规划等领域。

而在卫星遥感技术中，影像处理和分析是不可或缺的环节。

卫星遥感影像处理主要包括数据预处理、信息提取和图像质量评估等步骤。

首先，数据预处理是指对卫星获取的原始数据进行校正和去噪的过程。

由于卫星遥感数据的获取受到多种因素的影响，如大气、云层和地面特性等，因此需要对数据进行校正，以减小这些影响因素对数据的干扰。

同时，原始数据中可能存在噪声，需要进行滤波处理，以提高图像的质量。

信息提取是卫星遥感影像处理的核心环节。

通过影像处理技术，可以从图像中提取出各种信息，如植被覆盖度、土地利用类型、水体面积等。

为了实现信息的精确提取，需要借助于图像分类和特征提取等方法。

图像分类是指将图像中的像元按照其特征属性划分到不同类别中的过程。

根据图像的特征，可以利用监督和非监督分类方法进行分类。

而特征提取是指从图像数据中提取出对目标分类和识别有意义的特征，例如纹理、形状、光谱等。

通过对图像进行特征提取，可以实现对地面物体的精确识别和量化分析。

另外，卫星遥感影像处理过程中还需要对图像质量进行评估。

图像质量评估是指对图像的几何性能、辐射性能和光谱分辨率等进行评估，以确保图像质量达到要求。

常用的图像质量评估方法包括视觉评估和客观评估。

视觉评估是通过直观的观察和人眼的主观判断来评估图像质量。

而客观评估是通过计算图像的指标和参数来评估图像质量，例如灰度直方图、均方根误差等。

通过图像质量评估，可以判断数据预处理和信息提取等环节是否准确有效，为后续分析提供可靠的数据支持。

卫星遥感影像分析是对处理后的图像进行综合解译和分析的过程。

通过对图像中的地物进行分类、定量分析和时序监测等，可以获得地表特征和动态变化的信息。

常见的卫星遥感影像分析方法包括目视解译、监督分类和变化检测等。

我国全球大气再分析(CRA-40)卫星遥感资料的收集和预处理

大气再分析是利用当前最先进并固定的同化系统，对多源历史观测资料进行同化分析，从而获取空间覆盖完整、时间序列均一、大气状态变量协调的长时间序列大气要素分析场。自1979年全球大气研究计划第一次全球试验（FGGE）以后，大气分析场的科研和社会应用价值逐渐被重视起来。20世纪90年代，NASA DAO[1] （2°×2.5°，14层）、NCEP R1[2]（210 km，28层）、 ERA-15[3]（125 km，31层）等使用最优插值同化技
Keywords: reanalysis, CRA-40, satellite remote-sensing data, collection and integration, pre-processing, assimilation
0 引言
从20世纪90年代中期开始，美国、欧盟和日本等先后组织和实施了一系列全球大气再分析计划，这些计划生成的再分析产品使用价值和获得的应用效
收稿日期：2017 年 6 月 30 日；修回日期：2017 年 12 月15 日第一作者：王旻燕（1979—），Email ：wangmy@ 资助信息：公益性气象行业专项（GYHY201506002）；国
家气象科技创新工程攻关任务“气象资料质量控制及多源数据融合与再分析”
Collection and Pre-Processing of Satellite RemoteSensing Data in CRA-40 (CMA's Global Atmospheric
ReAnalysis)
Wang Minyan1, Yao Shuang1, Jiang Lipeng1, Liu Zhiquan2, Shi Chunxiang1, Hu Kaixi1, Zhang Tao1, Zhang Zhisen 1, Liu Jingwei 1

卫星气象实习报告

卫星气象实习报告一、引言本实习报告旨在总结和分析我在卫星气象实习中所获得的经验和成果。

通过实习，我深入了解了卫星气象的基本原理和应用技术，提高了自己的实践能力和专业知识水平。

二、实习内容在实习期间，我主要参与了卫星气象图像的获取、处理和分析工作。

具体实习内容包括：1. 学习卫星气象基本知识：了解卫星气象的发展历程、原理和应用场景，熟悉常见的卫星气象仪器和数据处理软件。

2. 卫星图像获取和处理：学习使用卫星接收系统获取卫星图像，并运用图像处理软件对图像进行预处理和增强。

3. 气象数据分析：通过对卫星图像的解译和分析，掌握卫星图像在气象预报中的应用，了解天气系统的形成和演变规律。

4. 报告撰写：根据实习内容和成果，撰写实习报告并进行汇报。

三、实习成果通过卫星气象实习，我取得了以下成果：1. 熟练掌握了卫星气象的基本原理和操作技能，能够独立完成卫星图像的获取、处理和分析工作。

2. 对气象数据的解读和分析能力得到了提高，能够根据卫星图像判断和预测天气变化。

3. 培养了良好的团队合作意识，与同事积极合作，共同完成实习任务。

4. 实习期间，参与了一次卫星数据处理和应用交流会议，向同行专家进行实际操作展示，受到了肯定和赞扬。

四、实习心得在卫星气象实习过程中，我深刻体会到了实践的重要性。

只有通过实际操作和参与实际工作，才能真正理解和掌握卫星气象技术。

此外，卫星气象实习也要求我们具备高度的责任心和严谨的工作态度。

由于卫星数据的重要性和敏感性，我们必须严格按照规定的操作流程进行工作，保证数据的可靠性和安全性。

在实习中，我还发现了卫星气象研究的一些挑战和难点，例如图像质量的提高、数据处理的自动化等问题。

这些问题将成为我今后研究和学习的方向，希望能够进一步提升自己的专业能力。

五、总结卫星气象实习是我大学学习过程中的一次重要实践活动，通过实习，我深入了解了卫星气象的基本原理和应用技术，提高了自己的实践能力和专业知识水平。

卫星气象应用(复习)

第五部分卫星气象应用（杨云芸）气象卫星探测原理；气象卫星图像的识别；气象卫星图像上的云和天气系统第一章气象卫星的探测原理一、了解近极地太阳同步轨道气象卫星（基本特点）和地球同步轨道气象卫星的（基本）特点及互补性当卫星选择一定的轨道，则观测范围和区域就固定了。

近极地太阳同步轨道气象卫星在固定轨道运行，地球不停地自西向东旋转，则卫星绕地球转一圈的同时，地球也相应地自西向东转过一定的角度，从而使卫星能周期的观测到地球上的每一点，实现卫星的全球观测。

卫星在轨道上运行的周期与地球自转的周期相同，因此卫星每天总是在相同的时刻经过地球上同一地区的上空，也就是在每天相同的时刻出现在相同地区的相同方位上，这样的卫星叫做地球同步卫星。

地球同步轨道气象卫星是为了连续观测某一固定区域的天气系统的形成和发展演变，特别是监视暴雨，冰雹，台风，龙卷风等灾害性的天气以及热带洋面和高原地区等资料稀少地区的灾害性天气。

两种卫星资料的结合运用，增加和丰富了观测的内容和范围，突破了单种资料的某些局限性，改进了天气分析的准确性，加深对各种天气系统的理解。

二、理解遥感、主动遥感和被动遥感的含义遥感：在一定距离之外，不直接接触被测物体和有关物理现象，通过探测器接收来自被测物体（目标物）反射或发射的电磁辐射信息，并对其进行处理、分类和识别的一种技术。

主动遥感：仪器接受由本身发射然后经被测物体反射、散射回来的电磁辐射，再根据仪器接收到的反射、散射电磁辐射特征来识别和推断目标物的特征。

被动遥感：测量目标物自己发射的电磁辐射或反射自然源（如太阳辐射）发射的电磁辐射来推测目标物特性，这种方式只需要能感应电磁辐射的接收系统。

三、了解电磁波谱及其划分电磁辐射包括太阳辐射、地球大气的热辐射和无线电辐射等，它的波长范围很广，从10-10μm 的宇宙射线到1010μm 的无线电波。

按电磁波的频率或波长将电磁波分为γ射线、X 射线、紫外线、可见光、红外线、微波等波段，它们都具有电磁波所固有的特性，同时由于波长和频率的不同，还表现有各自不同的特性（波谱参见图3.1）。

人造卫星的数据处理技巧与方法

人造卫星的数据处理技巧与方法人造卫星在现代科技领域扮演着至关重要的角色，它们通过收集和传输大量的数据，提供了许多领域的支持和发展。

然而，处理卫星数据是一项复杂的任务，需要使用各种技巧和方法来确保数据的准确性和有效性。

本文将介绍一些人造卫星数据处理的技巧和方法。

首先，确保数据的获取和传输的准确性是数据处理的首要任务。

卫星携带各种传感器，如光学、雷达、气象传感器等，可以测量地球表面的不同参数。

在数据获取环节，我们应该使用高质量的传感器和技术，确保数据的精度和准确性。

同时，在数据传输过程中，需要保证信号的稳定和可靠。

其次，对卫星数据进行预处理是数据处理的关键步骤之一。

预处理包括数据的去噪、校正和校准。

卫星数据往往受到各种干扰，如大气层的影响、传感器噪声和遥感平台的姿态等。

因此，我们需要使用合适的算法来消除这些干扰，确保数据的准确性。

校正和校准是对数据进行修正和标定，以减小系统误差。

这些预处理步骤可以提高数据的质量和准确性。

接下来，数据处理的一个重要环节是图像处理。

卫星通过传感器获取到的数据通常呈现为图像形式，我们可以利用图像处理技术对图像进行分析和提取有用的信息。

图像处理包括图像增强、特征提取和图像分类等。

图像增强可以改善图像的视觉效果和质量，使得我们更容易观察和分析图像中的信息。

特征提取是对图像中的有用信息进行提取和描述，如边缘检测、目标识别等。

图像分类是通过对图像进行分类和判断，识别出图像中的不同特征。

此外，遥感数据的时间序列分析也是一种常见的数据处理方法。

卫星数据可以按照时间顺序进行采集，我们可以利用时间序列分析方法来研究地球表面的变化和趋势。

时间序列分析可以帮助我们发现和预测地表的动态变化，如气候变化、植被生长等。

通过对时间序列数据进行分析，我们可以提取出其中的趋势、周期和异常变化等信息。

此外，数据挖掘和机器学习方法也可以应用于人造卫星数据的处理。

数据挖掘可以帮助我们从海量的卫星数据中发现隐藏的模式和关联规则。

卫星测量数据处理及精度验证

卫星测量数据处理及精度验证卫星测量技术是一种利用卫星系统获取地球表面信息的方法。

随着卫星技术的不断发展和成熟，卫星测量数据在地球科学、地理信息系统等领域中的应用越来越广泛。

然而，卫星测量数据的处理和精度验证是确保数据质量和准确性的关键环节。

卫星测量数据的处理包括数据获取、数据预处理、数据处理、数据分析和数据可视化等步骤。

首先，数据获取是指通过卫星系统获取地球表面信息的过程。

卫星系统可以分为遥感卫星和导航卫星两种类型。

遥感卫星主要用于获取地球表面的影像和光谱信息，而导航卫星则用于精确定位和测量。

在数据获取阶段，需要注意卫星任务的选择、卫星数据的获取方式以及数据的存储和传输等方面。

接下来，数据预处理是为了消除数据中的噪声、修正数据的偏差和提高数据的准确度。

常见的数据预处理方法包括大气修正、几何校正、云和阴影去除以及数据配准等。

大气修正是为了消除大气对遥感数据的干扰，几何校正是为了将数据几何位置纠正到地理坐标系统中，云和阴影去除是为了去除云和阴影对数据的遮挡，数据配准是为了将不同卫星传感器获取的数据进行配准，以便进行后续的数据处理和分析。

在数据预处理完成后，需要进行数据处理以提取和分析地球表面的信息。

数据处理的方法主要包括图像处理、数字高程模型生成和时间序列分析等。

图像处理是为了增强和提取遥感图像的信息，常用的方法包括滤波、增强和分类等。

数字高程模型生成是为了获取地球表面的三维信息，常用的方法包括立体匹配和激光雷达扫描等。

时间序列分析是为了研究地表物理过程的变化规律，常用的方法包括时间序列分解和趋势分析等。

数据处理完成后，需要对处理结果进行精度验证。

精度验证是为了评估卫星测量数据的准确性和可靠性。

常见的精度验证方法包括地面实测、比较分析和误差分析等。

地面实测是通过在地面设置控制点或监测点，利用实测数据与卫星数据进行比对，评估卫星数据的准确性。

比较分析是将卫星数据与其他测量数据进行比较，如地面测量数据或其他遥感数据，以评估卫星数据的一致性。

卫星气象实习报告

卫星气象实习报告一、引言本报告旨在总结和反思卫星气象实习的经历和所学知识。

通过实习，我深入了解了卫星气象的原理和应用，加深了对气象学科的理解，并提高了实际操作和解读卫星图像的能力。

二、实习内容及过程1. 实习地点实习地点为中国气象局卫星气象中心，这是我国最重要的卫星气象研究机构，也是国内外各类卫星数据的接收、归档和传输中心。

2. 实习时间实习时间为XXXX年X月至XXXX年X月，共计X个月。

3. 实习任务在实习期间，我主要参与了以下任务：(1) 学习卫星气象基础知识：了解卫星的分类和应用，学习常用的卫星遥感原理和数据处理技术。

(2) 掌握卫星图像解译方法：学习利用不同传感器获取的卫星图像进行天气分析和预测，熟练使用卫星云图解译软件。

(3) 参与气象灾害监测：利用卫星图像进行暴雨、暴雪、台风等气象灾害的实时监测和预警。

(4) 协助数据处理和分析：参与卫星数据的归档、整理和分析工作，熟练使用数据处理软件和编程工具。

4. 实习收获通过实习，我收获了很多宝贵的经验和知识。

首先，我深入了解了卫星气象的基本原理及数据处理方法，掌握了解读卫星云图的技巧，提高了自己的实际操作能力。

其次，通过参与气象灾害监测工作，我学会了运用卫星数据进行灾害监测和预警，并加深了对气象灾害的认识。

最后，通过协助数据处理和分析工作，我熟悉了国内外卫星数据的归档和管理流程，并提高了数据处理和编程的能力。

三、实习心得1. 深入理解卫星气象学科的重要性和应用前景。

通过实习，我对卫星气象的重要性和广泛应用有了更深入的认识。

卫星气象可以提供实时的大气环境信息，为天气预报、气候研究、农业生产等领域提供有力的支持。

2. 增强协作与沟通能力。

在实习期间，我与卫星气象中心的其他实习生和工作人员紧密合作，共同完成任务。

通过与他人合作，我学会了更好地与人沟通和协作，提高了团队意识和合作能力。

3. 感受到实践的重要性。

实习是理论知识与实践相结合的过程，通过亲身经历和实际操作，我发现实践是巩固和提高知识的最有效途径。

卫星气象数据处理与分析方法研究

卫星气象数据处理与分析方法研究卫星气象数据是现代气象科学的重要组成部分，它通过遥感技术获取大气、云、地表等多种气象要素的观测信息，为气象预报、气候研究等提供了宝贵的数据资源。

然而，由于卫星气象数据具有海量、高维度、高时空分辨率等特点，其处理与分析方法面临一系列的挑战。

因此，研究卫星气象数据处理与分析方法对于提高气象预报的准确性和精度，促进气象科学的发展具有重要意义。

卫星气象数据处理方法的研究是指对原始卫星数据进行预处理、校正以及去除各种干扰因素，使其具备适合进行后续分析和应用的可靠性和准确性。

常见的预处理方法包括：图像去噪、轨道校正、云检测、大气校正等。

图像去噪是指通过采用滤波算法等方法去除图像中的噪声干扰，提高图像质量。

轨道校正是指校正卫星传感器在空间上的定位误差，使图像像素位置与地球上实际物体位置一一对应。

云检测是指通过分析图像中的亮度、纹理等特征判断图像中是否存在云，并对云区域进行相应处理。

大气校正是指通过分析大气传输特性与大气成分，将卫星图像的辐射度转换为反射率或表面温度等物理量。

卫星气象数据分析方法的研究则是指通过应用数学、统计学和模型等方法，从海量的卫星气象数据中提取出需要的气象信息，并对其进行解释和分析。

常见的数据分析方法包括：数据插值、图像分类、时空分析等。

数据插值是指通过已有的离散数据点来推断未知地点的数值，常用的插值方法包括：最近邻法、反距离加权法、克里金插值法等。

图像分类是指将卫星图像中的像素按照其特征进行分类，常用的分类方法包括：最大似然分类、支持向量机分类、人工神经网络分类等。

时空分析是指对卫星气象数据中的时间和空间特征进行分析，常用的时空分析方法包括：时间序列分析、正交分解、小波分析等。

卫星气象数据处理与分析方法的研究还面临一些挑战。

首先，由于卫星气象数据的规模庞大，海量的数据需要高效的存储和处理方法。

其次，卫星气象数据具有高维度和高时空分辨率的特点，对于数据的特征提取和分析方法提出了更高的要求。

卫星气象学实习报告-卫星资料处理及显示

姓学院专1.实习目的1)云图数据读入并绘图2)设计云图增强层次。

自定义色标；RGB配特定颜色3)对云图进行多种增强处理，并对比增强前后的差异2.实习方案1）准备工作。

把文件夹satellite-practise中的如下文件拷贝到“Matlab\work\”目录。

以上文件说明如下：satellite_data.mat % 卫星数据以matlab mat格式存放数组形式colormap_user_define.m % 用户自定义的色标子程序practise .m %本次实习要使用的主程序bt.txt %卫星数据中的亮度温度数据longitude.txt %卫星数据中与bt.txt所对应的经纬度位置数据latitude.txt %卫星数据中与bt.txt所对应的经纬度位置数据2）启动matlab 和实习主程序。

点击“打开”则看到主程序。

程序解读: 见程序注释。

3）读入卫星数据并绘图。

读入卫星数据可以使用以下两种方法之一来实现。

（1）方法一: 使用fopen和fscanf等函数读入“.txt”文件中的数据。

（2）方法二：使用load语句读入“.MA T”文件中的数据。

4）增强处理与效果比较程序中可修改的程序段:（1）用自动色标时的语句为set(gca,'CLim',[200 300]); %色标的范围可以改变[200 300], 但为了对比, 程序中前后三段要一致。

（2）自定义色标时的语句为:levels=200:10:300; % every 10 K one color;可调整其中的数字“10”。

“10”表示在亮温度[200 300]区间内每10 K改变一种颜色。

（3）用RGB配色时: 把图像像素值除以像素值最大值255得到归一化图像，故各种颜色只能在0-1内变化。

RGB配色规则举例如下：1 0 0 表示红色0 1 0 表示绿色0 0 1 表示蓝色1 1 1 表示白色0 0 0 表示黑色0.5 0.5 0.5 表示灰色下面是一个RGB调色表：[ 0 0 0.60 0 1.00000 1.0000 1.00000 0.6 00 1.0000 01.0000 1.0000 01.0000 0.6000 00.8000 0.4000 01.0000 0 00.6000 0 00.6000 0 0.60001.0000 0 1.0000 ]其中每种颜色均可调(包括不同程度的灰色)。

卫星复习

第一、二章1. 简述卫星气象学的主要内容。

卫星气象学是利用气象卫星探测各种气象要素，并将资料应用于大气科学的学科。

1) 研究60km 以下大气中各种气象要素的获取和应用。

2) 研究大气目标物、云和地表辐射光谱特性及电磁辐射在大气中的传输规律。

3) 寻找从卫星探测和获取大气中主要气象要素和大气现象的理论与方法。

4) 气象卫星资料的接收、处理和分发、数据管理和存储、质量控制。

5) 气象卫星资料直接在天气预报、大气科学研究中的应用。

2. 简述气象卫星遥感的分类和特点。

分类:○1按工作方式划分: 主动遥感和被动遥感 ○2按电磁波谱段划分:(1) 紫外遥感 (2) 可见光遥感 (3) 红外遥感 (4) 微波遥感 ○3按探测对象划分: 大气、海洋、农业、地质 ○4按信息形式划分: 图像方式和非图像方式特点:○1轨道固定 ○2超大范围 (1) 极轨卫星：高度850km, 东-西范围3000km(2) 静止卫星：高度36000km,范围1.7×108km²○3自上而下 ○4遥感方式 ○5应用面广 3. 名词解释：倾角、星下点、截距、轨道数。

倾角：卫星轨道平面与赤道平面之间的夹角星下点：卫星与地球中心的连线在地球表面上的交点，星下点在地球表面上运动轨迹称为星下点轨迹截距：卫星绕地球旋转一周后，地球相对卫星转过的度数，及两个升交点之间的度数差轨道数：卫星从第一个升交点到以后任何一个升交点环绕地球运行一圈的数目4. 简述开普勒卫星运动三定律。

(1)开普勒第一定律：卫星运动的轨道是一个圆锥截线，该截线的一个焦点与地球的质心相重合。

(2)开普勒第二定律：卫星的地心向径，即地球质心与卫星质心间的距离向量，在相同的时间内所扫过的面积相等。

(3)开普勒第三定律：卫星运行周期的平方，与轨道椭圆长半径的立方成正比且为一常量，而该常量等于地球引力常数GM 的倒数。

5. 简述第一、第二、第三宇宙速度。

第一宇宙速度：1 实现圆轨道的条件和环绕速度当卫星的入轨速度使离心力等于地球引力时:第二宇宙速度：实现椭圆轨道的条件和环绕速度当卫星的入轨速度使离心力大于地球引力时，即a →∞，由卫星活力公式得：第三宇宙速度：实现双曲线轨道的条件和环绕速度若卫星的离心力大于太阳的引力，卫星脱离太阳系进入银河系的速度为 6. 简述卫星轨道的分类。

卫星气象实习报告

卫星气象实习报告一、引言在本次卫星气象实习中，我有幸参与了气象卫星数据的获取和分析，进一步了解了卫星遥感技术在气象领域的应用。

本报告将对实习过程进行详细述评，并分析实习所获得的数据和结果。

二、实习背景卫星遥感技术是当今气象预报的重要手段之一，通过获取卫星图像并对其进行解译，可以获取大范围、高时空分辨率的气象信息。

在实习中，我们主要使用XX卫星的数据，该卫星具备多光谱、高分辨率等特点，能够提供详细的气象信息。

三、实习过程1. 数据获取在实习一开始，我们首先学习了如何正确获取卫星数据。

通过了解XX卫星的卫星通信、观测周期等相关知识，我们掌握了卫星数据的获取方法，并且了解了如何选择合适的通道和产品来满足实际需求。

2. 数据处理在数据获取的基础上，我们对数据进行了处理和解译。

首先，我们使用遥感软件对卫星图像进行几何校正，以确保数据的准确性和可靠性。

然后，我们利用图像解译的方法分析气象要素，并结合地面观测数据进行对比和验证。

3. 数据分析通过对卫星图像的解译和分析，我们获得了一系列气象信息。

例如，我们可以通过红外通道获取云量、云顶温度等云系参数；通过可见光通道获取地表温度、地表反射率等参数。

这些参数对气象预报和天气预警具有重要意义。

四、实习结果分析在实习过程中，我们成功获取了一定时间范围内的卫星图像，并对图像进行了解译和分析。

通过与地面观测数据的对比，我们得出以下结论：1. 卫星遥感技术可以提供全球范围内的气象信息，其时空分辨率远高于传统的地面观测手段，能够及时捕捉到变化迅速的气象现象。

2. 卫星图像解译结果与地面观测数据相比存在一定差异，这可能是由于卫星观测对地面物理过程的垂直综合观测和观测时间的差异所导致的。

3. 卫星遥感技术在气象预测和灾害监测等方面具有广泛应用前景，但在实际应用中还需要继续完善算法和提高数据质量。

五、总结与展望通过本次卫星气象实习，我对卫星遥感技术有了更深入的了解，并对其应用前景有了更清晰的认识。