FY-2C 卫星9210图像产品格式以及原理介绍

2
Int16 Int16 Int16 Int16 Int16 Int16 Int16 Int16 Int16 Char×8 Int16
二级文件头记录结构：
序号 字节序号 字节数
1
41－48
8
2
49－50
2
3
51－52
2
4
53－54
2
5
55－56
2
6
57－58
2
7
59－60
2
8
61－62
2
9
63－64
short int iSecondHeaderLength; //第二级文件头长度
-6-
〖1〗 〖2〗 〖3〗 〖4〗
国家卫星气象中心（NSMC）
风云二号 C 卫星业务产品释用手册
short int iFillSectionLength; //填充段数据长度
short int iRecoderLength;
1.3 9210 图像产品格式：
9210 图像产品主要有 FY2C 中国陆地区域云图、FY2C 中国海区图。这两种 产品格式及说明如下。
文件格式：二进制格式 1 字节存放；大小为 512 列*518 行（共 512*518 字 节），其中前 6 行为头记录(包含定标表)，其余 512 行为数据部分。头记录的格 式如下表所示：
投影光源在地球球心，影像面是一个与地球表面南、北纬 22.5 度相割的圆 柱面。这种投影图在低纬度地区的变形比较小。
投影平面上某条经线上的网格点所在纬度的余弦可以这么确定：
cosϕ =
a cos 22.5o
(a cos 22.5o )2 + (J ed )
其中 d 为网格距离，Je 为该网格点相对于赤道的坐标。
short int iPixelNumberOfImageTopLeft; //图像左上角象元号
short int iSampleRatio;
//抽样率
short int iLatitudeOfNorth; //地理范围（北纬）
short int iLatitudeOfSouth; //地理范围（南纬）
AwxFileGeoSatelliteSecondHeader
{char
strSatelliteName[8];
//卫星名
short int iYear;
//时间（年）
short int iMonth;
//时间（月）
short int iDay;
//时间（日）
short int iHour;
//时间（时）
[NPwk.baidu.com]
地球章动和进动矩阵
1.2.3 地图投影的基本原理和算法 地球是一个椭圆球体，其长半轴为 6378.245 公里，短半轴为 6356.863 公里，
可以看作一个球体。按照一定的数学条件，把球形的地球表面展开绘于平面上就 是地图投影。经过地图投影后，地球表面的地理区域的距离、面积、角度、形状 等几何特征一般都要发生变化，从而产生投影误差。保持其中某一种几何特征不 变，可以把投影分为等角、等积、任意投影三种。FY2C 分区图处理中采用的都 属于等角投影。
图像定位算法实现 VISSR 图像坐标和地理经纬度坐标之间的相互转换。程序 由两部分组成：
1.从地理经纬度计算对应 VISSR 图像数据中图像像元的行、列序号。 2.从 VISSR 图像数据中每个图像像元的行列序号计算它对应的地理经纬度。 两种坐标之间的转换通过轨道和姿态参数来确定。因为地球上观测目标的扫 描获取时间不是精确已知的，所以从地理坐标转换到 VISSR 坐标时，必须进行迭 代。
short int iMinute;
//时间（分）
short int iChannel;
//通道号
short int iFlagOfProjection;
//投影方式
short int iWidthOfImage;
//图像宽度
short int iHeightOfImage;
//图像高度
short int iScanLineNumberOfImageTopLeft; //图像左上角扫描线号
〖7〗
char
strVersion[8];
//格式说明字串
〖8〗
short int iFlagOfQuality;
//产品数据质量标记 〖9〗
}AwxFileFirstHeader;
/* 静 止 气 象 卫 星 图 像 产 品 的 第 二 级 文 件 头 记 录 格 式 */typedef struct
保留
下面为读取 9210 图像产品头记录的 c 程序数据结构：
/*第一级头记录*/
typedef struct AwxFileFirstHeader
{char
strFileName[12];
//文件名
short int iByteOrder;
//形数的字节顺序
short int iFirstHeaderLength; //第一级文件头长度
一级文件头记录结构： 序号 字节序号 字节数
1
1－12
12
类型 Char×12
描述字 SAT96 文件名
-4-
国家卫星气象中心（NSMC）
2
13－14
2
3
15－16
2
4
17－18
2
5
19－20
2
6
21－22
2
7
23－24
2
8
25－26
2
9
27－28
2
10 29－30
2
11 31－38
8
12 39－40
short int iCenterLongitudeOfProjection;//投影中心经度 度×100
short int iStandardLatitude1;//标准投影纬度 1（或标准经度）
short int iStandardLatitude2;
//标准投影纬度 2
short int iHorizontalResolution;//投影水平分辨率 公里×100
从看到太阳到看到地球之间的夹角。
ω
卫星的自旋速率
轨道参数
轨道参数每 5 分钟一组，共 9 组，每一组由以下参数组成：
参数
内容
X
卫星位置在地固坐标系中的 X 值
Y
卫星位置在地固坐标系中的 Y 值
Z
卫星位置在地固坐标系中的 Z 值
θg
真格林威治恒星时间
αs
从卫星到太阳矢量的赤经
δs
从卫星到太阳矢量的赤纬
2
10 65－66
2
11 67－68
2
类型 A×8 I×2 I×2 I×2 I×2 I×2 I×2 I×2 I×2 I×2 I×2
-5-
风云二号 C 卫星业务产品释用手册
整型数的字节顺序 第一级文件头长度 第二级文件头长度 填充段数据长度
记录长度 文件头占用记录数 产品数据占用记录数
产品类别 压缩方式 格式说明字串 产品数据质量标记
short int iLongitudeOfWest; //地理范围（西经）
short int iLongitudeOfEast; //地理范围（东经）
short int iCenterLatitudeOfProjection;//投影中心纬度 度×100
-7-
国家卫星气象中心（NSMC）
风云二号 C 卫星业务产品释用手册
short int iDataLengthOfCalibration; //定标数据块长度
1.2.2 VISSR 图像坐标转换程序所用的参数 与观测仪器与地球有关的常数
-1-
国家卫星气象中心（NSMC）
风云二号 C 卫星业务产品释用手册
参数 tS 观测开始时间
内容
P 扫描线之间的行际步进角 Q 扫描像素之间的采样角 IC 地球影像中心的行序号 JC 地球影像中心列序号
n 该通道的传感器个数，对于可见光为 4，对于红外为 1 ρ 滚动失配角，围绕 x 轴旋转的失配角，从 Y 轴向 Z 轴转为正，它造成地
球影像的旋转，正值滚动失配角使地球影像逆时针转 ζ 府仰失配角，围绕 y 轴旋转的失配角，从 Z 轴向 X 轴转为正，它造成地
球影像的南北方向位移，正值府仰失配角使地球影像向南移 η 偏航失配角，围绕 z 轴旋转的失配角，从 X 轴向 Y 轴转为正，它造成地
球影像的东西方向位移，正值偏航失配角使地球影像向西移
[M ] VISSR 失配矩阵
Re 地球的赤道半径 f 地球扁率
注：从卫星指向地心的方向为 X 轴，卫星自旋轴的方向为 Z 轴，Y 轴由右手法则 确定。
姿态参数
姿态参数每 5 分钟一组，共 33 组，每一组由以下参数组成：
参数
内容
tn
预报时间
αr
卫星姿态的赤经。指 J2000.0 平天球坐标系中卫星自旋矢量
short int iVerticalResolution; //投影垂直分辨率 公里×100
short int iOverlapFlagGeoGrid; //地理网格叠加标志
short int iOverlapValueGeoGrid;//地理网格叠加值
short int iDataLengthOfColorTable; //调色表数据块长度
国家卫星气象中心（NSMC）
风云二号 C 卫星业务产品释用手册
1 FY-2C 卫星 9210 图像产品格式及原理简介
1.1 9210 图像产品原理简介
9210 图像产品主要生成 9210 图像产品格式以及 WEB 图像格式数据（bmp、 jpg）。采用的处理过程如下：
y 读取轨道姿态参数计算高分辨率网格（分辨率为 0.04 度）； y 根据投影公式获得图像点的地理经纬度坐标； y 利用高分辨率网格进行双线性插值获得该点在 VISSR 中的坐标； y 由于计算得到的 VISSR 坐标是浮点数，因此在 VISSR 数据中取值时采用
三次样条插值法获得该点的计数值。
1.2 图像产品生成的原理和算法
1.2.1 VISSR 图像的定位算法 风云二号气象卫星图像定位的参数共有十三个。它们是：每个时刻卫星的位
置(X，Y，Z)、卫星姿态(卫星自旋矢量 SPIN 的指向和卫星的自旋速度)、扫描仪 失配(ρ，ζ，η)、β 角。图像定位参数计算完成后，可以对 VISSR 图像进行 定位。图像定位是对每一个图像像元确定其地理经纬度。
风云二号 C 卫星业务产品释用手册
图象左上角象元号 抽样率
地理范围（北纬） 地理范围（南纬） 地理范围（西经） 地理范围（东经）
投影中心纬度 投影中心经度 投影标准纬度 1（或标准经度） 标准投影纬度 2 投影水平分辨率 投影垂直分辨率 地理网格叠加标志 地理网格叠加值 调色表数据块长度 定标数据块长度 定位数据块长度
描述字 卫星名 时间（年） 时间（月） 时间（日） 时间（时） 时间（分） 通道号 投影方式 图象宽度 图象高度 图象左上角扫描线号
国家卫星气象中心（NSMC）
12 69－70
2
13 71－72
2
14 73－74
2
15 75－76
2
16 77－78
2
17 79－80
2
18 81－82
2
19 83－84
1.2.3.1 Lambert 投影图 投影光源在地球球心，影像面为一个与地球表面北纬 30 度和 60 度相割的圆
锥面，也成为双标准纬线等角圆锥投影。这种投影图在中纬度地区的变形比较小，
-3-
国家卫星气象中心（NSMC）
所以适合作中纬度地区的卫星云图底图。
风云二号 C 卫星业务产品释用手册
距离 L 的表达式为：
SPIN 在 YZ 平面上的投影和 Z 轴之间的夹角。
δr
卫星姿态的赤纬。指 J2000.0 平天球坐标系中卫星自旋矢量
SPIN 和 YZ 平面之间的夹角。
-2-
国家卫星气象中心（NSMC）
风云二号 C 卫星业务产品释用手册
β
由卫星自旋轴与太阳中心组成的平面和由卫星自旋轴与地球中
心组成的平面这两个平面之间的夹角。也就是卫星在自旋过程中，
2
20 85－86
2
21 87－88
2
22 89－90
2
23 91－92
2
24 93－94
2
25 95－96
2
26 97－98
2
27 99－100 2
28 101－102 2
29 103－104 2
I×2 I×2 I×2 I×2 I×2 I×2 I×2 I×2 I×2 I×2 I×2 I×2 I×2 I×2 I×2 I×2 I×2 I×2
//记录长度
〖5〗
short int iRecordsOfHeader; //文件头占用记录数 〖5A〗
short int iRecordsOfData;
//产品数据占用记录数
short int iTypeOfProduct;
//产品类别
〖6〗
short int iTypeOfCompress; //压缩方式
l
=
a
sin
θ
1
⎜⎛ ⎜
k ⎜⎜⎝
tg θ 2
tg θ1 2
⎟⎞ ⎟k ⎟⎟⎠
其中θ1 为标准余纬，K=0.7156。
X = (L * sin(θ ) + X0) Y = (L * cos(θ ) + Y0)
其中： X0, Y0 是制图坐标系中极点的位置 标准纬度是：30N 和 60N
1.2.3.2 Mercator 投影图