卫星云图的识别
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
卫星云图识别
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。
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
气象卫星云图云检测及分类的研究
气象卫星云图云检测及分类的研究气象卫星云图云检测及分类的研究引言：气象卫星云图是全球气象监测系统中的重要组成部分，它们能够提供全球范围内的云信息。
云团是天气系统中的基本元素，它们影响着大气中的湿度、温度以及降水等气象因素。
因此，对气象卫星云图进行云检测和分类的研究具有重要意义，不仅能够提高气象预报的准确性，还能为气候变化、环境监测等领域提供有力支持。
一、气象卫星云图云检测的方法气象卫星云图的云检测是指通过对卫星云图进行图像分析，将云和非云地区进行区分的过程。
目前，常用的气象卫星云检测方法主要包括：可见光法、红外线法、多通道法和面积阈值法等。
1.1 可见光法可见光法是利用气象卫星拍摄的可见光波段图像来进行云检测。
可见光波段是指波长在400-700纳米范围内的电磁波，它对应于人眼可见的光谱范围。
在可见光图像中，云区通常呈现白色或灰白色，而非云地区则呈现较暗的颜色。
这种方法简单实用，但受到夜晚、低亮度等因素的限制。
1.2 红外线法红外线法是通过气象卫星拍摄的红外线图像来进行云检测。
红外线图像反映了地球表面和大气层的红外辐射情况，而云团在红外图像中通常呈现比周围地区更亮的灰白色或白色。
这种方法能够在夜晚、低亮度条件下进行云检测，但对于高云和低云的检测效果较差。
1.3 多通道法多通道法是通过综合利用可见光波段和红外线波段的特点进行云检测。
通过选择合适的波段组合，可以提高云检测的准确性。
例如，可见光波段主要用于检测低云和云的形态信息，而红外波段则用于检测高云和薄云。
1.4 面积阈值法面积阈值法是指通过设置合适的阈值来判断像素区域中的云的面积大小，从而进行云的检测和分类。
当像素区域中的云面积超过设定的阈值时，就判定该区域为云。
这种方法简单快速，但对于云的类型和云的形态信息的提取较为困难。
二、气象卫星云图云分类的方法气象卫星云图的云分类是指对云团进行识别和分类的过程。
根据云的形态、云的高度以及云的厚度等特征，可以将云团分为几个类别，如积云、层云、卷云等。
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
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。
云图识别
• • • • • • • •
对于同一图片上的各个点的太阳高度角也 不同，如是上午的云图，图片右半侧(东 面一侧)的太阳高度角较高，色调明亮， 而左半侧，太阳高度角低，色调较暗。反 之也可以根据这一特点判断云图的观测时 刻，是否是可见光云图。对于静止卫星中 午的云图，整个观测区的光照条件较好， 物像间的反差明显，图片明亮。
• 太阳高度角决定了卫星观测地面时的照 • 明条件，太阳高度角越大，光照条件越好，
卫星接收到的反射太阳辐射也越大，否则 越小。这就是目标物的色调还与每天卫星 观测的时刻和季节有关的原因。
• • • •
如在北半球冬季中高纬度地区，太阳高度角 很低，照明差，图片色调十分灰暗。又如卫 星在早晨或傍晚观测，太阳高度角也很低， 图片色调也很暗。
• 决定卫星中观测仪器识别云和地面物体
的 • 能力（分辨率）的主要因子： • （1）卫星的高度 • （2）观测仪器相对物象点的角度 • （3）云和地面某物体与环境的反照率相 • 对差异大小 • （4）观测仪器的扫描线密度
• 卫星携带的成像仪在不同谱段测量的辐
射 • 转换成不同色调的图像就得到卫星图像。
• • • • •
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；
VIS图像中分析中需特别注意：
• • • • • • • • •
一是云与地面雪盖的区分，采取方法 是运用VIS云图动画，由云动而雪盖不动 特征来分辨，同时还可由其地理特征变模 糊来判断有云存在。 二是小对流云块问题，当卫星视场中 充满小而碎的积云（Cu）时，辐射一般来 自云和地表的反射和散射。若云块比卫星 辐射计分辨率小，图像将被平滑，而不像 一般情况下所看到的对流云块。
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
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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
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(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）。
民用航空气象地面观测规范第15章 卫星云图的基本知识
第十五章卫星云图的基本知识第一节极地轨道气象卫星与静止气象卫星一、气象卫星的概况按照气象卫星的轨道倾角可以将卫星轨道分为前进轨道、后退轨道、赤道轨道和极地轨道四种。
极地轨道气象卫星是指太阳同步极地轨道气象卫星，卫星的轨道平面与太阳始终保持固定的取向。
它绕地球极地轨道运行而与太阳同步，运行高度一般在1000千米左右，运行周期约两小时。
由于太阳同步卫星的轨道近于圆形，轨道的预告、资料的接收定位处理十分方便；太阳同步轨道卫星可以观测全球，尤其是可以观测到极地地区；在观测时有合适的照明，可以得到稳定的太阳能，保障卫星正常工作。
虽然太阳同步卫星可以获取全球资料，但是时间分辨率低；相临两条轨道的观测资料不是同一时刻的，需要进行同化。
静止气象卫星是指地球同步轨道气象卫星。
它在地球赤道上空静止轨道运行，与地球处于相对静止状态。
静止气象卫星的高度高，视野广阔，运行高度约35860千米，每隔30分钟或1小时，就可对大气层完成一次近1亿7千万平方千米面积的观测；可以监视天气云系的连续变化，特别是生命史短、变化快的中小尺度灾害性天气系统。
静止气象卫星的缺点是不能观测南北极区，同时对卫星观测仪器的要求高。
1988年9月7日我国发射了第一颗近极地太阳同步轨道气象卫星，命名为FY-1A。
2002年5月15日发射了第四颗近极地太阳同步轨道卫星，命名为FY-1D。
1997年6月10日我国发射了第一颗静止气象卫星，命名为FY-2A。
2004年10月19日，我国成功发射了第三颗静止气象卫星，命名为FY-2C。
二、卫星探测的特点（一）气象卫星在固定轨道上对地球大气进行观测气象卫星一旦进入轨道，便只能在固定的轨道上观测地球大气。
当卫星选用一定的轨道，则观测范围和区域就一定，所以对于一定的观测目的，轨道的选择是十分重要的。
（二）气象卫星可实现全球和大范围观测气象卫星在离地面几百千米到几万千米的宇宙空间，它不受国界和地理条件的限制，可对地球大气进行大范围的观测。
气象卫星遥感云图和水汽图的图像处理及强云团识别
气象卫星遥感云图和水汽图的图像处理及强云团识别气象卫星遥感云图和水汽图的图像处理及强云团识别随着科技的不断进步，气象预测和相关研究变得更加细致和精确。
而气象卫星遥感技术作为现代气象观测的重要手段之一，其图像处理技术和强云团识别算法的研究也日趋重要。
本文将介绍气象卫星遥感云图和水汽图的图像处理方法，并探讨强云团的识别原理以及相关应用。
气象卫星遥感技术通过接收卫星传回的红外辐射和可见光信号，获取大气和云层的信息。
利用云图可以直观地观察到天气的变化以及云团的分布。
然而，由于气象卫星图像的复杂性和噪声干扰，如何对卫星云图进行准确的图像处理成为了一个值得研究的难题。
图像处理是将图像数据进行分析和处理的过程。
对于气象卫星遥感图像，常见的图像处理方法包括去噪、增强以及图像分割。
去噪是指通过滤波算法去除图像中的噪声，以保证后续分析的准确性。
增强是指对图像进行对比度调整和颜色增加等处理，以提高图像的可视化效果。
图像分割是指将图像分成不同的区域，以便进行后续的分类和分析。
在气象卫星图像处理中，一种常用的增强方法是直方图均衡化。
直方图均衡化通过对图像的灰度级进行重新分配，使得图像的对比度增加，细节更加清晰。
此外，还可以通过滤波器对图像进行平滑处理，以弱化噪声的影响。
这些图像处理方法可以使气象卫星图像更加清晰，并为后续的强云团识别提供更准确的数据。
强云团识别是利用气象卫星遥感图像中的云团信息，通过一系列算法将其鉴别出来并给予相应的分类。
强云团通常指的是垂直发展较为迅猛的云团，其表现为云团内部强烈对流和降水活动。
强云团的识别可以为天气预报和灾害预警提供重要的依据。
强云团的识别算法通常包括以下几个步骤：首先，对气象卫星云图进行预处理，如图像增强和噪声去除。
接下来，利用图像分割算法将云团与其他图像区域分离出来。
然后，通过云团的灰度特征和形状特征进行分类，判断其是否为强云团。
最后，根据强云团的特征，如云顶温度和云顶高度，进行进一步的分析和预测。
卫星云图及其应用word版本
二、卫星云图种类
色调
可见光云图
可 见 光 圆 盘 图 可见光云图
红外云图
在黑白红外卫星云图照片中，我们看到有些地方呈白色，有 些地方呈黑色，而另一些地方却呈灰色等等。那么这些颜色都 有些什么含义呢?
如何看懂一幅卫星云图？
如果地球表面是一片晴空区，卫星观测到的是从地 面发射到太空的红外辐射信息，卫星云图上表现为黑灰色。 黑色越深，表示地面辐射越强，天气越晴好。
当某地上空为云、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。白色表示辐 射很弱，气温很低，云系很厚密，降雨强度也就很大。
晴空区与云雨区之间的过渡带通常为深灰、灰、浅灰 色云系覆盖，表示有不同厚度的云而无明显降水。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。
一、天气尺度云系
细胞状云系 细胞状云系主要出现在湖面和洋面上，分为两类： ➢ 未闭合的细胞状云系，中心部分是晴空少云区，边缘是云区； ➢ 闭合的细胞状云系，细胞中心是云区，边缘是无云或少云区。
一、天气尺度云系
波状云系 波状云排列整齐，有波纹状结构，有以下两种： ➢ 山脉背风坡后由重力波造成的云系； ➢ 高空急流区中的横向波动云系。
塔里木盆地、柴达木盆地、四川盆地
这些盆地在云图上一般表现为浅灰色，其中塔里木盆地大 部分为沙漠而表现为灰白色。 一些主要的湖泊 一般表现为黑色，但当出现于太阳耀斑中时，色调比四周 陆地亮。 海陆反照率差别大，我国海岸线很清晰。
（三）IR上我国地表的特征
➢ 海拔高的地方、盆地； ➢ 夏季、冬季红外云图有差异；
（二）云的识别
积雨云
➢ 积雨云在卫星云图上常呈圆形团状结构，或者椭圆形团状； ➢ 色调在红外、可见光或水汽云图中均为最白。
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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。
由云的分布型式有助于识别天气系统，如锋面、急流呈带状云系，台风、气旋（低压、冷涡）具有涡旋结构等。
在一张云图上，常包含有许多复杂型式，并且有些型式是相互重迭的，这种重迭型式常是由于陆地地貌、水、冰雪和云同时存在引起的，或者是由于高、中、低云同时造成的，这种复杂型式的分析要很仔细，可借助不同时相和多通道云图相互比较，以及对物象的认识，判别结构型式和形成原因。
2范围大小在卫星云图上，云的类型不同，其范围也不同。
如与气旋、锋面相连的高层高积云和卷云的分布范围很广，可达上千公里；而与中小尺度天气系统相联的积云、浓积云和积雨云的范围很小。
因此从云的范围可以识别云的类型、天气系统的尺度和大气物理过程。
如在山脉背风坡一侧出现的排列相互平行的细云线，就能知道这是山脉背风坡一侧重力波形成的。
3 . 边界形状在卫星云图上，各类物象都有自已的边界形状，所以根据不同的边界可以判别各类物象。
各种云的边界形状有直线的、圆形的、扇形的，有呈气旋性弯曲的、也有呈反气旋性弯曲的，有的云（如层云和雾）的边界十分整齐光滑，有的云（积云和浓积云）的边界则很不整齐。
云的边界还是判断天气系统的重要依据，如急流云系的左界整齐光滑，冷锋云带呈气旋性弯曲等。
4色调色调有时也称亮度或灰度，它是指卫星云图上物象的明暗程度。
不同通道图象上的色调代表的意义也不同。
如可见光云图上的色调与物象的反照率、太阳高度角有关。
对云而言，其色调与它的厚度、成份（水滴或冰粒子性质）和表面的光滑程度有关。
云的厚度越厚，反照率越大，色调越白，大而厚的积雨云的色调最白，因此由云的色调可以推算云的厚度。
在相同的照明和云厚条件下，水滴云要比冰云白。
对水面的色调取决于水面的光滑程度、含盐量、混浊度和水层的深浅，一般地说，光滑的水面（风很小）表现为黑色；水层越浅，水越混浊，则其色调越浅。
在红外云图上，物象的色调决定于其本身的温度，温度越高色调越黑。
由于云顶温度随大气高度增加而降低，云顶越高，其温度越低，色调就越白；因此根据物象的温度能判别云属于那一种类型和地表。
积雨云和卷云的色调最白，夏季白天沙漠地区，温度高，色调很黑。
在短波红外云图上，白天物象一方面反射太阳辐射的同时，其以自身的温度发出短波红外辐射，所以图象上的色调不仅取决于反照率，还决定于温度，造成图象十分复杂，根据色调识别物象很困难。
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。
5暗形暗影是在一定太阳高度之下，高的目标物在低的目标物上的投影。
所以暗影都有出现于目标物的背光一侧边界处。
暗影只能出现于可见光云图上，它反映了云的垂直分布状况。
由暗影可以识别云的类别。
在分析暗影时要注意以下几点：1）暗影的宽度与云顶高度有关，云顶越高，暗影越宽。
2）暗影的宽度与太阳高度角有关，太阳高度角越低，迎太阳一侧云的色调越明亮，背太阳光一侧出现暗影。
所以冬季中高纬度地区或早晨的卫星云图上，一些较高云的暗影较明显。
而太阳高度角较高时，如低纬度地区或中午前后期间，即使是卷云或积雨云也难以从云图上见到卷云。
3 ）在上午的卫星云图上，暗影出现于云的西边界一侧；如若是下午的云图上，则暗影出现于云区的东边界一侧。
4 ）暗影只能出现于色调较浅的下表面上，如低云、积雪或太阳耀斑区内容易见到暗影。
在分析暗影时要将裂缝与暗影区分开。
6纹理纹理是指云顶表面或其它物象表面光滑程度的判据。
云的类型不同、或云的厚度不一，使云顶表面很光滑或者呈现多起伏、多斑点和皱纹，或者是纤维状。
由云的纹理能识别不同种类的云。
如果云顶表面很光滑和均匀，表示云顶高度和厚度相差很小，层云和雾具有这种特征；如果云的纹理多皱纹和斑点，就明云顶表面多起伏，云顶高度不一，积状云具有这种特征；如果云的纹理是纤维状，则这种云一定是卷状云。
有时候在大片云区中出现有一条条很亮的或暗的条纹，其可以是直线或弯曲的，这些条纹称“纹路”或“纹线” 。
这种纹线与云的走向有关，指示 1000—500 百帕间等厚度线的走向。
三、各类云的识别由以上识别云的六个判据，能识别三大类：卷状云、对流性云和层状云，其中包括九种云：卷状云、积雨云、中云（高层高积云）、积云浓积云、层积云、层云或雾等。
在卫星云图上上显示的云是地面观测到云的集合体，如果地面观测到的云小于卫星探测的分辨率，则这种云在卫星云图上难以判别。
1卷状云卷云的色调卷云的高度高，温度低，它由冰晶组成，反照率低，对可见光具有透明性。
所以其色调：1）在红外云图上，通常表现成白色，与地表、中低云间有强的对比度，很容易将它们区分开。
只有十分稀薄的卷云，色调较暗。
2）在可见光云图上，卷云的色调变化范围很大，由深灰到浅白色，这决定于卷云的厚度，有时能透过卷云看到其下面的地面目标物。
3）在水汽图上，卷云的色调呈白色。
卷状云的识别在卫星云图上，卷云分为：卷层云、纤维（羽毛）状卷云、卷云砧和密卷云。
它们的特点有：1.卷层云（1）结构型式：卷层云与高空槽、急流、锋面和气旋等天气尺度系统相联，可以表现为盾状、带状和涡旋状；（2）范围大小：卷层云常表现为范围很大云区或云带，可达千余公里；（3）边界和暗影：与急流相联的卷云，左界整齐光滑，在可见光云图上时常有暗影出现；（4）纹理：卷层云云区均匀而光滑，只有在其边界处出现一些短的纤维状卷云。
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，原因是高原上中低云系比东部地区少，而东部地区的纤维状卷云多出现于卷层云的边界处。
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—100 公里、长达千余公里，也有的仅表现为很短的卷云羽。
3.卷云砧卷云砧是积雨云顶部的伪卷云。
它的特点有：（1）结构型式：在卫星云图上呈砧状。
（2）边界形状和纹理：上风方向一侧边界整齐光滑，下风一侧边界出现纤维状或羽状纹理，且越往下风方向去色调越变暗；在积雨云顶母体处，纹理均匀光滑。
（3）暗影：在可见光云图上常可见到卷云砧的暗影。
4.密卷云密卷云是指冰晶很稠密，反照率很强的卷云，它的特点是：密卷云常成一团团稠密的球状或长条状；薄卷云在红外云图上的表现薄卷云的透过特性卷云是由冰晶组成的，而冰晶具有透过红外辐射的特性，对于 11 微米红外通道，卷云对红外辐射是半透明的，其透过率与云的垂直厚度及云内冰晶含量有关。
薄卷云比厚卷云更透明，如对于一定冰晶浓度和粒子大小、厚度为 0.5 公里的一层薄卷云，可以透过下面发射辐射的 80%，当厚度增大到 5.0 公里时，只能透过下面发射辐射的20%。
由于卷云对红外辐射是半透明的，所以卫星测量到的辐射来自卷云顶较小（冷）辐射和由卷云下面向上传输较暖的辐射两部分之和，由这辐射推算的卷云顶温度比实际的要高，而估计的云顶高度过低。
薄卷云在红外图上的色调变化：在红外云图上卷云的色调变化很大，它与卷云的厚度、卷云下面辐射面温度和大气层结有关。
卷云下面有中云存在时的色调：如在一层薄卷云下面有中云，则卫星测量的辐射一部分来自温度比地表冷的中云，另一部分来自卷云，则这种卷云比下面没有中云的薄卷云更冷一些。
对于下面没有中云的卷云，其色调常与较低较暖的中云色调相近。
2积雨云卫星云图上的积雨云时常是几个雷暴单体的集合，它的主要特点有：1、结构型式：积雨云在卫星云图上常呈团状结构，称为云团。
当高空风很小时，风的垂直切变小，积雨云呈近乎圆型的云团；当高空风很大时，风速的垂直切变很大，积雨云呈椭圆型云团，长轴方向与风的垂直切变方向一致；积雨云团到成熟时，下风一侧出现卷云砧。
2.色调：由于积雨云顶最高最冷，所以无论是红外云图，还是可见光云图或者水汽图上，其色调最白。
3.边界形状：积雨云的边界与其发展阶段、风速垂直切变有关。
当积雨云处于初生阶段时，云的边界光滑整齐；当积雨云到发展和成熟阶段时，其边界处出现短的卷云羽。
当风的垂直切变很大时，积雨云出现卷云砧的边界特征。
4.范围大小：积雨云是一种与中小尺度天气系统有关的云系，其尺度相差很大，小的只有十几公里，大的可达几百公里；一般说来，初生的积雨云尺度小，呈小颗粒状；成熟的积雨云云体较大。
有些积雨云相互合并，连成一片，形成尺度达数百公里的云区，这种云系称为对流复合体。
5.纹理：积雨云云顶达对流层顶，所以一般地说，积雨云的纹理较为光滑均匀，尤其是在红外云图上。
但是当出现穿透性强对流云时，云顶呈多起伏，在可见光云图上呈多皱纹和斑点的纹理特征。
6.暗影：一般地说，积雨云云顶高，有暗影。