卫星图像产品的识别与应用
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卫星图像产品的识别与应用
教学内容
1.气象卫星简介 2.卫星探测基本原理 3.卫星图像的识别 4.卫星图像产品的应用 5.教学思考题
教学目标
了解气象卫星图像的探测原理
熟悉一些重要天气系统的云型特征
掌握气象卫星图像的应用
教学重点与教学难点
教学重点： 1. 卫星图像探测原理 2. 卫星图像识别方法 3. 一些重要系统的云型特征
教学难点： 1. 卫星资料在对流天气分析中的应用 2. 水汽图像的应用
第一节 气象卫星简介
气象卫星观测内容 气象卫星的应用领域 气象卫星的种类及特点 全球气象卫星观测系统
气象卫星
气象卫星是携带各种大气遥感探测仪器，从空间对地 球及其大气层进行气象观测的人造地球卫星。 气象卫星携带的气象遥感器能够接收和测量来自地球 及其大气的可见光、红外与微波辐射，并将它们转换 成电信号传送到地面。地面接收站再把电信号复原绘 出各种云层、地表和洋面图片，进一步处理后就可以 发现天气变化的趋势。 世界上第一颗气象卫星于1960年4月1日发射成功
中国也先后成功地发射了6颗气象卫星（3颗风 云－1和3颗风云－2）。依靠这些卫星，中国 建立了自己的卫星天气预报和监测系统。风云 －1是一种极地轨道气象卫星。星上装有若干个 高分辨率扫描辐射计。包括4个可见频道和1个 红外频道。风云－2是一种静止气象卫星。星上 装有多频道扫描辐射计。包括1个可见波段、1 个红外波段和1个水汽波段。载荷包括S频段传 输和云图预报转发器，UFH/S频段数据采集转 发器和空间环境监测设备。
目前，日本GMS系列静止气象卫星、俄罗斯的 GOMES卫星、欧盟 METEOSAT-3 卫星、印度的 INSAT以及美国的两颗静止卫星(GOES-E和 GOES-W)共6颗卫星组成了地球静止气象卫星监 测网。它们分别位于全球赤道东经140 度、东 经76 度、西经75度、东经74度、西经75度、 西经135度上空。另外，还有三颗极轨卫星(2 颗美国NOAA卫星，1颗俄罗斯METEO卫星)，这 些卫星每天实时监视大气天气系统的运动和变 化。
全球气象卫星观测系统
第二节 卫星探测基本原理及图像类别
卫星图像类别 可见光图像探测原理及其特征 红外图像探测原理及其特征 水汽图像探测原理及其特征
卫星图像类别
目前在业务上常用以下几种图像产品： 可见光图像（VIS），它是可见光和近红外波段太阳光 反射辐射的图像（波长0.4－1.1µm）； 红外图像（IR），它是地气系统在热红外波段发射的 图像（波长10－12µm）； 水汽图像（WV），它是水汽发射辐射的图像（波长6－ 7µm）； 以及通道3图像（3.7µm），它是太阳和地气系统重叠 区辐射的图像，有时称这一波段为近红外
气象卫星主要观测内容
①卫星云图的拍摄。 ②云顶温度、云顶状况、云量和云内凝结物相位的观测 ③陆地表面状况的观测，如冰雪和风沙，以及海洋表面 状况的观测，如海洋表面温度、海冰和洋流等。 ④大气中水汽总量、湿度分布、降水区和降水量的分布 ⑤大气中臭氧的含量及其分布。 ⑥太阳的入射辐射、地气体系对太阳辐射的总反射率以 及地气体系向太空的红外辐射。 ⑦空间环境状况的监测，如太阳发射的质子 、a 粒子和 电子的通量密度。
太阳同步轨道卫星的优缺点： 优点： （1）轨道近似圆形，轨道预告、接收和资料定位方便 （2）有利于资料处理和使用； （3）全球观测； （4）在观测时有合适的照明，可以得到较充分的太阳能 缺点： （1）对同一地点观测的时间间隔太长； （2）不利对中小尺度天气系统的监测； （3）相邻两条轨道的观测资料不是同一时刻，利用不利
气象卫星Βιβλιοθήκη Baidu应用领域
卫星云图的出现，扩大了我们的视野。通过卫星的监测， 能在短时间内获得海洋以及其它资料稀少地区的气象信息。 气象卫星具有视野开阔、观测范围广、观测时次多等优点， 在识别与跟踪中尺度天气系统方面特别有用 。 卫星云图成为监视台风和预报台风移动路径的十分有效 的工具，特别是台风定位已经离不开卫星云图 在全球变化的研究中，可以监测植被的覆盖情况、地壳构 造的变化、地形下沉、火山喷发、海洋环流异常与El Nino事件等，亦可以监测大气中的臭氧以及大气环境的 变化。 卫星资料应用还发展到农业、森林火灾、洪水灾情、环境 监测等领域。
气象卫星的种类及特点
（1）近极地太阳同步轨道卫星（又称极轨气象 卫星）：极轨气象卫星的轨道平面和太阳光线始终保
持固定的交角。卫星的轨道接近圆形，飞行高度约为 600～1500公里，卫星倾角（轨道平面和地球的赤道平 面的夹角）约为81°～103°，这种卫星每天差不多在 固定的时间经过同一地区两次。每隔12小时左右可以 获得一次全球的气象资料。美国、中国、印度和俄罗 斯拥有极轨气象卫星
地球同步轨道卫星的优缺点 优点： （1）高度高，视野广； （2）对同一地区连续观测； （3）监视中小尺度天气系统； （4）圆轨道，定位、处理、接收方便。 缺点： （1）不能观测两极； （2）高度高，精度难提高。 如果把这两种卫星配合起来，互相补充，就可以组成 比较完善的全球空间气象观测系统。
全球气象卫星观测系统
（2）地球同步气象卫星，又称静止气象卫星
地球同步气象卫星的运行高度约为35800公里,其轨道 平面和地球的赤道平面重合，运行周期和地球自转周 期相等。从地球上看,卫星静止在赤道某经度上空,所 以又称为静止卫星。静止卫星的有效观测视野为南纬 50°至北纬50°，经度跨距约 100°的近圆形范围。 这种卫星在不到 30分钟的时间内就可对其视野范围内 的大气进行一次观测。所以地球同步卫星有利于监视 变化快和生命史短的天气系统，如台风、强风暴（见 雷暴）等。
可见光图像探测原理及其特征
卫星在可见光谱段测量来自地面、云面反射的太阳辐 射，并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。 可见光图像测量的是反射的太阳光，当它用黑白方式 显示时，较黑的色调代表低的亮度（即低的反射辐射 强度）；较亮的色调代表高的亮度。 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。
教学内容
1.气象卫星简介 2.卫星探测基本原理 3.卫星图像的识别 4.卫星图像产品的应用 5.教学思考题
教学目标
了解气象卫星图像的探测原理
熟悉一些重要天气系统的云型特征
掌握气象卫星图像的应用
教学重点与教学难点
教学重点： 1. 卫星图像探测原理 2. 卫星图像识别方法 3. 一些重要系统的云型特征
教学难点： 1. 卫星资料在对流天气分析中的应用 2. 水汽图像的应用
第一节 气象卫星简介
气象卫星观测内容 气象卫星的应用领域 气象卫星的种类及特点 全球气象卫星观测系统
气象卫星
气象卫星是携带各种大气遥感探测仪器，从空间对地 球及其大气层进行气象观测的人造地球卫星。 气象卫星携带的气象遥感器能够接收和测量来自地球 及其大气的可见光、红外与微波辐射，并将它们转换 成电信号传送到地面。地面接收站再把电信号复原绘 出各种云层、地表和洋面图片，进一步处理后就可以 发现天气变化的趋势。 世界上第一颗气象卫星于1960年4月1日发射成功
中国也先后成功地发射了6颗气象卫星（3颗风 云－1和3颗风云－2）。依靠这些卫星，中国 建立了自己的卫星天气预报和监测系统。风云 －1是一种极地轨道气象卫星。星上装有若干个 高分辨率扫描辐射计。包括4个可见频道和1个 红外频道。风云－2是一种静止气象卫星。星上 装有多频道扫描辐射计。包括1个可见波段、1 个红外波段和1个水汽波段。载荷包括S频段传 输和云图预报转发器，UFH/S频段数据采集转 发器和空间环境监测设备。
目前，日本GMS系列静止气象卫星、俄罗斯的 GOMES卫星、欧盟 METEOSAT-3 卫星、印度的 INSAT以及美国的两颗静止卫星(GOES-E和 GOES-W)共6颗卫星组成了地球静止气象卫星监 测网。它们分别位于全球赤道东经140 度、东 经76 度、西经75度、东经74度、西经75度、 西经135度上空。另外，还有三颗极轨卫星(2 颗美国NOAA卫星，1颗俄罗斯METEO卫星)，这 些卫星每天实时监视大气天气系统的运动和变 化。
全球气象卫星观测系统
第二节 卫星探测基本原理及图像类别
卫星图像类别 可见光图像探测原理及其特征 红外图像探测原理及其特征 水汽图像探测原理及其特征
卫星图像类别
目前在业务上常用以下几种图像产品： 可见光图像（VIS），它是可见光和近红外波段太阳光 反射辐射的图像（波长0.4－1.1µm）； 红外图像（IR），它是地气系统在热红外波段发射的 图像（波长10－12µm）； 水汽图像（WV），它是水汽发射辐射的图像（波长6－ 7µm）； 以及通道3图像（3.7µm），它是太阳和地气系统重叠 区辐射的图像，有时称这一波段为近红外
气象卫星主要观测内容
①卫星云图的拍摄。 ②云顶温度、云顶状况、云量和云内凝结物相位的观测 ③陆地表面状况的观测，如冰雪和风沙，以及海洋表面 状况的观测，如海洋表面温度、海冰和洋流等。 ④大气中水汽总量、湿度分布、降水区和降水量的分布 ⑤大气中臭氧的含量及其分布。 ⑥太阳的入射辐射、地气体系对太阳辐射的总反射率以 及地气体系向太空的红外辐射。 ⑦空间环境状况的监测，如太阳发射的质子 、a 粒子和 电子的通量密度。
太阳同步轨道卫星的优缺点： 优点： （1）轨道近似圆形，轨道预告、接收和资料定位方便 （2）有利于资料处理和使用； （3）全球观测； （4）在观测时有合适的照明，可以得到较充分的太阳能 缺点： （1）对同一地点观测的时间间隔太长； （2）不利对中小尺度天气系统的监测； （3）相邻两条轨道的观测资料不是同一时刻，利用不利
气象卫星Βιβλιοθήκη Baidu应用领域
卫星云图的出现，扩大了我们的视野。通过卫星的监测， 能在短时间内获得海洋以及其它资料稀少地区的气象信息。 气象卫星具有视野开阔、观测范围广、观测时次多等优点， 在识别与跟踪中尺度天气系统方面特别有用 。 卫星云图成为监视台风和预报台风移动路径的十分有效 的工具，特别是台风定位已经离不开卫星云图 在全球变化的研究中，可以监测植被的覆盖情况、地壳构 造的变化、地形下沉、火山喷发、海洋环流异常与El Nino事件等，亦可以监测大气中的臭氧以及大气环境的 变化。 卫星资料应用还发展到农业、森林火灾、洪水灾情、环境 监测等领域。
气象卫星的种类及特点
（1）近极地太阳同步轨道卫星（又称极轨气象 卫星）：极轨气象卫星的轨道平面和太阳光线始终保
持固定的交角。卫星的轨道接近圆形，飞行高度约为 600～1500公里，卫星倾角（轨道平面和地球的赤道平 面的夹角）约为81°～103°，这种卫星每天差不多在 固定的时间经过同一地区两次。每隔12小时左右可以 获得一次全球的气象资料。美国、中国、印度和俄罗 斯拥有极轨气象卫星
地球同步轨道卫星的优缺点 优点： （1）高度高，视野广； （2）对同一地区连续观测； （3）监视中小尺度天气系统； （4）圆轨道，定位、处理、接收方便。 缺点： （1）不能观测两极； （2）高度高，精度难提高。 如果把这两种卫星配合起来，互相补充，就可以组成 比较完善的全球空间气象观测系统。
全球气象卫星观测系统
（2）地球同步气象卫星，又称静止气象卫星
地球同步气象卫星的运行高度约为35800公里,其轨道 平面和地球的赤道平面重合，运行周期和地球自转周 期相等。从地球上看,卫星静止在赤道某经度上空,所 以又称为静止卫星。静止卫星的有效观测视野为南纬 50°至北纬50°，经度跨距约 100°的近圆形范围。 这种卫星在不到 30分钟的时间内就可对其视野范围内 的大气进行一次观测。所以地球同步卫星有利于监视 变化快和生命史短的天气系统，如台风、强风暴（见 雷暴）等。
可见光图像探测原理及其特征
卫星在可见光谱段测量来自地面、云面反射的太阳辐 射，并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。 可见光图像测量的是反射的太阳光，当它用黑白方式 显示时，较黑的色调代表低的亮度（即低的反射辐射 强度）；较亮的色调代表高的亮度。 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。