《衛(wèi)星氣象學》課件：第4章2 衛(wèi)星資料的接收

1、衛(wèi)星資料的接收衛(wèi)星資料的接收主要內容主要內容一描述衛(wèi)星位置的基本參數二衛(wèi)星軌道報三地面衛(wèi)星站接收設備及軟件簡介四衛(wèi)星資料數據處理系統(tǒng)怎樣才能接收到衛(wèi)星數據？怎樣才能接收到衛(wèi)星數據？1.衛(wèi)星位于地平面之上（方位角、仰角）；2.確定衛(wèi)星軌道（大圓盤）；3.天線對準衛(wèi)星接收資料（接收、處理及顯示軟件）；描述衛(wèi)星位置的基本參數描述衛(wèi)星位置的基本參數1.方位角 ：星下點相對于接收站的方位角，以正北為0度，順時針方向計算。2.仰角 ：衛(wèi)星相對于接收站的仰角，以地平為0度，天頂為90度。3.大圓 ：星下點與接收站在地球表面的連線。 計算：根據球面幾何定理簡單推導可得（P180-181）l大圓盤描述衛(wèi)星位置的

2、基本參數描述衛(wèi)星位置的基本參數l特例：靜止衛(wèi)星l由于靜止衛(wèi)星位于赤道上空，固定在某一經度位置上，地面接收天線以固定的方位角和仰角指向衛(wèi)星。描述衛(wèi)星位置的基本參數描述衛(wèi)星位置的基本參數衛(wèi)星軌道報衛(wèi)星軌道報l氣象衛(wèi)星軌道的計算是依據APT每日預告報（衛(wèi)星軌道報），其通過世界氣象網與常規(guī)氣象資料一起發(fā)放。l軌道報的分類：1.TBUS：一些應用較廣的氣象衛(wèi)星發(fā)布TBUS軌道報，如美國的NOAA系列、中國的FY-1系列。這種軌道報預報的衛(wèi)星參數較多，且精度較高，稱為精軌根數。2.TLE：美國在2000年跟蹤7500個左右的人造天體，包括人造衛(wèi)星及火箭碎片等，發(fā)布近千顆衛(wèi)星的軌道報，采用兩行元素軌道報，覆

3、蓋了氣象衛(wèi)星、海洋衛(wèi)星、地球資源衛(wèi)星、教育衛(wèi)星等各類應用衛(wèi)星。兩行元素軌道報預報的衛(wèi)星軌道參數較少，精度沒有TBUS軌道報高，稱為粗軌根數，但對一般的中小型地面站來說，精度是足夠了。 衛(wèi)星軌道報衛(wèi)星軌道報衛(wèi)星軌道報衛(wèi)星軌道報lTBUS軌道報結構l第一部分（PART ）：一天中每隔4條軌道升交點的經度及時間；衛(wèi)星的周期；衛(wèi)星的截距；衛(wèi)星軌道報衛(wèi)星軌道報lTBUS軌道報結構l第二部分（DAY PART ）：赤道以北白天部分每隔2分鐘衛(wèi)星高度和星下點的經緯度。l第二部分（NIGHT PART ）：赤道以北夜間部分每隔2分鐘衛(wèi)星高度和星下點的經緯度。l第三部分（DAY PART ）：赤道以南白天部分每

4、隔2分鐘衛(wèi)星高度和星下點的經緯度。l第三部分（NIGHT PART ）：赤道以南夜間部分每隔2分鐘衛(wèi)星高度和星下點的經緯度。衛(wèi)星軌道報衛(wèi)星軌道報lTBUS軌道報結構l第四部分（附注）；l報頭有四種：lTBUS-1 白天由北向南運行的極軌衛(wèi)星；lTBUS-2 白天由南向北運行的極軌衛(wèi)星；lTBUS-3和TBUS-4 靜止衛(wèi)星；衛(wèi)星軌道報衛(wèi)星軌道報l在衛(wèi)星軌道報中，將全球分為8個區(qū)域來編排星下點位置。衛(wèi)星軌道報衛(wèi)星軌道報l實例：TBUS-1 KWBC 291500SAT2APT PREDICT120234 NOAA 15TBUS-1:白天由北向南運行的極軌衛(wèi)星；KWBC:美國通訊中心代號；2915

5、00:29日15時制作本報文；APT PREDICT:圖片自動傳輸報告；120234:預報12月02日衛(wèi)星編號34即NOAA-15衛(wèi)星的軌道；衛(wèi)星軌道報衛(wèi)星軌道報lPART 03286 00219 03656 00286 T0113 L2530軌道號 升交點時間及經度 周期101分13秒 截距25.30度32900 22149 10408軌道號 升交點時間02時21分49秒 升交點經度104.08度32940 90642 2546832981 55136 35346藍色代表區(qū)號衛(wèi)星軌道報衛(wèi)星軌道報lPART l1998 030A 13275 387044087619 0012020103291

6、70 0870558 01011683 01012224 00111926 14769871 00255823 09861880 21249574 07189128 P071945095 P003214418 P000000000 P00037096 M01113383 P07353885 002444334 180176017 9449 0000500000 M00273713 P00097937 P00512413 27550238 070400 M01100 11300 M00300 110100 P00006 000000l發(fā)射年份1998年, 代號030A, 軌道根數13275, 升

7、交點日數387.044087619, 升交點時間2000年12月02日1時3分29秒170毫秒, 升交點經度87.0558衛(wèi)星軌道報衛(wèi)星軌道報lTLE(Two-Line Orbital Element)軌道報(下載:http:/ 3B l1 37214U 10059A 12111.82175232 .00000038 00000-0 38840-4 0 6050l北美防空司令部(NORAD)給的衛(wèi)星編號37214，保密級別U（非保密的），10年國際編號第59次發(fā)射，A為第一顆衛(wèi)星（如有多顆用B、C等表示），本組軌道數據時間2012年第111.83175232日，平均運動的一階時間導數，平均運動

8、的二階時時間導數（計算每一天平均運動的變化帶來的軌道漂移，提供給軌道計算軟件預測衛(wèi)星的位置），BSTAR拖調制系數（計算大氣阻力），0表示美國空軍空間指揮中心以外公開使用，第605組TLE報文，0為校驗和（校驗和是指這一行的所有非數字字符，按照“字母、空格、句點、正號= 0；負號=1”的規(guī)則換算成0和1后，將這一行中原來的全部數字加起來，以10為模計算后所得的和，校驗和可以檢查出90%的數據存儲或傳送錯誤。）衛(wèi)星軌道報衛(wèi)星軌道報l2 37214 98.7552 54.3811 0000971 147.8726 212.2524 14.19760852 75642 l軌道傾角為98.7552度，

9、升交點赤經54.3811度，離心率0. 0000971，近地點角距147.8726度（近地點和升交點對地心的張角），平近點角212.2524度（表征平近點角與真近點角和偏近點角之間的關系，即可指示報文時刻的位置），每天環(huán)繞地球14.19760852圈，軌道數7564，校驗和2。地面衛(wèi)星站接收設備及軟件簡介地面衛(wèi)星站接收設備及軟件簡介l大氣探測實驗室地面衛(wèi)星站（實驗中心A503）地面衛(wèi)星站接收軟件地面衛(wèi)星站接收軟件衛(wèi)星資料下載衛(wèi)星資料下載l國家衛(wèi)星氣象中心風云衛(wèi)星遙感數據服務網(http:/ Satellite and information service (http:/www.nesdis.

10、/index.html)衛(wèi)星資料處理系統(tǒng)衛(wèi)星資料處理系統(tǒng) 原始數據：原始數據：地面衛(wèi)星接收站接收到的是將不同觀測地面衛(wèi)星接收站接收到的是將不同觀測通道的數據，按照一定格式復合成的比特數據流，這種通道的數據，按照一定格式復合成的比特數據流，這種數據稱為原始數據。數據稱為原始數據。 即即Level 0數據。數據。 預處理：預處理：原始數據不能直接應用在業(yè)務中，還必須原始數據不能直接應用在業(yè)務中，還必須進行數據分離、質量檢測、定標、定位，并轉變成易處進行數據分離、質量檢測、定標、定位，并轉變成易處理和使用的格式，這種從原始數據到直接可以使用的轉理和使用的格式，這種從原始數據到直接可以

11、使用的轉換過程稱做預處理。預處理以原始數據為主，附加定標換過程稱做預處理。預處理以原始數據為主，附加定標和地球定位信息。預處理和地球定位信息。預處理獲得獲得Level 1數據數據.衛(wèi)星產品的處理衛(wèi)星產品的處理(獲得獲得Level 2 數據）數據） 圖象產品：圖象產品：VIS，IR，WV 增強，云分析，海面溫度圖增強，云分析，海面溫度圖 數字產品：大氣垂直溫度探測、水汽、云矢數字產品：大氣垂直溫度探測、水汽、云矢風、臭氧、輻射等風、臭氧、輻射等時間平均與空間平均時間平均與空間平均(獲得獲得Level 3 數據）數據） 氣候研究氣候研究 預處理（預處理（Level 0Level 1)：把衛(wèi)星觀測的

12、原始：把衛(wèi)星觀測的原始探測值轉換為輻射測值探測值轉換為輻射測值,并具有地理位置標志（電壓并具有地理位置標志（電壓或電流計數值或電流計數值輻射量、地理定位）輻射量、地理定位） 一級處理（一級處理（Level 1Level 2) ： 根據物理原理或根據物理原理或生物特征，將輻射測值轉換為要素參數生物特征，將輻射測值轉換為要素參數(輻射值輻射值基基本氣象要素）本氣象要素） 二級處理（二級處理（Level 2Level 3) ：基本氣象要素：基本氣象要素(參參數、圖像數、圖像)格點分析場、統(tǒng)計量（彩色合成圖、可格點分析場、統(tǒng)計量（彩色合成圖、可視化）視化）1. 數據量數據量 衛(wèi)星數據量衛(wèi)星數據量=掃描

13、線數掃描線數x每條線包含的象數點每條線包含的象數點x比特數比特數 AVHRR數據量：數據量：2048（每條掃描線采樣點）（每條掃描線采樣點）x 10（比特）（比特）x5（5通道）通道）x 6（360轉轉/分，分，6轉轉/秒，即秒，即6條掃描條掃描線）線） x 60 x 100 （衛(wèi)星軌道周期）（衛(wèi)星軌道周期）=368640000比特比特 VISSR（紅外波段）數據量：（紅外波段）數據量：2291（每條掃描線采樣（每條掃描線采樣點）點）x8（比特）（比特）+16（標記比特數）（標記比特數）x 3（3通道）通道）x 2500（掃描線）（掃描線）=137580000比特比特 VISSR（可見光波段）

14、數據量：（可見光波段）數據量：9164（為紅外的（為紅外的4倍）倍） x 6（比特）（比特）+（標記比特數）（標記比特數）x10000（掃描線）（掃描線）= 54996000比特比特2. 數據格式數據格式（1）數據解調、數據流分離（按通道、按數）數據解調、數據流分離（按通道、按數據特征）據特征） （2）衛(wèi)星資料定位數據）衛(wèi)星資料定位數據 象素定位：每一掃描點的位置象素定位：每一掃描點的位置 經緯網格：圖象加經緯網格經緯網格：圖象加經緯網格 衛(wèi)星資料場的各種投影變換衛(wèi)星資料場的各種投影變換衛(wèi)星資料預處理（3）衛(wèi)星資料定標數據）衛(wèi)星資料定標數據 Ri=Si Ci+Ii 可見光可見光 Ei=Si Ci+Ii 紅外紅外 式中式中 Si、Ii為定標系數，為定標系數， i通道號通道號 Ci 是衛(wèi)星觀測值，是衛(wèi)星觀測值， Ri是定標后反射輻射衛(wèi)星遙感值，是定標后反射輻射衛(wèi)星遙感值， Ei是定標后紅外輻射衛(wèi)星遙感值。是定標后