《卫星气象学》课件：第4章2 卫星资料的接收.ppt

1、卫星资料的接收卫星资料的接收主要内容主要内容一描述卫星位置的基本参数二卫星轨道报三地面卫星站接收设备及软件简介四卫星资料数据处理系统怎样才能接收到卫星数据？怎样才能接收到卫星数据？1.卫星位于地平面之上（方位角、仰角）；2.确定卫星轨道（大圆盘）；3.天线对准卫星接收资料（接收、处理及显示软件）；描述卫星位置的基本参数描述卫星位置的基本参数1.方位角 ：星下点相对于接收站的方位角，以正北为0度，顺时针方向计算。2.仰角 ：卫星相对于接收站的仰角，以地平为0度，天顶为90度。3.大圆 ：星下点与接收站在地球表面的连线。 计算：根据球面几何定理简单推导可得（P180-181）l大圆盘描述卫星位置的

2、基本参数描述卫星位置的基本参数l特例：静止卫星l由于静止卫星位于赤道上空，固定在某一经度位置上，地面接收天线以固定的方位角和仰角指向卫星。描述卫星位置的基本参数描述卫星位置的基本参数卫星轨道报卫星轨道报l气象卫星轨道的计算是依据APT每日预告报（卫星轨道报），其通过世界气象网与常规气象资料一起发放。l轨道报的分类：1.TBUS：一些应用较广的气象卫星发布TBUS轨道报，如美国的NOAA系列、中国的FY-1系列。这种轨道报预报的卫星参数较多，且精度较高，称为精轨根数。2.TLE：美国在2000年跟踪7500个左右的人造天体，包括人造卫星及火箭碎片等，发布近千颗卫星的轨道报，采用两行元素轨道报，覆

3、盖了气象卫星、海洋卫星、地球资源卫星、教育卫星等各类应用卫星。两行元素轨道报预报的卫星轨道参数较少，精度没有TBUS轨道报高，称为粗轨根数，但对一般的中小型地面站来说，精度是足够了。 卫星轨道报卫星轨道报卫星轨道报卫星轨道报lTBUS轨道报结构l第一部分（PART ）：一天中每隔4条轨道升交点的经度及时间；卫星的周期；卫星的截距；卫星轨道报卫星轨道报lTBUS轨道报结构l第二部分（DAY PART ）：赤道以北白天部分每隔2分钟卫星高度和星下点的经纬度。l第二部分（NIGHT PART ）：赤道以北夜间部分每隔2分钟卫星高度和星下点的经纬度。l第三部分（DAY PART ）：赤道以南白天部分每

4、隔2分钟卫星高度和星下点的经纬度。l第三部分（NIGHT PART ）：赤道以南夜间部分每隔2分钟卫星高度和星下点的经纬度。卫星轨道报卫星轨道报lTBUS轨道报结构l第四部分（附注）；l报头有四种：lTBUS-1 白天由北向南运行的极轨卫星；lTBUS-2 白天由南向北运行的极轨卫星；lTBUS-3和TBUS-4 静止卫星；卫星轨道报卫星轨道报l在卫星轨道报中，将全球分为8个区域来编排星下点位置。卫星轨道报卫星轨道报l实例：TBUS-1 KWBC 291500SAT2APT PREDICT120234 NOAA 15TBUS-1:白天由北向南运行的极轨卫星；KWBC:美国通讯中心代号；2915

5、00:29日15时制作本报文；APT PREDICT:图片自动传输报告；120234:预报12月02日卫星编号34即NOAA-15卫星的轨道；卫星轨道报卫星轨道报lPART 03286 00219 03656 00286 T0113 L2530轨道号 升交点时间及经度 周期101分13秒 截距25.30度32900 22149 10408轨道号 升交点时间02时21分49秒 升交点经度104.08度32940 90642 2546832981 55136 35346蓝色代表区号卫星轨道报卫星轨道报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发射年份1998年, 代号030A, 轨道根数13275, 升

7、交点日数387.044087619, 升交点时间2000年12月02日1时3分29秒170毫秒, 升交点经度87.0558卫星轨道报卫星轨道报lTLE(Two-Line Orbital Element)轨道报(下载:http:/ 3B l1 37214U 10059A 12111.82175232 .00000038 00000-0 38840-4 0 6050l北美防空司令部(NORAD)给的卫星编号37214，保密级别U（非保密的），10年国际编号第59次发射，A为第一颗卫星（如有多颗用B、C等表示），本组轨道数据时间2012年第111.83175232日，平均运动的一阶时间导数，平均运动

8、的二阶时时间导数（计算每一天平均运动的变化带来的轨道漂移，提供给轨道计算软件预测卫星的位置），BSTAR拖调制系数（计算大气阻力），0表示美国空军空间指挥中心以外公开使用，第605组TLE报文，0为校验和（校验和是指这一行的所有非数字字符，按照“字母、空格、句点、正号= 0；负号=1”的规则换算成0和1后，将这一行中原来的全部数字加起来，以10为模计算后所得的和，校验和可以检查出90%的数据存储或传送错误。）卫星轨道报卫星轨道报l2 37214 98.7552 54.3811 0000971 147.8726 212.2524 14.19760852 75642 l轨道倾角为98.7552度，

9、升交点赤经54.3811度，离心率0. 0000971，近地点角距147.8726度（近地点和升交点对地心的张角），平近点角212.2524度（表征平近点角与真近点角和偏近点角之间的关系，即可指示报文时刻的位置），每天环绕地球14.19760852圈，轨道数7564，校验和2。地面卫星站接收设备及软件简介地面卫星站接收设备及软件简介l大气探测实验室地面卫星站（实验中心A503）地面卫星站接收软件地面卫星站接收软件卫星资料下载卫星资料下载l国家卫星气象中心风云卫星遥感数据服务网(http:/ Satellite and information service (http:/www.nesdis.

10、noaa.gov/index.html)卫星资料处理系统卫星资料处理系统 原始数据：原始数据：地面卫星接收站接收到的是将不同观测地面卫星接收站接收到的是将不同观测通道的数据，按照一定格式复合成的比特数据流，这种通道的数据，按照一定格式复合成的比特数据流，这种数据称为原始数据。数据称为原始数据。 即即Level 0数据。数据。 预处理：预处理：原始数据不能直接应用在业务中，还必须原始数据不能直接应用在业务中，还必须进行数据分离、质量检测、定标、定位，并转变成易处进行数据分离、质量检测、定标、定位，并转变成易处理和使用的格式，这种从原始数据到直接可以使用的转理和使用的格式，这种从原始数据到直接可以

11、使用的转换过程称做预处理。预处理以原始数据为主，附加定标换过程称做预处理。预处理以原始数据为主，附加定标和地球定位信息。预处理和地球定位信息。预处理获得获得Level 1数据数据.卫星产品的处理卫星产品的处理(获得获得Level 2 数据）数据） 图象产品：图象产品：VIS，IR，WV 增强，云分析，海面温度图增强，云分析，海面温度图 数字产品：大气垂直温度探测、水汽、云矢数字产品：大气垂直温度探测、水汽、云矢风、臭氧、辐射等风、臭氧、辐射等时间平均与空间平均时间平均与空间平均(获得获得Level 3 数据）数据） 气候研究气候研究 预处理（预处理（Level 0Level 1)：把卫星观测的

12、原始：把卫星观测的原始探测值转换为辐射测值探测值转换为辐射测值,并具有地理位置标志（电压并具有地理位置标志（电压或电流计数值或电流计数值辐射量、地理定位）辐射量、地理定位） 一级处理（一级处理（Level 1Level 2) ： 根据物理原理或根据物理原理或生物特征，将辐射测值转换为要素参数生物特征，将辐射测值转换为要素参数(辐射值辐射值基基本气象要素）本气象要素） 二级处理（二级处理（Level 2Level 3) ：基本气象要素：基本气象要素(参参数、图像数、图像)格点分析场、统计量（彩色合成图、可格点分析场、统计量（彩色合成图、可视化）视化）1. 数据量数据量 卫星数据量卫星数据量=扫描

13、线数扫描线数x每条线包含的象数点每条线包含的象数点x比特数比特数 AVHRR数据量：数据量：2048（每条扫描线采样点）（每条扫描线采样点）x 10（比特）（比特）x5（5通道）通道）x 6（360转转/分，分，6转转/秒，即秒，即6条扫描条扫描线）线） x 60 x 100 （卫星轨道周期）（卫星轨道周期）=368640000比特比特 VISSR（红外波段）数据量：（红外波段）数据量：2291（每条扫描线采样（每条扫描线采样点）点）x8（比特）（比特）+16（标记比特数）（标记比特数）x 3（3通道）通道）x 2500（扫描线）（扫描线）=137580000比特比特 VISSR（可见光波段）

14、数据量：（可见光波段）数据量：9164（为红外的（为红外的4倍）倍） x 6（比特）（比特）+（标记比特数）（标记比特数）x10000（扫描线）（扫描线）= 54996000比特比特2. 数据格式数据格式（1）数据解调、数据流分离（按通道、按数）数据解调、数据流分离（按通道、按数据特征）据特征） （2）卫星资料定位数据）卫星资料定位数据 象素定位：每一扫描点的位置象素定位：每一扫描点的位置 经纬网格：图象加经纬网格经纬网格：图象加经纬网格 卫星资料场的各种投影变换卫星资料场的各种投影变换卫星资料预处理（3）卫星资料定标数据）卫星资料定标数据 Ri=Si Ci+Ii 可见光可见光 Ei=Si C

15、i+Ii 红外红外 式中式中 Si、Ii为定标系数，为定标系数， i通道号通道号 Ci 是卫星观测值，是卫星观测值， Ri是定标后反射辐射卫星遥感值，是定标后反射辐射卫星遥感值， Ei是定标后红外辐射卫星遥感值。是定标后红外辐射卫星遥感值。（4）ZsEc=E（Zs）/cos（Zs） for VIS channels（5） Tc =T () +T () for IR channels（6）卫星资料的质量控制）卫星资料的质量控制（7）卫星数据库的建立）卫星数据库的建立 数据库的设计和结构应考虑：全球还是区域；数据库的设计和结构应考虑：全球还是区域； 通道选择；分辨率通道选择；分辨率, 精度；存储方式等。精度；存储方式等。（8）极轨卫星三轨拼图显示）极轨卫星三轨拼图显示