1、第四章第四章 气象卫星资料的接收和处理气象卫星资料的接收和处理 当前当前卫星卫星观测观测地球地球-大大气采气采用的用的观测观测方式方式 主动主动观测观测方式方式被动被动观测观测方式方式体积小体积小重量轻重量轻耗能小耗能小重量重重量重耗能大耗能大扫扫描描仪仪非非扫扫描描仪仪照相机照相机摄象机摄象机成像辐射仪成像辐射仪非成像辐射仪非成像辐射仪成像非成像成像非成像气象雷达气象雷达第一节第一节 卫星观测仪器的基本特征卫星观测仪器的基本特征一、卫星仪器的组成一、卫星仪器的组成 扫描仪扫描仪光学系统光学系统探测器探测器信号处理和信号输出系统信号处理和信号输出系统辐射信息辐射信息采集系统采集系统辐射信息收辐
2、射信息收集转递系统集转递系统 辐射（光）辐射（光）电转换系统电转换系统电信号处理电信号处理和发送系统和发送系统扫描扫描观测观测驱动驱动装置装置辐射能收辐射能收集的光学集的光学系统，包系统，包括：光栅括：光栅，聚焦装，聚焦装置等置等感应辐射感应辐射能，并将能，并将辐射能转辐射能转换为电信换为电信号。分量号。分量子、热探子、热探测器两种测器两种对探测对探测器信号器信号进行放进行放大、模大、模/数转数转换等处换等处理理将处理将处理好的信好的信号发送号发送给天线给天线或记录或记录到存储到存储设备中设备中二、表征辐射仪的几个参数二、表征辐射仪的几个参数1、响应度、响应度R和光谱响应函数和光谱响应函数 响
3、应度响应度R：指每单位输入功率的探测器输出的大小，为输指每单位输入功率的探测器输出的大小，为输 出信号电压或电流与入射功率之比，写为出信号电压或电流与入射功率之比，写为 Vs是输出电压信号，E是辐照度，Ad为探测器的面积。光谱响应函数光谱响应函数：由于卫星是在一定波长间隔内测量，在由于卫星是在一定波长间隔内测量，在 这波长间隔内，响应度随波长而变，这种以波这波长间隔内，响应度随波长而变，这种以波 长长 为函数的辐射响应称之为光谱响应函数，常为函数的辐射响应称之为光谱响应函数，常 表示为表示为 sdVREA(,)光谱响应函数光谱响应函数 通常是规一化的，即通常是规一化的，即 如果入射到卫星仪器的
4、辐射为如果入射到卫星仪器的辐射为L L（），考虑仪器），考虑仪器的光谱响应，则对卫星仪器的探测器有响应辐射为的光谱响应，则对卫星仪器的探测器有响应辐射为式中式中L L（）是）是仪器的探测器对入射辐射的响应辐射。仪器的探测器对入射辐射的响应辐射。0(,)1d 0()(,)()LLd 2、等效噪声功率、等效噪声功率NEP 是指探测器产生的信噪比为是指探测器产生的信噪比为1所需的辐射功率，或是投射所需的辐射功率，或是投射到探测器上的辐射，使仪器产生的均方根电压等于探测器本身到探测器上的辐射，使仪器产生的均方根电压等于探测器本身均方根噪声电压的辐射功率，即均方根噪声电压的辐射功率，即或是或是式中式中V
5、n是探测器输出噪声电压的均方根值，它表示了信号与噪是探测器输出噪声电压的均方根值，它表示了信号与噪声的关系，当声的关系，当NEP1，表示信号大于噪声。，表示信号大于噪声。dnsEANEPVVdnsEA VNEPV3、等效噪声温度差、等效噪声温度差NET T 是指目标物温度的改变而引起投射到探测器的辐射功率的是指目标物温度的改变而引起投射到探测器的辐射功率的改变正好等于等效噪声功率的温度差。或是目标物温度的改变引改变正好等于等效噪声功率的温度差。或是目标物温度的改变引起的响应正好等于探测器输出端的均方根噪声电压。起的响应正好等于探测器输出端的均方根噪声电压。4、探测度、探测度D和探测灵敏度和探测
6、灵敏度D 探测度探测度表示每瓦辐射功率所能获得的均方根信号噪声电压比，表示每瓦辐射功率所能获得的均方根信号噪声电压比，它是它是NEP的倒数。的倒数。探测灵敏度探测灵敏度表示单位面积为表示单位面积为1cm2，带宽为，带宽为1GHZ时的探测度，时的探测度，即即1DNEP1212()()sddndV AfDD AfV EA5、信噪比、信噪比 信号与噪声之比，定义为信号与噪声之比，定义为式中式中E（）是入射至接收孔径处的光谱辐照度；）是入射至接收孔径处的光谱辐照度；NEI（）是等效噪声照度。）是等效噪声照度。0()()SEdSNENNEI三、卫星探测的分辨率三、卫星探测的分辨率 1、空间分辨率：、空间
7、分辨率：是指卫星在某一时刻观测地球的最小面是指卫星在某一时刻观测地球的最小面 积。卫星的瞬时视场决定了卫星的空间分辨率。积。卫星的瞬时视场决定了卫星的空间分辨率。空间分辨率可以由卫星观测到的最小面积直空间分辨率可以由卫星观测到的最小面积直 径表示，单位为径表示，单位为km。空间分辨率也可以用卫空间分辨率也可以用卫 星的瞬时视场角星的瞬时视场角 表示，单位为弧度。表示，单位为弧度。瞬时视场：瞬时视场：从卫星到观测地表面积之间构成的空间立从卫星到观测地表面积之间构成的空间立 体角。体角。像素：像素：卫星从某时刻到观测到的辐射就是与瞬时视场卫星从某时刻到观测到的辐射就是与瞬时视场 相应的地表小块面积
8、内所有物体反射或发射的辐相应的地表小块面积内所有物体反射或发射的辐 射的总合，这小块面积称做像素。像素是构成云射的总合，这小块面积称做像素。像素是构成云 图的最小单位。图的最小单位。由于卫星的瞬时视场很小，由于卫星的瞬时视场很小，所以在星下点处所以在星下点处地面可分辨面积地面可分辨面积的直径的直径与瞬时视场间的关系可近与瞬时视场间的关系可近似写为似写为 d0=hxL瞬时视场瞬时视场（IFOV）IFOV=2tan-1（W/2f）W/f地面瞬时视场地面瞬时视场（GIFOV）GIFOV=2htanIFOV/2 =Wx（W/f）=W/m式中m是放大倍数 m=f/h地面瞬时视场高度h焦距f大气地面图象空
9、间瞬时视场光学系统探测器宽度W（IFOV）（GIFOV）式中式中 瞬时视场观测点面积为瞬时视场观测点面积为S S1()SSCOS2021()lSCOSh或或22022sinsin()RSShCOS1sin()sinRhR202lSSh卫星斜视与正视时的地面分辨率卫星斜视与正视时的地面分辨率卫星探测与空间分辨率的关系卫星探测与空间分辨率的关系 、空间分辨率与卫星观测视场的关系空间分辨率与卫星观测视场的关系 为了识别地面目标物的细微特征，卫星探测空间分辨率要高，这为了识别地面目标物的细微特征，卫星探测空间分辨率要高，这就要求卫星观测时的瞬时视场要小，但这样一来，进入卫星仪器的辐就要求卫星观测时的瞬
10、时视场要小，但这样一来，进入卫星仪器的辐射能减小，可能造成探测仪器没有响应，不能达到探测目的。因此，射能减小，可能造成探测仪器没有响应，不能达到探测目的。因此，为了提高为了提高空间分辨率，要提高仪器的灵敏度。对一定仪器的探空间分辨率，要提高仪器的灵敏度。对一定仪器的探测灵敏度瞬时视场不能任意地小。一般测灵敏度瞬时视场不能任意地小。一般VIS波段的辐射能远大波段的辐射能远大于于IR，因此在同样瞬时视场情况下，在，因此在同样瞬时视场情况下，在VIS波段探测的空间分波段探测的空间分辨率大于辨率大于IR波段探测的空间分辨率。波段探测的空间分辨率。、空间分辨率与卫星观测视场的关系空间分辨率与卫星观测视场
11、的关系 卫星高度越高，在同样的瞬时视场下，观测面积大，空间卫星高度越高，在同样的瞬时视场下，观测面积大，空间分辨率下降。分辨率下降。、空间分辨率与卫星观测视角的关系空间分辨率与卫星观测视角的关系 卫星观测视角倾斜，观测面积增大，分辨率降低。卫星观测视角倾斜，观测面积增大，分辨率降低。2、温度分辨率或灰度分辨率、温度分辨率或灰度分辨率 在卫星云图上，如果两个相临瞬时视场的反照率或温度相同，在卫星云图上，如果两个相临瞬时视场的反照率或温度相同，就无法区分它们。但是当这两个相临瞬时视场的反照率或温度有差就无法区分它们。但是当这两个相临瞬时视场的反照率或温度有差异，并达到一定的数值时，这两个视场就能被
12、分辨，这个能分辨两异，并达到一定的数值时，这两个视场就能被分辨，这个能分辨两个相临目标物的最小反照率差值或温度差称之为个相临目标物的最小反照率差值或温度差称之为灰度分辨率或温灰度分辨率或温度分辨率。度分辨率。对于红外波段，通常用等效噪声温度差（对于红外波段，通常用等效噪声温度差（NET T）表示。）表示。如果如果两个相临瞬时视场的温度差越大，则越容易区分它们，两个相临瞬时视场的温度差越大，则越容易区分它们，如卷云、积雨云与地面。如卷云、积雨云与地面。红外云图的分辨率还与目标物的温度有关，如目标物的红外云图的分辨率还与目标物的温度有关，如目标物的温度为温度为300k时，时，NET 0.3k，而当
13、而当目标物的温度为目标物的温度为185k时时NET 1.4k3、时间分辨率、时间分辨率 指卫星对同一地区观测的时间间隔。其与卫星的指卫星对同一地区观测的时间间隔。其与卫星的扫描速率、扫描区域和选用的卫星轨道有关。扫描速率、扫描区域和选用的卫星轨道有关。4、空间、灰度、空间、灰度/温度、时间分辨率之间的关系温度、时间分辨率之间的关系 空间分辨率、灰度空间分辨率、灰度/温度分辨率、时间分辨率三者温度分辨率、时间分辨率三者是相互制约的。是相互制约的。低的空间分辨率，即较大的瞬时视场可以换取较低的空间分辨率，即较大的瞬时视场可以换取较好的灰度好的灰度/温度分辨率、时间分辨率。温度分辨率、时间分辨率。当
14、仪器的瞬时视场和灵敏度一定时，温度分辨率当仪器的瞬时视场和灵敏度一定时，温度分辨率与仪器的扫描速度有关，仪器的扫描速度慢时，对目与仪器的扫描速度有关，仪器的扫描速度慢时，对目标物停留的时间长，就能接收到更多的辐射能，从而标物停留的时间长，就能接收到更多的辐射能，从而具有较高的温度分辨率，反之若要提高卫星的观测速具有较高的温度分辨率，反之若要提高卫星的观测速度，必然会牺牲温度分辨率。度，必然会牺牲温度分辨率。四、卫星探测仪器的标定四、卫星探测仪器的标定 将卫星观测到的辐射值与仪器的输出建立对应关将卫星观测到的辐射值与仪器的输出建立对应关系。系。目的：目的：为卫星观测值的定量计算提供参考标准。为卫
15、星观测值的定量计算提供参考标准。参考源：参考源：仪器内部黑体和宇宙空间。仪器内部黑体和宇宙空间。标定方法：标定方法：卫星发射前的地面标定和发射后轨道卫星发射前的地面标定和发射后轨道上的标定。标定过程是通过一定手段测量参考源黑体上的标定。标定过程是通过一定手段测量参考源黑体温度、黑体辐射的信号计数值以及宇宙空间信号计数温度、黑体辐射的信号计数值以及宇宙空间信号计数值，并由此得到一条效正曲线。值，并由此得到一条效正曲线。1、红外校正、红外校正 建立建立电压与电压与灰度之灰度之间间的的关关系系 为为方便方便电压与灰度之间电压与灰度之间一般取一般取线线性性关关系系 C=aC=a1 1+a+a2 2V
16、V （1 1）式中式中a a1 1，a a2 2是回是回归归系系数数，由最小二乘法确定，由最小二乘法确定，C C，V V分分别别是是测测得的灰度和得的灰度和电压电压。建立电压与辐射量之间的关系建立电压与辐射量之间的关系如果响应仪器内的暖黑体参考源和宇宙空间的度分别为如果响应仪器内的暖黑体参考源和宇宙空间的度分别为Csh，CsP，Vsh，VsP，Te，和，和L（Te）是暖黑体的温度和辐射率，则对辐射）是暖黑体的温度和辐射率，则对辐射R的电压为的电压为 （2 2）()shspspspeVVVR VGR VL T式中式中212(,)()()()eeBTdL Td 其中其中 是比辐射率，是比辐射率，（
17、）是仪器响应函数，）是仪器响应函数，G=G=（V Vshsh-V-Vspsp）/L/L（T Te e）。建立辐射与灰度之间的关系建立辐射与灰度之间的关系根据根据（1），（2）得得121()spCRVG辐射与温度之间的关系由普郎克公式确定。辐射与温度之间的关系由普郎克公式确定。（3）VISSR仪器灰度、温度、电压、能量之间的转换关系仪器灰度、温度、电压、能量之间的转换关系灰度灰度-电压电压V电压V-辐射E能量R（TE）辐射-温度温度TiCiCshCspVshViROVISSR定标曲线定标曲线2、可见光校正、可见光校正 建立灰度与电压之间的关系建立灰度与电压之间的关系 在可见光区，灰度与电压的平方
18、根成正比，即在可见光区，灰度与电压的平方根成正比，即 1，2是由的系数是由的系数最小二乘法确定最小二乘法确定 建立反照率与电压之间的关系建立反照率与电压之间的关系 若若Csp，Csun是卫星观测宇宙空间和太阳时的灰度，对应的电压为是卫星观测宇宙空间和太阳时的灰度，对应的电压为Vsp，Vsun，由于仪器设计时只允许，由于仪器设计时只允许50%的反射太阳辐射进入卫星的反射太阳辐射进入卫星仪器，故反照率与电压的关系为仪器，故反照率与电压的关系为 V=0.5（Vsun-Vsp）A+Vsp （5）式中式中A是反照率。是反照率。12CV（4）建立反照率与灰度之间的关系建立反照率与灰度之间的关系 由（由（4
19、），（），（5）式消去）式消去V得得 2122()0.5()spsunspCAVVV VSSR可见光通道电压、灰度、反照率间的关系曲线，显然灰可见光通道电压、灰度、反照率间的关系曲线，显然灰度与电压之间呈二次曲线关系。度与电压之间呈二次曲线关系。反照率%50灰度-电压电压V电压-反照率灰度（计数值）63VsunCsunCiCspAiViVSSR可见光定标曲线可见光定标曲线五、卫星的空间扫描方式五、卫星的空间扫描方式(a)单个探测器线扫描单个探测器线扫描(b)多探测器扫描多探测器扫描卫星轨道方向卫星轨道方向垂直轨道方向(c)(d)(b)(a)(C)线性阵列探测器前推式扫描线性阵列探测器前推式扫描
20、(d)圆锥扫描圆锥扫描辐射仪结构和工作原理图辐射仪结构和工作原理图来自地球大气的辐射来自地球大气的辐射滤光片滤光片感应元件斩波器冷却剂初级镜初级镜次级镜旋转镜主轴45卫星前进方向第二节第二节 极轨气象卫星的观测仪器极轨气象卫星的观测仪器一、改进的甚高分辨率辐射计（一、改进的甚高分辨率辐射计（AVHRR）二、高分辨率红外探测器（二、高分辨率红外探测器（HIRS）三、微波探测单元（三、微波探测单元（MSU）四、改进的微波探测单元（四、改进的微波探测单元（AMSU）五、五、SSM/T、SSM/T2、SSM/I和和MIMR微波微波 成像仪成像仪仪仪 器器 名名 称称安装星体安装星体通道数通道数分辨率分
21、辨率 应应 用用SSM/T-专用微波测温仪DMSP-5DF4 50GHZ（7）204Km大气层垂直温度测量SSM/T2-专用微波测湿仪DMSP F-12、14、15 183.3 GHZ（5）50100Km测量大气中水汽、地表冰雪、海岸线、水等SSM/I-专用微波成像仪DMSP-5D F885.5 GHZ（7）1250Km洋面风速、陆表湿度、水汽含水量、冰雪覆盖、云中含水量和降水强度等SSMIS-专用成像探测仪DMSP-5D350300 MHZ2575Km地球表面和大气、散射、反射辐射能MIRM多谱段微波辐射计METOP、EOS85.5 GHZ（6）1-1.5K温度六、平流层探测单元（六、平流层
22、探测单元（SSU）安装在NIMBUS-6上，探测25-50Km的温度，三通道。七、太阳后向散射紫外辐射计（七、太阳后向散射紫外辐射计（SBUV/2）安装在TIROS-N和NOAA-9、11上，由总臭氧含量成像光谱仪（TOMS）和太阳后向散射紫外辐射计（SBUV/1）发展而来。目的：通过测量紫外谱段的后向紫外辐射估算臭氧分布。SBUV/2由两个仪器组成：单色仪和云量辐射计分别用于测量紫外太阳辐照度和云量。八、地球辐射收支仪（八、地球辐射收支仪（ERBE）安装在TIROS-N/NOAA系列卫星上。仪器有非扫描型ERBE和扫描型ERBE。探测器是热敏电阻测热辐射计。通过测量因吸收辐射而增暖目标物的温
23、度达到测量辐射的目的。九、中分辨率图象光谱仪（九、中分辨率图象光谱仪（MODIS）卫卫 星星探探 测测 器器主主 要要 任任 务务EOSPM中分辨成像光谱仪（中分辨成像光谱仪（MODIS）、热辐射反射）、热辐射反射辐射计（辐射计（ASTER）、云和地球辐射能量系统）、云和地球辐射能量系统（CERES）、污染测量仪（）、污染测量仪（MOPITT）、多角）、多角度成像光谱仪（度成像光谱仪（MISR）全球环境监测全球环境监测EOSPM干涉红外线探测器、改进的微波探测仪、温度干涉红外线探测器、改进的微波探测仪、温度计、多频微波成像仪、云辐射和计、多频微波成像仪、云辐射和MODIS同上同上全球环境监测全
24、球环境监测EOSColor（水色）（水色）SeaWIFS(海洋宽视场探测器海洋宽视场探测器)全球海洋水色监测全球海洋水色监测EOSAero（气溶胶）（气溶胶）57倾角，平流层气溶胶实验（倾角，平流层气溶胶实验（SAGE）全球气溶胶监测全球气溶胶监测EOSALT（测高）（测高）高度计、地球科学激光测距系统高度计、地球科学激光测距系统GPS地球科学地球科学仪（仪（GGI）海面海面/海冰海冰/陆地拓朴陆地拓朴EOSChem (化学化学)Stick散射计、对流层辐射光谱仪、高分辨动散射计、对流层辐射光谱仪、高分辨动态分层探测器、态分层探测器、SAGE器器全球大气化学成份监测全球大气化学成份监测一、可见
25、、红外自旋扫描辐射仪（一、可见、红外自旋扫描辐射仪（VISSR）扫描竟镜次级镜初级镜光导纤维光见倍增管定标遮板补偿透镜滤光器HgCaTe探测器辐射致冷器VISSR功能结构功能结构第三节第三节 地球静止气象卫星的观测仪器地球静止气象卫星的观测仪器卫星自转轴100转/分瞬时视场卫星覆盖地球范围VISIR地球静止卫星观测地球静止卫星观测依靠卫星自转从西向东对地球张角 20全圆面扫描自北向南扫描镜对地球张角 20步进扫描，计2500步，需时25分钟4个备用可见光瞬时视场4个可见光视场（0.035mrx 0.035mr）红外视场（0.14mrx0.14mr）备用红外视场北南扫描方向（东）39rad140
26、rad在用红外视场备用红外视场+140rad35rad4个备用可见光视场4个在用可见光视场4rad31rad35rad140rad140rad1050rad可见光红外自旋辐射计（可见光红外自旋辐射计（VISSR）扫描和视场配置）扫描和视场配置VIS：1000，13376，1.25km IR：2500，6688，5kmVISSR观测种类及资料处理观测种类及资料处理 1、观测方式、观测方式 （1）定时观测：30分钟；1小时；3小时 （2）连续观测 （3）特殊观测 2、扫描方式、扫描方式 （1）全帧扫描 （2）可变帧扫描 （3）单线变帧扫描 （4）快速正扫描 3、静止卫星资料的一次处理 （1）一次处
27、理内容：编制各种文件；对VISSR校正；进 行图象变换、图象参数。（2）图象预处理：消除畸变、加网格、坐标变换；亮度 或灰度变换。二、多光谱自旋扫描仪二、多光谱自旋扫描仪 风云风云-2号上安装的仪器。号上安装的仪器。VIS，IR，WV。三、三、VISSR大气探测器大气探测器(VISSR/VAS)安装在安装在GOES47上上探测地表探测地表40hpa大气参数。大气参数。四、四、GOES I-M图象仪图象仪 类似类似AVHRR，5个个VIS通道，通道，4个个IR通道。通道。五、五、GOES I-M探测仪探测仪 类似类似HIRS/2，19个通道，探测地表、水汽、温个通道，探测地表、水汽、温度。度。第
28、四节第四节 卫星资料的接收系统卫星资料的接收系统一、卫星资料的发送和接收一、卫星资料的发送和接收 1、卫星资料的发送卫星资料的发送 （1）观测资料存储发送观测资料存储发送 （2）观测资料实时发送观测资料实时发送 2、卫星资料的接收卫星资料的接收 卫星地面接收站有两种：卫星地面接收站有两种：一是指令接收站：有庞大的根据卫星信标讯号的一是指令接收站：有庞大的根据卫星信标讯号的 跟踪天线，发送指令给卫星，控制卫星工作状态和向跟踪天线，发送指令给卫星，控制卫星工作状态和向 地面发送资料；指令接收站有大型电子计算机，对卫地面发送资料；指令接收站有大型电子计算机，对卫 星资料进行加工处理，制作各种业务事用
29、产品。星资料进行加工处理，制作各种业务事用产品。二是自动图片接收站，称二是自动图片接收站，称APT接收站（又分高分接收站（又分高分 辨率接收站（辨率接收站（HRAPT）和低分辨率接收站（）和低分辨率接收站（APT）：）：接收卫星实时向地面发送的各种资料。接收卫星实时向地面发送的各种资料。二、卫星云图接收原理和设备二、卫星云图接收原理和设备 卫星辐射仪对地扫描观测一次，得到一条扫描线，每一条扫卫星辐射仪对地扫描观测一次，得到一条扫描线，每一条扫描线包含一系列地面目标物发出的辐射信号，这些信号经过处理描线包含一系列地面目标物发出的辐射信号，这些信号经过处理后以超高频信号向地面发送。卫星云图接收过程
30、则是卫星观测和后以超高频信号向地面发送。卫星云图接收过程则是卫星观测和资料发送的逆过程，就是把接收的超高频信号还原成图象电信号，资料发送的逆过程，就是把接收的超高频信号还原成图象电信号，然后将电信号变成光信号，再用计算机显示器或用相纸（胶片）然后将电信号变成光信号，再用计算机显示器或用相纸（胶片）显示出来。显示出来。1、云图接收原理、云图接收原理 同步：同步：卫星扫描镜旋转的扫描速度与计算机显示器上的扫描卫星扫描镜旋转的扫描速度与计算机显示器上的扫描显示速度相同。显示速度相同。同相：同相：卫星辐射仪对地球每一次扫描的起始端与计算机显示卫星辐射仪对地球每一次扫描的起始端与计算机显示器上的扫描线的
31、起始端的位置相同，即在同一时刻卫星与计算机器上的扫描线的起始端的位置相同，即在同一时刻卫星与计算机显示器上的扫描线处在相对应的位置。显示器上的扫描线处在相对应的位置。合作系数：合作系数：为使卫星观测到的目标物与计算机显示的为使卫星观测到的目标物与计算机显示的图象尺度比例一致，也就是在长、宽方向上有相同的放大图象尺度比例一致，也就是在长、宽方向上有相同的放大或缩小倍数，通常把扫描线密度与扫描长度的乘积称做合或缩小倍数，通常把扫描线密度与扫描长度的乘积称做合作系数。作系数。设卫星观测的图片长为设卫星观测的图片长为L1，宽为，宽为K1，地面上相应图片长和宽为，地面上相应图片长和宽为L2、K2，合作系
32、数为合作系数为M，则，则 设设D为传真机滚筒的直径，为传真机滚筒的直径，为扫描线密度的倒数（每条扫描线的宽度）为扫描线密度的倒数（每条扫描线的宽度）N为扫描线的条数，则上式可化为为扫描线的条数，则上式可化为1212LLMKK1212DDNN1212DD 常数前置放大器超高频接收机云图处理机A/D数字计算机磁带、磁盘记录器D/A 转换 器彩色（黑白）打印机（数字图）彩色（黑白）电 视 显 示传 真 机马 达天线控制器卫星接收设备方框图卫星接收设备方框图2、接收设备、接收设备 天线，天线控制系统，前置高放，主放大器，中天线，天线控制系统，前置高放，主放大器，中频解调器。频解调器。三、卫星资料的处理
33、系统三、卫星资料的处理系统 1、卫星资料预处理、卫星资料预处理 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。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，还必须进行定标、定位，并转变成易处理和使用的格式，这种进行定标、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换过程称做预处理。从原始数据到直接可以使用的转换过程称做预处理。预处理由计算机来完成，进入计算机的卫星观
34、测数预处理由计算机来完成，进入计算机的卫星观测数据首先要进行数据分离、质量检测，并以原始数据存储，据首先要进行数据分离、质量检测，并以原始数据存储，其次是附加定标和地球定位信息。因此识别卫星观测数其次是附加定标和地球定位信息。因此识别卫星观测数据是非常重要的据是非常重要的（1）数据量）数据量 卫星数据量卫星数据量=扫描线数扫描线数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
35、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）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 AVHRR数据格式；数据格式；VISSR数据格式；数据格式；NOAA-K数据格
36、式数据格式2、卫星资料的地面定位、卫星资料的地面定位 图象资料可以加网格图象资料可以加网格 定量使用的资料需要定出每一扫描点的位置定量使用的资料需要定出每一扫描点的位置 卫星资料场可以用投影方式做投影计算卫星资料场可以用投影方式做投影计算3、VISSR卫星资料定标数据卫星资料定标数据4、卫星资料的质量控制、卫星资料的质量控制5、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；通数据库的设计和结构应考虑：全球还是区域；通 道；精度；存储方式等。道；精度；存储方式等。四、卫星产品的处理四、卫星产品的处理 图象产品：图象产品：VIS，IR，WV 增强，云分析，海面温度图增
37、强，云分析，海面温度图 数字产品：大气垂直温度探测、水汽、云矢风、数字产品：大气垂直温度探测、水汽、云矢风、臭氧、辐射等臭氧、辐射等第五节第五节 地面接收卫星资料范围的确定地面接收卫星资料范围的确定 一、接收前的准备工作一、接收前的准备工作 1、确定接收范围(24x60)102=14.1360/14.1=25.5二、方位二、方位-仰角仰角-大圆盘制作原理大圆盘制作原理 1、大圆的求取sbcQPcos=sin0sins+cos0cosscos在QOP中3、仰角仰角 的求法的求法OOShRe、求出后，就可制作方位方位-仰角仰角-大圆盘大圆盘方位方位-仰角仰角-大圆盘大圆盘三、三、BSZXAYC天顶
38、东北O四、四、设设 ZBS=X SOC=Y BOA=AOS=X-Y坐标坐标cossincoscos/cossinsinsincosASSBXXYOSSBYABX SBXconYOAOScon消去式中的COSY就可以得到由上面式子，如已知，就可以求得X，Y。五、五、五、五、上图是位于东径140度赤道上空的GMS静止卫星的方位和仰角。2、sineeRRh 第六节、卫星轨道报格式第六节、卫星轨道报格式二二、ab sinAsinB1、平面三角定律 设A、B、C为平面三角形ABC的三个角，a、b、c为平面三角形ABC的三个边。2、球面三角定律 设A、B、C为球面三角形ABC的三个角，a、b、c为球面三角
39、形ABC的三个边，以度数表示。sinsinsinsinconaconbaconcbcconAconAconBconCBCcona sinsinbsincsinAsinBsinC正旋定律余旋定律正旋定律Nsi赤 道卫星轨道90第七节第七节TRemmTQAQASEPom=mt=Nm=m-0 P（0，0）赤 道轨道方向北极球sinsin(180)mmmRR h三角EN00sinsinsinmmmconconconNEP，PE=m NE=90-m NPE=00(90)(90)sin(90)sinmmmconconconcon100sin(sinsin)mmmconconconsin(90)sinsinsinmmm sinsinsinmmmcon或1sinsinsin()sinmmm0mm m+m=sin-1(R+h)/Rsinm左纬度轨道扫描线右纬度轨道扫描线右左二、二、四、四、第八节第八节式中exp-i2（ux+vy）=cos2（ux+vy）-isin2（ux+vy）
