风云气象卫星数据处理调研报告

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已于 2022-06-01 10:44:17 修改

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分类专栏：遥感相关调研文章标签： python github pip pytorch

于 2022-06-01 10:37:02 首次发布

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本文详细介绍了我国风云四号气象卫星的功能、应用及其数据产品，包括图像产品、天气产品、环境监测产品等。风云四号卫星在天气预报、环境监测、台风监测、中小尺度天气系统监测等领域发挥着关键作用。同时，文章提到了数据预处理流程，如辐射定标、几何校正等，并介绍了遥感云平台PIE-Engine的应用。

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风云卫星遥感数据服务平台

http://www.nsmc.org.cn/NSMC/Home/Index.html

http://data.nsmc.org.cn/PortalSite/Default.aspx

风云四号气象卫星是我国第二代静止气象卫星，充分考虑海洋、农业、林业、水利以及环境、空间科学等领域的需求，以实现综合利用。风云四号的主要发展目标是：卫星X射线太阳观测，加强空间天气监测预警。风云四号卫星计划发展光学和微波两种类型的卫星。

2016年12月11日，风云四号科研试验卫星在西昌卫星发射中心成功发射，12月17日定点于东经99.5度赤道上空静止轨道位置，并正式命名为风云四号A星（又称FY-4A，简称“A星”），2017年2月27日，随着我国新一代静止气象卫星风云四号A星获取首批图像和数据，世界第一幅静止轨道地球大气高光谱图正式亮相，与此同时，我国首次获取彩色卫星云图和闪电分布图。2017年9月25日，风云四号A星正式交付用户投入使用，目前定点在105E，FY-4A的成功发射在技术体制上实现了更新换代，该星考核寿命为5年。

风云四号B星为风云四号系列气象卫星首颗业务卫星，于2021年6月3日0时17分，在西昌卫星发射中心搭乘长征三号乙运载火箭发射。6月10日17时7分，风云四号B星（以下简称“B星”）成功定点东经123.5°赤道上空静止轨道位置。B星是我国新一代静止轨道气象卫星风云四号系列卫星的首发业务星，B星考核寿命由A星的5年提升至7年。它的成功发射，标志着我国新一代静止轨道卫星观测系统正式进入业务化发展阶段，对确保我国静止气象卫星升级换代和连续、可靠、稳定业务运行意义重大。

B星发射后与A星一起双星组网进一步满足我国及“一带一路”沿线国家和地区气象监测预报、应急防灾减灾等服务需求。

风云四号卫星数据产品介绍

根据风云四号省级利用站系统处理生产产品分为5类，分别为图像产品、天气产品、环境监测产品、云和大气产品、气候产品。可为气象预报、气候预测、农业服务、生态环境、民航服务等多个领域提供卫星数据服务。

1. 图像产品

图像产品包括可见光云图（0.64um,500m）、水汽云图（7um,4000m）、红外云图（11.2um,4000m）和彩色云图。

1. 1. 可见光云图

在可见光波段测地面和云对太阳光的反射形成的图像产品，特点：成像迅速、时空分辨率高，直观形成水平分布连续。使用可见光云图需进行二次定量分析。主要应用于监测台风和观测天气的发生、发展及移动变化方面。

1. 1. 水汽云图

吸收谱段接收大气中水汽发射的辐射，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，并以图像表示得到水汽图，在水汽图上，色调越白，辐射越小，水汽越多。主要应用于监测大气上层水汽的空间分布。

1. 1. 红外云图

10.5~12.5um波段测量地表和云面发射的红外辐射，以图像来表示红外云图，是一幅亮度温度分布图，可用于推算地表面的温度。

1. 1. 彩色云图

彩色云图是白天时刻将三个太阳反射率波段值进行RGB叠加的一种合成图，在晚上时刻用两个红外通道进行叠加得到彩色云图。其中三个可见光波段使用的是快速大气订正后的反射率值，夜晚叠加夜光地图。

1. 天气产品

降水估计产品和对流初生（强度）产品。

1. 1. 降水产品

降水估计产品利用多微波降水产品和多通道扫描成像仪数据，通过多微波降水融合、微波与红外降水融合，生成多源降水融合产品，成像仪的观测结果能够有效地反映降水的空间分布。应用于定量降水预报、强降水短临预警的基础，对山洪地质灾害和中小河流洪水精细化预报起重要支撑作用。

1. 1. 对流初生（强度）

利用多通道扫描成像仪多个通道，采用多光谱判识技术。分辨率4km，时间分辨率5分钟和15分钟产品。

1. 环境监测产品

气溶胶（陆地和海洋）、雾检测、沙尘检测和火点检测。

1. 1. 气溶胶产品

以沙尘和烟尘在各光谱展示，与云、地表和晴空大气的独特差异性为基础，以光谱阈值法和概率密度函数为基础将沙尘和烟尘从云和晴空水体陆地中区分开。分陆地气溶胶、海洋气溶胶。

1. 1. 雾检测

低云/雾检测利用风云四号多通道扫描成像仪不同通道探测数据并结合数值天气预报格点场、其他成像仪产品等辅助数据，分别根据微观上雾粒子在各个通道上的散射、吸收特性不同和宏观上雾图像的特殊纹理特征，将雾覆盖像元从其他背景目标物和各种云系像元中判识出来所形成的数据产品。

产品用于检测雾/低云像元并估计雾/低云的几何厚度。生成的产品包括低云/雾出现或没有二进制掩膜产品。

1. 1. 沙尘检测

在投影数据的基础上提供象元级别上的检测产品。检测结果为沙尘分数，沙尘分数由通过的沙尘检测指标个数及其阈值PDF函数决定，沙尘分数越高，象元越接近标准沙尘光谱统计值，即沙尘可能性越大，推荐的沙尘分数为16以上为沙尘象元，14-16为可能沙尘象元，14以下为非沙尘象元。沙尘检测产品提供象元基本的沙尘和非沙尘判识结果。