卫星云图-云和云型识别.pptx

卫星探测的分辨率~卫星仪器能区分两个物体的最小距离。表示卫星探测分辨率通常有三个参数:
①空间分辨率:卫星在某一瞬时观测到地球的最小面积,这最小面积又称象元(或象素)。从卫星到这最小面积间构成的空间立体角称瞬时视场。卫星的空间分辨率与卫星的高度有关,卫星高度越高,分辨率越低,而且与卫星视角有关,视角越倾斜,观测面积越大,分辨率就差。
②灰度分辨率:在卫星云图上,如果两个邻接瞬时视场内目标物的反照率或温度相等,则其色调一样,无法区别它们。但是当这两个瞬时视场目标物的反照率或温度有差异,并达到一定数值时,这两个视场就可以被分辨,这个能分辨的最小温度差或反照率差异称做灰度分辨率。
③时间分辨率:指卫星对某一观测区域进行一次观测的时间间隔。静止气象卫星对固定区域每隔半小时进行一次观测,具有很高的时间分辨率。
随着卫星探测技术的高速发展,卫星观测通道越来越多,图象种类大大增加,经处理后定量的卫星资料也越来越多,卫星云图的应用前景广阔。卫星携带的成像仪在不同谱段测量的辐射转换成不同色调的图像就得到卫星图像。一种是卫星云图,它主要反映大气中云系分布;另一种是水汽图,其主要表示大气中水汽分布。
卫星云图观测原理
在地球大气系统中各自然表面以及大气本身的辐射过程是一个十分复杂的问题,它涉及到各辐射源的特性、物体和气体的吸收、发射、透射、目标物反射、粒子散射和透射等诸多方面的特性。
地球大气系统作为一个整体,它一方面要接受入射的太阳辐射,另一方面又要反射太阳辐射和以其自身的温度发射红外辐射。
卫星能接收到的辐射示意图
对天气预报来说,卫星云图分析的主要内容有:
区分不同通道的云图,即这是一张可见光云图还是红外云图?
把地表和云区别开来,尤其是将云和雪区别开来;
识别不同种类的云,是中云还是高云?是积雨云还是层状云等?它们有哪些相同之处?有哪些不同的地方?识别不同类型的地表,是陆地还是水体?等等;
分析大范围云的分布及其对应的天气系统,根据天气尺度云系特点确定天气系统发展的阶段,预告其未来变化;
从卫星云图估算气象要素,如风、温度、湿度、大气稳定度、垂直运动、涡度、云参数(云量、云顶温度(高度)和光学特性)和降水等;
将卫星资料与常规天气资料、雷达等探测资料结合在一起,进行综合分析,为天气预报提供可靠的依据。
可见光图像的特点
~+ ~ ,常选用多个通道。例NOAA卫星取:~~,~ 为近红外,但它的一部分还处在可见光波段。
Lsat(0;,) = E(,)0
式中显示:如果不计大气的影响,卫星可见光谱段测量的辐射,主要取决于(1)地面反照率L (),地面反照率越大,卫星接收的辐射越大,(2)太阳天顶角0, 0越小,入射太阳辐射越大,目标物反射的太阳辐射就越大。
反照率~~自某物体返回空间的太阳总辐射能与投射到该物体的总辐射能之比。
L () 是地面反照率
入射到大气顶的太阳辐射
0=cos0,0是太阳天顶角
可见光图像的特点
在可见光波段,卫星上的扫描辐射仪接收到的主要来自地表、云面对太阳辐射的反射辐射,而地面、云面自身的辐射和大气对太阳辐射的散射可忽略不计。因此,卫星观测到的辐射与物体反照率和太阳高度角(天顶角)有关。
可见光图像的特点
光照条件越好、目标物反照率越大,卫星接收到的辐射就越大;反之亦然。将接收的辐射转换成图像,其色调决定于反射可见光辐射能的大小,若反射可见光辐射能大,色调就白(或称为亮),也称为地表或云表面的反照率强,反之就黑(暗)。
反照率对可见光云图上色调的影响
在一定的太阳高度角下,卫星接收到的辐射仅决定于物体的反照率,物体的反照率越大,它的色调越白;反照率越小,色调越暗。
可以从可见光云图上的色调估计反照率,来区分各种云和地表。
由于物体反照率随波长而变化,故同一物体在不同波段的可见光图上色调也不同。( ~ 通道,它的水面反照率随波长加大而减小,而土壤反照率却增加,水陆反照率的差异明显加大,这样水体边界在这个通道看得较清楚。)