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卫星图像分析基础1．风云二号卫星简介风云二号气象卫星定位于东经105°赤道上空，它提供了以我国中部经度为中心的三分之一个地球范围内每小时一次的云图资料。这些云图资料将填补我国西部、西亚、印度洋上的大范围资料空白，对天气预报有十分重要的意义。我国处于中纬度西风带，天气系统大多从西边来，过去我国天气预报用的卫星云图主要使用日本的GMS卫星。在GMS云图上，我国处于观测区的西北边缘，不仅云图畸变很大，还不能看到从西边过来的天气系统。而从西伯利亚南下的冷空气，从西藏高原上东移的天气系统以及从印度洋上北上的暖湿气流都对我国天气有十分重要影响。有了风云二号气象卫星以后，从我国西面过来的天气系统将处于它的监视范围之内。风云二号气象卫星的导风资料，将填补印度洋上的广大资料空白区。印度洋上空几乎没有岛屿，气象资料十分缺乏。印度洋上的卫星导风资料将是在这个地区进行天气分析的重要的基本资料。由于我国夏季季风的进退与印度洋上的天气系统关系密切，风云二号气象卫星在印度洋的导风资料，还将对改进我国夏季季风进程的预报有意义。风云二号气象卫星每小时提供一次云图。在需要的时候，还要以进行加密观测。这种高频次的云图资料，可以有效地监视暴雨、台风等灾害性中小尺度天气系统。风云二号气象卫星的射出长波辐射资料，提供了大气中云的信息以及热带地区大尺度环流系统分布的信息。这些信息揭示了大气中赤道辐合带、副热带高压等大尺度环流的中期振荡，是中期天气预报的有用工具。风云二号气象卫星在亚洲地区第一次提供了水汽云图。水汽输送是大气中产生暴雨的基本条件。水汽云图所提供的大气中、高层水汽输送情况对于我国暴雨形成的分析服务也是十分有意义的。FY-2卫星采用自旋稳定的姿态保持方式：自旋轴垂直轨道平面误差0.5；自旋速率为98±1转/分（rpm），运行中可能提高为100rpm。 FY-2气象卫星的主要任务是：获取可见光、红外云图和水汽图； 收集来自海洋漂浮站、无人自动气象站的观测数据； 播放展宽数字云图、低分辩率云图和天气图。FY-2的02批星装载了多通道可见光红外自旋扫描辐射计，包含1个可见光和4个红外通道，主要参数见表1。 表1 FY-2的02批星扫描辐射计主要参数通道波长/μm星下点分辨率/km量化/bi t用途VIS（ch5）0.55-0.901.256白天的云、雪、水体IR1（ch1）10.3-11.3510昼夜云、下垫面温度、云雪区分IR2（ch2）11.5-12.5510昼夜云IR3（ch3）6.3-7.6510半透明卷云的云顶温度、中高层水汽IR4（ch4）3.5-4.0510昼夜云、高温目标2．卫星图像分析基础2.1 可见光云图可见光云图： 气象卫星通过可见光波段（一般是0.5到0.7微米）探测获得的资料。不同的地表、海洋等在可见光波段有不同的特征，可见光云图的探测值为反照率。可见光资料只能在白天使用。 在FY-2云图中为通道5（ch5）的资料。可见光云图是卫星扫描辐射仪在可见光谱段，如AVHRR仪器的CH1(0.68-0.725微米）通道或静止卫星的(0.52- 0.75微米)，测量来自地面和云面反射的太阳辐射，如果将卫星接收到的地面目标物反射太阳辐射转换为图象，如果卫星接收到的辐射越大，用越白的色调表示；而对接收到的辐射越小，则用越暗的色调表示，这就得到可见光云图。 在可见光云图上，物象的色调决定于反射太阳辐射的强度。而卫星接收到的反射太阳辐射决定于入射到目标物上的太阳辐射，及目标物的反照率。入射至目标物的太阳辐射又与太阳高度角有关。因此，在可见光云图上物象的色调与其本射的反照率和太阳高度角有关。 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双向反射率，如果将地面看成朗伯面，则卫星接收的辐射仅取决于物体的反照率，物体的反照率愈大，它的色调愈白；反照率愈小，色调愈暗；表2给出了各种云和地面目标物体的反照率。表3给出了各类地面目标物在可见光云图上的色调。反过来，可以根据卫星云图上的色调估算入射到地表面的太阳辐射、物象的反照率和双向反射率。 太阳高度角对可见光云图上色调的影响 太阳高度角决定了卫星观测地面时的照明条件，太阳高度角愈大，光照条件愈好，卫星接收到的反射太阳辐射也愈大，否则愈小。这就是目标物的色调还与每天卫星观测的时刻和季节有关，如在北半球冬季中高纬度地区，太阳高度角很低，照明差，图片色调十分灰暗。又如卫星在早晨或傍晚观测，太阳高度角也很低，图片色调也很暗。对于同一图片上的各个点的太阳高度角也不同，如是上午的云图，图片右半侧（东面一侧）的太阳高度角较高，色调明亮，而左半侧，太阳高度角低，色调较暗。反之也可以根据这一特点判断云图的观测时刻，是否是可见光云图。对于静止卫星中午的云图，整个观测区的光照条件较好，物象间的反差明显，