同步气象卫星视地理坐标与像素直角坐标的转换关系及误差-海洋预报.PDF

第28 卷 第2 期 海 洋 预 报 Vol.28 ，No.2 2011 年04 月 MARINE FORECASTS Apr.2011 同步气象卫星视地理坐标与像素直角坐标的转换 关系及误差分析 董明伦，周炯 （中国卫星海上测控部，江苏江阴214431 ） 摘 要：利用WGS-84 坐标系模型及纬度的定义办法，根据同步气象卫星的视成像原理，导出了同 步气象卫星云图像素的视地理坐标与直角坐标的转换关系，建立起一种像素地理坐标定位的理论 模型，并对模型进行了误差分析，用实收云图验证表明，推理正确，结论可靠，为同步气象卫星数字 化云图资料的再定位和下游延伸研究和应用提供了一种可靠的定位方法。 关键词：视地理坐标；气象卫星；转换；误差；定位 中图分类号：P412 文献标识码：A 文章编号：1003-0239 （2011 ）02-0048-07 星成像所依据的是近似椭球体，故两者在对同一 1 引言 地点定位时会产生较大的差异，这种误差在精确 定位或数字化处理图像时是无法接受的。 视地理坐标投影图虽然不是标准的地图投影 另外，在气象科研和业务中，经常在卫星云 图，但是随着卫星遥感图像的广泛使用，视地理 坐标投影图在科研和实践中被广泛应用。在同步 图上定位和读取地理坐标值。一方面较低的分辨 卫星遥感“成像”过程中，卫星是把“看到”的三维 率和较小的图像使得定位精度很低。另一方面成 地理坐标物像形成二维平面直角坐标物像，而不 像规律决定了离图像中心点越远，误差越大。所 是把地理坐标转换成平面直角坐标，人们在使用 以在局部定位时，应当精确到像素点，否则也会 时需要把二维平面直角坐标转换成三维地理坐 产生较大的定位误差，进而影响预报精度或研究 标。如FY-2C、FY-2D 、MTSAT 等同步气象卫 精度。 星，在扫描完近似半球的表层大气层后，需要在 本文以WGS-84 坐标系为模型，对上述问题进 平面上形成两维的卫星云图或水汽图等。一般情 行了研究和探讨，导出了一种转换模型，经过 况下，卫星下发的是成品图像，也有的气象卫星 MTSAT 气象卫星云图上验证，证明精度可靠，行 下发扫描的原始数据。但不管怎样，气象人员都 之有效。 需要在二维的云图上面解读出三维地理坐标的经 纬度，以方便使用。例如，在红外云图上标注台 2 理论依据 风的位置，或者在研究工作中需要数字化处理二 维云图上的经纬度等等，都需要把卫星形成在二 本文理论推导及误差分析所用到的主要概念是纬 维平面的视经纬坐标转换成平面直角坐标，或者 度的定义和WGS-84 坐标系。 把平面二维直角坐标转换成平面视地理坐标系的 2.1 常用纬度的分类和定义[1] 经纬度，以方便研究和数字化处理。但是由于地 球不是气象领域传统理论所依据的圆球体，而卫 纬度的定义：纬度是指地球上某点的垂线方 收稿日期：2010-04-26 作者简介：董明伦(1962-)，男，高级工程师，主要从事海洋天气预报工作。E-mail：zjrage@。 2 期 董明伦等：同步气象卫星视地