GMS氣象衛(wèi)星云圖實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)錄取和圖像處理

在航天科學(xué)飛速發(fā)展的今天，衛(wèi)星觀測已成為天氣預(yù)報(bào)和大氣科學(xué)研究不可缺少的有效手段。它能為工、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，為航海、漁業(yè)、林業(yè)、水利及軍事保障等提供重要的服務(wù)。GMS系列氣象衛(wèi)星是由聯(lián)合國教科文組織資助、日本氣象廳負(fù)責(zé)實(shí)施的一個(gè)項(xiàng)目。它觀測到的云圖資料具有實(shí)時(shí)性好、覆蓋面廣、信息量大的特點(diǎn)，是我國和東南亞、大洋洲各國進(jìn)行氣象預(yù)報(bào)、分析的主要依據(jù)。在衛(wèi)星云圖的接收、處理系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)錄取與保存、事后的圖像處理是關(guān)鍵技術(shù)。下面論述的是GMS-3衛(wèi)星云圖數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)錄取與保存、事后圖像處理的工作原理、關(guān)鍵技術(shù)實(shí)現(xiàn)方法。

1 GMS-3衛(wèi)星及其云圖資料簡介

GMS-3氣象衛(wèi)星靜止于東經(jīng)140度赤道上空，衛(wèi)星自轉(zhuǎn)的速度為100轉(zhuǎn)/分，自轉(zhuǎn)過程中有20度針對地球掃描獲取云圖數(shù)據(jù)，240度對空掃描，對空掃描期間將剛獲取的云圖資料傳輸給地面設(shè)備。衛(wèi)星自轉(zhuǎn)一圈掃描獲取的數(shù)據(jù)稱為一幀，根據(jù)轉(zhuǎn)速可以計(jì)算出每幀數(shù)據(jù)的掃描及傳輸，為（60秒/100轉(zhuǎn)）=600ms。衛(wèi)星掃描步進(jìn)方向?yàn)樽员毕蚰?，對地球全部掃描一遍約2300幀數(shù)據(jù)。

GMS-3衛(wèi)星云圖每幀的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

每幀云圖數(shù)據(jù)由9個(gè)數(shù)據(jù)段組成。

同步段由20000bit幀同步碼組成，主要用于幀同步，不需保存。

IR1、IR2、IR3段為紅外云圖數(shù)據(jù)，GMS-3只用于其中IR1段，IR2、IR3保留備用。IR1由2291個(gè)字組成，每個(gè)字代表一個(gè)衛(wèi)星掃描的象素點(diǎn)，灰度等級為256級。IR1共有2291字節(jié)數(shù)據(jù)。

V1、V2、V3、V4為可見光云圖數(shù)據(jù)， GMS-3云圖中，可見光的分辨率為紅外的4倍，所以V1、V2、V3、V4每個(gè)數(shù)據(jù)段均有數(shù)據(jù)，其字?jǐn)?shù)應(yīng)為2291+2291+（9164×4）= 41238字節(jié)，約為42KB，傳輸速度為660Kbit/s，掃描地球表面一次數(shù)據(jù)量為41238×2300=94847400字節(jié)，約95MB。