FY-2C-卫星9210图像产品格式以及原理介绍

国家卫星气象中心（NSMC）风云二号C卫星业务产品释用手册-1-1FY-2C卫星9210图像产品格式及原理简介1.19210图像产品原理简介9210图像产品主要生成9210图像产品格式以及WEB图像格式数据（bmp、jpg）。采用的处理过程如下：y读取轨道姿态参数计算高分辨率网格（分辨率为0.04度）；y根据投影公式获得图像点的地理经纬度坐标；y利用高分辨率网格进行双线性插值获得该点在VISSR中的坐标；y由于计算得到的VISSR坐标是浮点数，因此在VISSR数据中取值时采用三次样条插值法获得该点的计数值。1.2图像产品生成的原理和算法1.2.1VISSR图像的定位算法风云二号气象卫星图像定位的参数共有十三个。它们是：每个时刻卫星的位置(X，Y，Z)、卫星姿态(卫星自旋矢量SPIN的指向和卫星的自旋速度)、扫描仪失配(ρ，ζ，η)、β角。图像定位参数计算完成后，可以对VISSR图像进行定位。图像定位是对每一个图像像元确定其地理经纬度。图像定位算法实现VISSR图像坐标和地理经纬度坐标之间的相互转换。程序由两部分组成：1.从地理经纬度计算对应VISSR图像数据中图像像元的行、列序号。2.从VISSR图像数据中每个图像像元的行列序号计算它对应的地理经纬度。两种坐标之间的转换通过轨道和姿态参数来确定。因为地球上观测目标的扫描获取时间不是精确已知的，所以从地理坐标转换到VISSR坐标时，必须进行迭代。1.2.2VISSR图像坐标转换程序所用的参数与观测仪器与地球有关的常数国家卫星气象中心（NSMC）风云二号C卫星业务产品释用手册-2-参数内容St观测开始时间P扫描线之间的行际步进角Q扫描像素之间的采样角CI地球影像中心的行序号CJ地球影像中心列序号n该通道的传感器个数，对于可见光为4，对于红外为1ρ滚动失配角，围绕x轴旋转的失配角，从Y轴向Z轴转为正，它造成地球影像的旋转，正值滚动失配角使地球影像逆时针转ζ府仰失配角，围绕y轴旋转的失配角，从Z轴向X轴转为正，它造成地球影像的南北方向位移，正值府仰失配角使地球影像向南移η偏航失配角，围绕z轴旋转的失配角，从X轴向Y轴转为正，它造成地球影像的东西方向位移，正值偏航失配角使地球影像向西移[]MVISSR失配矩阵eR地球的赤道半径f地球扁率注：从卫星指向地心的方向为X轴，卫星自旋轴的方向为Z轴，Y轴由右手法则确定。姿态参数姿态参数每5分钟一组，共33组，每一组由以下参数组成：参数内容nt预报时间rα卫星姿态的赤经。指J2000.0平天球坐标系中卫星自旋矢量SPIN在YZ平面上的投影和Z轴之间的夹角。rδ卫星姿态的赤纬。指J2000.0平天球坐标系中卫星自旋矢量SPIN和YZ平面之间的夹角。国家卫星气象中心（NSMC）风云二号C卫星业务产品释用手册-3-β由卫星自旋轴与太阳中心组成的平面和由卫星自旋轴与地球中心组成的平面这两个平面之间的夹角。也就是卫星在自旋过程中，从看到太阳到看到地球之间的夹角。ω卫星的自旋速率轨道参数轨道参数每5分钟一组，共9组，每一组由以下参数组成：参数内容X卫星位置在地固坐标系中的X值Y卫星位置在地固坐标系中的Y值Z卫星位置在地固坐标系中的Z值gθ真格林威治恒星时间sα从卫星到太阳矢量的赤经sδ从卫星到太阳矢量的赤纬[]PN地球章动和进动矩阵1.2.3地图投影的基本原理和算法地球是一个椭圆球体，其长半轴为6378.245公里，短半轴为6356.863公里，可以看作一个球体。按照一定的数学条件，把球形的地球表面展开绘于平面上就是地图投影。经过地图投影后，地球表面的地理区域的距离、面积、角度、形状等几何特征一般都要发生变化，从而产生投影误差。保持其中某一种几何特征不变，可以把投影分为等角、等积、任意投影三种。FY2C分区图处理中采用的都属于等角投影。1.2.3.1Lambert投影图投影光源在地球球心，影像面为一个与地球表面北纬30度和60度相割的圆锥面，也成为双标准纬线等角圆锥投影。这种投影图在中纬度地区的变形比较小，国家卫星气象中心（NSMC）风云二号C卫星业务产品释用手册-4-所以适合作中纬度地区的卫星云图底图。距离L的表达式为：ktgtgkal⎟⎟⎟⎟⎠⎞⎜⎜⎜⎜⎝⎛=22sin11θθθ其中1θ为标准余纬，K=0.7156。Y0)+)cos(*(L=YX0)+)sin(*(L=Xθθ其中：X0,Y0是制图坐标系中极点的位置标准纬度是：30N和60N1.2.3.2Mercator投影图投影光源在地球球心，影像面是一个与地球表面南、北纬22.5度相割的圆柱面。这种投影图在低纬度地区的变形比较小。投影平面上某条经线上的网格点所在纬度的余弦可以这么确定：)()5.22cos(5.22coscos2dJaae+=ooϕ其中d为网格距离，Je为该网格点相对于赤道的坐标。1.39210图像产品格式：9210图像产品主要有FY2C中国陆地区域云图、FY2C中国海区图。这两种产品格式及说明如下。文件格式：二进制格式1字节存放；大小为512列*518行（共512*518字节），其中前6行为头记录(包含定标表)，其余512行为数据部分。头记录的格式如下表所示：一级文件头记录结构：序号字节序号字节数类型描述字11－1212Char×12SAT96文件名国家卫星气象中心（NSMC）风云二号C卫星业务产品释用手册-5-213－142Int16整型数的字节顺序315－162Int16第一级文件头长度417－182Int16第二级文件头长度519－202Int16填充段数据长度621－222Int16记录长度723－242Int16文件头占用记录数825－262Int16产品数据占用记录数927－282Int16产品类别1029－302Int16压缩方式1131－388Char×8格式说明字串1239－402Int16产品数据质量标记二级文件头记录结构：序号字节序号字节数类型描述字141－488A×8卫星名249－502I×2时间（年）351－522I×2时间（月）453－542I×2时间（日）555－562I×2时间（时）657－582I×2时间（分）759－602I×2通道号861－622I×2投影方式963－642I×2图象宽度1065－662I×2图象高度1167－682I×2图象左上角扫描线号国家卫星气象中心（NSMC）风云二号C卫星业务产品释用手册-6-1269－702I×2图象左上角象元号1371－722I×2抽样率1473－742I×2地理范围（北纬）1575－762I×2地理范围（南纬）1677－782I×2地理范围（西经）1779－802I×2地理范围（东经）1881－822I×2投影中心纬度1983－842I×2投影中心经度2085－862I×2投影标准纬度1（或标准经度）2187－882I×2标准投影纬度22289－902I×2投影水平分辨率2391－922I×2投影垂直分辨率2493－942I×2地理网格叠加标志2595－962I×2地理网格叠加值2697－982I×2调色表数据块长度2799－1002I×2定标数据块长度28101－1022I×2定位数据块长度29103－1042I×2保留下面为读取9210图像产品头记录的c程序数据结构：/*第一级头记录*/typedefstructAwxFileFirstHeader{charstrFileName[12];//文件名〖1〗shortintiByteOrder;//形数的字节顺序〖2〗shortintiFirstHeaderLength;//第一级文件头长度〖3〗shortintiSecondHeaderLength;//第二级文件头长度〖4〗国家卫星气象中心（NSMC）风云二号C卫星业务产品释用手册-7-shortintiFillSectionLength;//填充段数据长度shortintiRecoderLength;//记录长度〖5〗shortintiRecordsOfHeader;//文件头占用记录数〖5A〗shortintiRecordsOfData;//产品数据占用记录数shortintiTypeOfProduct;//产品类别〖6〗shortintiTypeOfCompress;//压缩方式〖7〗charstrVersion[8];//格式说明字串〖8〗shortintiFlagOfQuality;//产品数据质量标记〖9〗}AwxFileFirstHeader;/*静止气象卫星图像产品的第二级文件头记录格式*/typedefstructAwxFileGeoSatelliteSecondHeader{charstrSatelliteName[8];//卫星名shortintiYear;//时间（年）shortintiMonth;//时间（月）shortintiDay;//时间（日）shortintiHour;//时间（时）shortintiMinute;//时间（分）shortintiChannel;//通道号shortintiFlagOfProjection;//投影方式shortintiWidthOfImage;//图像宽度shortintiHeightOfImage;//图像高度shortintiScanLineNumberOfImageTopLeft;//图像左上角扫描线号shortintiPixelNumberOfImageTopLeft;//图像左上角象元号shortintiSampleRatio;//抽样率shortintiLatitudeOfNorth;//地理范围（北纬）shortintiLatitudeOfSouth;//地理范围（南纬）shortintiLongitudeOfWest;//地理范围（西经）shortintiLongitudeOfEast;//地理范围（东经）shortintiCenterLatitudeOfProjection;//投影中心纬度度×100国家卫星气象中心（NSMC）风云二号C卫星业务产品释用手册-8-shortintiCenterLongitudeOfProjection;//投影中心经度度×100shortintiStandardLatitude1;//标准投影纬度1（或标准经度）shortintiStandardLatitude2;//标准投影纬度2shortintiHorizontalResolution;//投影水平分辨率公里×100shortintiVerticalResolution;//投影垂直分辨率公里×100shortintiOverlapFlagGeoGrid;//地理网格叠加标志shortintiOverlapValueGeoGrid;//地理网格叠加值shortintiDataLengthOfColorTable;//调色表数据块长度shortintiDataLengthOfCalibration;//定标数据块长度shortintiDataLengthOfGeolocation;//定位数据块长度shortintiReserved;//保留}AwxFileGeoSatelliteSecondHeader;1.3.1FY-2C卫星中国陆地区域云图文件名：FY-2C中国陆地区域云图产品文件名形如EILMYYG0.AWX。1．第一个字符固定为‘E’。2．第二个字符表示通道号：‘I’表示红外一通道；‘S’表示红外二通道；‘W’表示水汽通道；‘R’表示中红外通道；‘V’表示可见光通道。3．第三个字符表示投影方式，对于该产品为固定字符‘L’，即为兰波托投影。4．第四到第七个字符依次代表产品时次的月、日、时。5．第八个字符‘0’代表FY-2C卫星图像。存放内容：FY-2C中国陆地区域云图图像产品。产品规格：规格说明备注投影方式：Lambert投影图像中心点经度：110度图像中心点纬度：35度图像分辨率：指的是图像中心点的纬向分国家卫星气象中心（NSMC）风云二号C卫星业务产品释用手册-9-13公里辨率，经向分辨率可以从纬