GMS氣象衛星云圖實時數據錄取和圖像處理

在航天科學飛速發展的今天，衛星觀測已成為天氣預報和大氣科學研究不可缺少的有效手段。它能為工、農業生產，為航海、漁業、林業、水利及軍事保障等提供重要的服務。GMS系列氣象衛星是由聯合國教科文組織資助、日本氣象廳負責實施的一個項目。它觀測到的云圖資料具有實時性好、覆蓋面廣、信息量大的特點，是我國和東南亞、大洋洲各國進行氣象預報、分析的主要依據。在衛星云圖的接收、處理系統中，數據的實時錄取與保存、事后的圖像處理是關鍵技術。下面論述的是GMS-3衛星云圖數據的實時錄取與保存、事后圖像處理的工作原理、關鍵技術實現方法。

1 GMS-3衛星及其云圖資料簡介

GMS-3氣象衛星靜止于東經140度赤道上空，衛星自轉的速度為100轉/分，自轉過程中有20度針對地球掃描獲取云圖數據，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備。衛星自轉一圈掃描獲取的數據稱為一幀，根據轉速可以計算出每幀數據的掃描及傳輸，為（60秒/100轉）=600ms。衛星掃描步進方向為自北向南，對地球全部掃描一遍約2300幀數據。

GMS-3衛星云圖每幀的數據結構如圖1所示。

每幀云圖數據由9個數據段組成。

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段為紅外云圖數據，GMS-3只用于其中IR1段，IR2、IR3保留備用。IR1由2291個字組成，每個字代表一個衛星掃描的象素點，灰度等級為256級。IR1共有2291字節數據。

V1、V2、V3、V4為可見光云圖數據， GMS-3云圖中，可見光的分辨率為紅外的4倍，所以V1、V2、V3、V4每個數據段均有數據，其字數應為2291+2291+（9164×4）= 41238字節，約為42KB，傳輸速度為660Kbit/s，掃描地球表面一次數據量為41238×2300=94847400字節，約95MB。