风云静止气象卫星的图像导航和大气运动矢量（特邀）

作     者：许健民 陆风 杨磊 张晓虎 曹赟 张其松 商建 

作者机构：中国气象局国家卫星气象中心 

出 版 物：《光学学报》 (Acta Optica Sinica)

年 卷 期：2024年第18期

页      面：9-23页

核心收录：

学科分类：07[理学] 070601[理学-气象学] 08[工学] 080203[工学-机械设计及理论] 0706[理学-大气科学] 0802[工学-机械工程] 

基　　金：国家自然科学基金(40275007,40275036) 国家重点研发计划资助(2021YFB3900400,2021YFB3900402) 

主　　题：静止气象卫星 图像配准 图像定位 大气运动矢量 

摘      要：本文介绍了风云静止气象卫星图像配准定位和大气运动矢量的算法。图像配准和定位统称图像导航，是图像观测的重要步骤。图像导航的数学模型须要在每一个观测瞬间，获得卫星的位置以及从卫星指向观测目标物的矢量。风云二号是自旋稳定卫星，它用图像上地球影像中心位置的时间序列求解卫星的姿态，并对图像进行定位。风云四号是三轴稳定卫星，存在影响卫星对地观测光路指向的因素。所以风云四号卫星的观测和图像定位，通过更加密切的星地协同操作实现。在连续的图像上追踪云的运动，获得大气运动矢量。大气运动矢量所在的高度，是用物理方法确定的。从密实云上行的辐射，主要来自云。把云的温度与数值预报模式中各个高度层面上的温度相匹配，得到云的高度。从半透明的薄云上行的辐射，一部分来自云体，其余部分来自云下的背景。云的半透明程度主要和云的密实程度有关，所以在窗区和半透明通道的卫星测值之间，存在线性相关关系。据此可以更加准确地计算出云的半透明程度，以及在云的高度上大气的温度。半透明云高度计算方法的改善，提高了大气运动矢量的精度。