基于气象卫星云图的云类识别及台风分割和中心定位研究

摘要

自20世纪60年代发展起来的气象卫星遥感是气象探测技术的重大突破。它所提供的气象卫星云图资料在时间和空间上的连续性是以往任何探测手段所不能比拟的。气象卫星云图在天气预报的制作和大气环境的监测中，更是发挥了极其重要的作用。但是，目前传统的人工目视判读仍是气象卫星云图分析的主要方式之一。这既包含一定程度的主观因素，又不利于卫星云图的丰富信息的充分提取和最大利用，同时也有碍于天气预报制作的科学化、自动化与定量化的发展趋势。因此，气象卫星云图中的气象信息(如云的分类识别及台风的分割和定位)的自动提取和定量判别及其计算机实现是当今世界气象卫星云图信息处理的主流。 我国在2004年10月升空的FY-2C气象卫星(中国第一颗业务型静止轨道气象卫星)从观测中国大陆、海区的最佳的静止卫星轨道(东经105°赤道上空)发回的云图提供了大范围、全天候的云的生消聚散的信息。因此，利用国产的FY-2C气象卫星云图进行云的分类识别及台风的分割和定位的探索一直是人们近年来关注的热点。 本文在介绍FY-2C气象卫星的基本情况及其云图的图像处理流程，探讨利用气象卫星云图进行云类识别、台风分割和台风中心定位的原理及其常用方法的基础上，利用MATLAB_7.0软件，以FY-2C气象卫星兰勃托原始投影云图作为样本，主要进行了如下三个方面的研究： (1) 综合采用多谱阈值法、数学形态学法、纹理分析等方法，结合多个通道的FY-2C气象卫星兰勃托投影云图的特点，进行了积雨云的自动识别仿真实验，取得了满意的结果。 (2) 综合采用阈值法，数学形态学法和数理统计等方法，结合台风主体云系具有灰度值较高、面积较大、活动范围有限和像素集中的特点，进行了台风云系的自动分割仿真实验，获得了满意的效果。 (3) 综合采用多谱法、数学形态学法、纹理分析等方法，结合有眼台风云系的眼区具有灰度值相对较低、类圆性较强、纹理特征独特的特点，进行了有眼台风云系的中心自动定位的仿真实验，取得了良好的效果。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章 引言

1.1研究目的和意义

1.2国内外的研究现状

1.2.1基于卫星云图的云类识别方法的研究现状

1.2.2基于卫星云图的台风分割和定位方法的研究现状

1.3本文的主要研究工作及论文的组织结构

第2章FY-2C气象卫星云图的图像处理

2.1 FY-2C静止轨道气象卫星简介

2.2 FY-2C气象卫星云图的特点

2.2.1红外通道云图的基本特点

2.2.2可见光通道云图的基本特点

2.2.3水汽通道云图的基本特点

2.2.4红外通道和可见光通道云图的比较

2.2.5红外通道和水汽通道云图的比较

2.3 FY-2C气象卫星云图图像处理流程

第3章 云类识别及台风分割和中心定位的原理和方法

3.1云类识别的原理

3.1.1云型分类的六个判据

3.1.2各类云型的识别依据

3.2云类识别的常用方法

3.3台风分割和中心定位的原理

3.3.1台风简介

3.3.2台风形成的条件

3.3.3卫星云图中台风云系的结构特征

3.3.4台风分割的依据

3.3.5台风中心定位的依据

3.4台风分割的常用方法

3.4.1运用数学形态学的台风分割

3.4.2利用台风云系特征的台风分割

3.4.3台风分割的其它方法

3.5台风中心定位的常用方法

3.5.1旋转定位法

3.5.2螺旋线拟合法

3.5.3云导风矢量法

第4章 云类识别及台风分割和定位的实现技术和仿真实验

4.1云类识别

4.1.1云类识别的实现方法

4.1.2云类识别的仿真步骤

4.1.3云类识别的实验结果

4.1.4云类识别的实验结论

4.2台风分割

4.2.1台风分割的实现方法

4.2.2台风分割的仿真步骤

4.2.3台风分割的实验结果

4.2.4台风分割的实验结论

4.3台风中心定位

4.3.1台风中心定位的实现方法

4.3.2台风中心定位的试验步骤

4.3.3台风中心定位的实验结果

4.3.4台风中心定位的实验结论

第5章总结和展望

5.1本文的主要工作和创新点

5.1.1本文的主要工作

5.1.2本文的创新点

5.2未来研究的展望

参考文献

致 谢

攻读学位期间发表的论文、科研的成果和参加调研情况