基于卫星云图的强对流云团监测及预警研究

摘要

冰雹等强对流灾害天气常对人民的生命财产造成严重威胁，对此类灾害的监测及预警系统的研究，一直是科研人员关注的热点。气象卫星作为对大范围空间的监测手段，其所提供的云图资料在空间和时间连续性是其它常规探测手段所不能比拟的。本文使用卫星云图资料，分别从监测和预警两个方面对强对流云团进行了研究。 大气强对流活动中，水汽和长波红外频段会出现特征辐射值。本文尝试利用上述两通道的亮温差值资料来监测强对流云团，并将相同时刻的雷达组合反射率图像与卫星通道差图像相结合，对比两种遥感图像中的强对流云团的特征，利用统计方法对卫星通道差图像中的亮温特征进行分析，以此获得云团发展旺盛时期卫星通道差图像中的亮温分布特性，用于实现对对流活动的监测。 本文将计算机视觉中的目标追踪理论及方法引入气象卫星的云图研究之中，通过对长波红外通道的卫星数据进行分析，从而实现对暴雨云团的识别、追踪和预警。在系统流程中，最重要的是暴雨云团的追踪技术。传统的利用卫星云图分析暴雨云团的算法，往往都具有一定的局限性和片面性。本文借鉴了基于雷达资料的、较为成熟的追踪算法，将其应用于卫星云图资料，以达到对对流云团进行跟踪预警的目的。在实际算法实现中，首先采用二维聚类法，识别出有效的暴雨云团，然后利用面积重叠和组合最优化方法，实现对暴雨云团的追踪，最后，利用线性拟合法给出分析时刻后30min、60min、90min和120min四个时刻的短时预报结果。输出结果经过资料验证，该实验系统具有较好的可靠性及预警准确性。

目录

文摘

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声明

1.绪论

1.1. 研究的目的和意义

1.2. 暴雨云团追踪和预警算法研究现状

1.2.1.运动目标跟踪算法研究现状

1.2.2.暴雨云团的识别、追踪和预警算法简介

1.3. 本文的工作

2.资料及预处理

2.1. 气象卫星简介

2.1.1. 气象卫星发展史及其应用

2.1.2. 我国气象卫星的发展及应用

2.1.3. 气象卫星遥感基本原理

2.2. 多普勒天气雷达简介

3. 强对流云团的监测研究

3.1. 数据来源

3.2. 监测原理

3.3. 对图像数据的整体分析

3.4. 结论

4. 暴雨云团的识别、追踪和预警

4.1. 暴雨云团的定义

4.2. 数据预处理

4.3. 暴雨云团的识别

4.3.1.识别算法

4.3.2.识别结果

4.3.3.云团属性

4.4. 暴雨云团的追踪

4.4.1.追踪算法

4.4.2.云团分裂和合并的处理

4.4.3.追踪算法实验结果

4.5. 暴雨云团的预警

4.5.1.预警算法

4.5.2.预警时对云团分裂和合并情况的处理

4.6. 实验结果

5. 总结

参考文献

致谢

个人简历

研究生阶段发表的学术论文