文章目录1 前言2 卫星视场的等视角离散3 星下点 4 km 分辨率网格参数计算4 国家卫星气象数据中心采用的 4 km 分辨率网格5 总结1 前言风云静止卫星数据多以标称网格形式储存。理解标称网格是准确读取并绘制卫星图像的基础。目前气象、水利等行业多依赖 MICAPS、ArcGIS 系统读取和成像。在不理解标称网格的情况下靠这些系统读取的数据无法直接应用于数据处理其图像亦无法满足科研制图与论文发表的要求。目前较多看到直接利用上述系统或者脚本进行卫星数据读取和成像的教程而较少涉及标称网格的介绍。本文介绍了这方面的基础内容。2 卫星视场的等视角离散如图 1是在东西方向以等视角间隔离散卫星对地视场的示意。其中 O 为星下点卫星在此处的对地视角为零。x 轴为赤道。图中以七条视线为例用相等的角度间隔将卫星对地视场等分为六份。注意到因为地球表面的弯曲所以相等视角在地面划分的区域宽度并不相等。在远离星下点的区域该宽度增加。Expression 1Expression 2Expression 3Expression 4Expression 5Expression 6Expression 7Expression 8OSatellitexOOSatelliteSatellitexx图 1 在东西方向以等视角间隔离散视场示意以同样的方式在南北方向离散这样就得到了标称网格如图 2。其中原点 O 与卫星位置、星下点及地心重合。横坐标 x 为东西视角东为正。纵坐标 y 为南北视角南为正。椭圆为地球轮廓。由图可知地球视场在 ±6.79° 至 ±13.39° 之间。根据静止卫星轨道距地心高度和地球长半径其精确值约 ±8.63°。此外图 1 有关论述中已经提到在远离星下点的区域网格宽度会增加。同样图 2 真实地反映了这一性质。这表明标称网格的分辨率在这些区域有所下降。因此静止卫星适用于中低纬区域。yx00-10-13.39°-5-6.79°56.79°1013.39°-5-6.79°56.79°xxyyExpression 4Expression 5Expression 6Expression 7Expression 8Expression 9Expression 10Expression 11Expression 12Expression 13Expression 14Expression 15Expression 16ooO图 2 静止卫星对地视场中的标称网格示意其数学表达为{ i i 0 n i n t ( x δ x ) j j 0 n i n t ( y δ y ) (1) \begin{equation} \left\{ \begin{aligned} ii_0nint(\frac{x}{\delta x})\\ jj_0nint(\frac{y}{\delta y}) \end{aligned} \right. \end{equation}\tag{1}⎩⎨⎧​ij​i0​nint(δxx​)j0​nint(δyy​)​​(1)其中i、j为网格行列号。δx、δy为东西、南北视角间隔。i0、j0为偏移系数通过调整它们使i、j在星下点为 0。(1) 的反函数{ x ( i − i 0 ) ⋅ δ x y ( j − j 0 ) ⋅ δ y (2) \begin{equation} \left\{ \begin{aligned} x(i-i_0)\cdot \delta x\\ y(j-j_0)\cdot \delta y \end{aligned} \right. \end{equation}\tag{2}{xy​(i−i0​)⋅δx(j−j0​)⋅δy​​(2)它描述了视角与标称网格行列号的关系。3 星下点 4 km 分辨率网格参数计算设星下点网格分辨率 4000 m取卫星轨道距地面高度h 35621863 m则视角间隔δ x δ y a r c t a n ( 4000 35621863 ) ≈ 0.006433776838 ∘ (3) \delta x \delta yarctan(\frac{4000}{35621863})\approx0.006433776838^\circ\tag{3}δxδyarctan(356218634000​)≈0.006433776838∘(3)取地球在卫星视场中的最大视角 ±8.63°则总行、列数c e i l ( 2 × 8.63 ∘ δ x ) 2683 (4) ceil(\frac{2\times 8.63^\circ}{\delta x})2683\tag{4}ceil(δx2×8.63∘​)2683(4)行、列偏移i 0 j 0 2683 2 1341.5 (5) i_0j_0\frac{2683}{2}1341.5\tag{5}i0​j0​22683​1341.5(5)由于地球表面曲率远离星下点的网格间距将超过 4000 m。因此 (3) 或 (4) 是满足该分辨率最低要求。4 国家卫星气象数据中心采用的 4 km 分辨率网格国家卫星气象数据中心采用{ δ x ( 2 16 C F A C ) ∘ 0.006404292252 ∘ δ y ( 2 16 L F A C ) ∘ 0.006404292252 ∘ (6) \begin{equation} \left\{ \begin{aligned} \delta x(\frac{2^{16}}{CFAC})^\circ0.006404292252^\circ\\ \delta y(\frac{2^{16}}{LFAC})^\circ0.006404292252^\circ \end{aligned} \right. \end{equation}\tag{6}⎩⎨⎧​δxδy​(CFAC216​)∘0.006404292252∘(LFAC216​)∘0.006404292252∘​​(6)显然满足 (3) 。其中 CFAC 为列比例因子取 10233137。其倒数乘以 216为东西视角间隔。 LFAC 为行比例因子。其总行、列数为 2748亦满足 (4)。5 总结以上就是今天要讲的内容。本文在卫星视场中直观引出标称网格定义并给出 4 km 分辨率网格计算案例。尽管卫星数据以标称网格的格式储存然而实际成像时需要每个网格点的地理经纬度。在下一篇文章中将给出标称网格地理经纬度的计算方法。