文档介绍：北京工业大学
硕士学位论文
气象卫星云图预报系统的研究
姓名:陶涛
申请学位级别:硕士
专业:计算机应用技术
指导教师:刘惠珍

摘要关键词气象卫星云图预报系统是能够准确、及时的发现并追踪类似像强对流云团进行预报的系统以避免强对流云团对飞行造成严重危害。此系统是利用静止气象卫星探测所得到的红外云图资料,用计算机图形学技术来研究强对流云团的识别和追踪。通过计算机对云图上每个相当于地面上几公里大小云块像素点的计算,发现云的细小特征。由此消除云的大小、云顶黑体温度的估计误差,改善对云团移动方向和速度估计的准确率,并可发现隐藏在大云团中的小的强中心,提高了对云图的分辨能力和预报精度。由描述强对流云团的特征量,应用图形识别和图形匹配技术对对流云团进行追踪。利用云团的识别与追踪找出的两个连续时次云图上云团间的一一对应关系,根据同一云团连续两小时的移动情况外推出云团下一小时或三小时或五小时的移动,并将此动态预测结果提供给管制和飞行部门使用,提早做好预防,尽量避开灾害天气对飞行的影响。在日常工作中此系统可提前几小时预报锋面过境时间、雷暴等强对流天气的到达和移出时间以及可为预告图的制作提供参考,并在全国范围内告知将起飞的机组航线上的天气情况。在国内航空气象服务领域完成的是首创性工作。图形识别;短时预报图形匹配;动态预测;卫星云图:
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第滦髀研究背景本课题研究的理论和实际意义开发本系统的目的是一方面使机组人员在飞机起飞前了解起飞站、降落站工作提供更加定量的参考信息,进一步提高航站天气预报的客观性和准确率。分辨率及最短半小时的时间分辨率、云顶亮度与云顶黑体温度都有定量对应关系随着计算机技术的飞速发展,气象探测手段不断增加。利用多种探测结果的合成、客观定量的分析计算已成为提高预报准确率的关键。首都机场目前已拥有如多普勒雷达、静止卫星接收系统、计算机网络系统等先进设备。如何在气象预报服务中充分利用现有设备,使其在保障航空安全上发挥更大的作用,是我们努力的方向。卫星云图因其直观性好是航空气象保障中不可替代的主要手段,但其提供的数据过于单一,为机组和航管人员提供的气象资料不够全面和时效性不够强。为进一步全面提高气象的服务水平,气象部门提供及时准确的较全面气象信恩,为此短时的云图气象预报系统的开发是必要的也是必须的。和航路上未来几小时天气情况,为航班提供安全保障服务;另一方面为同常预报以往预报天气主要依靠每隔小时一次的常规气象观测结果。由于它的时间分辨率低,远不能满足民航事业发展的需要。,这为我们提供了一种较短时预报的方法和可能。基于上述情况以及卫星气象学理论和计算机图形学基本理论,我们开发出有实际应用价值的气象卫星云图预报系统。此系统从航空气象服务的实际需要出发,全面应用新技术和新算法确保系统的安全性和可靠性。主要表现在系统中对于气象云图的图形处理提出区
本文的组织结构重心、特征面积、矩特征量以及恍巫疵杌孀拥忍卣髁俊S擅枋銮慷粤髟仆诺数值预报结果,最终可以实现对航空飞行危害大的锋面、台风、中尺度对流系统的预报。在日常工作中此系统可提前几小时预报锋面过境时间、雷暴等强对流天气的到达和移出时间;并可为气象预告图的制作提供参考;在全国范围内告知将终采用痵方案。由于可能用户很多,而且使用环境复杂,要求系统设计时必须对系统快速安装提供了条件。而且费用低廉。结果,完全可以满足本系统运行所需的数据。利用面向对象的程序设计,便于扩域平滑滤波和阈值剔除相结合的强对流云团过滤算法,对于过滤出的强对流云团应用图形处理提取出强对流云团的边界、边界初始点。强对流云团的描述包括其特征量,应用图形识别和图形匹配技术对对流云团进行追踪。利用云团的识别与追踪找出的两个连续时次云图上云团间的一一对应关系,根据同一云团连续两小时的移动情况外推出云团下一小时或三小时或五小时的移动,然后通过外推法及中云团移动的预报。多年来,卫星云图因其直观性好,深受机组和航管人员的欢迎,是航空气象保障中不可替代的主要手段。气象卫星云图预报系统在此基础上,针对航空气象服务特点,拓展了如云团信息显示、云团移动预报、叠加客观分析及数值预报结果等综合性强准确性高的内容,大大提高了现有云图的利用率。气象卫星云图预报系统通过计算机对云图上每个相当于地面上几公里大小云块像素点的计算,能发现云快的细小特征,改善对云团移动方向和速度估计的准确率,并可发现隐藏在大云团中的小的强中心,提高了对云图的分辨能力。此系统可在无人干预的情况下每小时根据前一时次的云图对云团的移动方向速度做出较客观准确及时起飞的机组航线上的天气情况。为国内航空气象服务的首创性工作。此系统采