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Python在FY-2G定量业务产品自动可视化中的应用

更新时间：2019-12-20 22:29:24 大小：2M 上传用户：songhuahua查看TA发布的资源 标签：python 下载积分：1分 评价赚积分 （如何评价?） 打赏 收藏 评论(0) 举报

资料介绍

利用Python语言实现了每日对CMACast下发的最新风云二号G星(FY-2G)云导风(AMV)和射出长波辐射(OLR)两个定量业务产品的实时自动解码和可视化出图,并与国家卫星气象中心下发的卫星天气应用平台(SWAP)的显示进行了对比。结果表明:两者显示一致。在显示所有AMV文件风矢量数据的前提下,本文可视化产品较目前版本SWAP的显示更为疏密均匀,没有出现重叠现象;Python出图自带的高洛德(Gouraud)明暗处理渲染方式则在对OLR格点产品可视化显示中提供了一种更为平滑,细腻的方法。利用本研究方法对风云二号卫星定量产品进行可视化具备自动化和视觉美观的特点,值得在基层气象部门业务中推广。


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气
象
科 技  
ꢀ
，
Ｖｏｌ．４６ Ｎｏ．１  
第
卷第  
期
１
４６  
ꢀ
ꢀ
年
月
２
Ｆｅｂ．２０１８  
２０１８  
ＭＥＴＥＯＲＯＬＯＧＩＣＡＬＳＣＩＥＮＣＥＡＮＤＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ  
ꢀ ꢀ ꢀ  
在
Ｐｔｈｏｎ ＦＹ２Ｇ  
－
定量业务产品自动可视化中的应用  
ｙ
高大伟 郁珍艳 姚益平 柳苗 陈练 李正泉  
ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ  
（ ，  
浙江省气候中心 杭州  
）
３１００１７  
（
）
云导风  
ＦＹ２Ｇ  
（ ）  
和射出长波辐  
ＡＭＶ  
摘要 利用  
ꢀ
语言实现了每日对  
下发的最新风云二号  
ＣＭＡＣａｓｔ  
星
Ｐｔｈｏｎ  
ｙ
Ｇ
－
（ ） ，  
两个定量业务产 品 的 实 时 自 动 解 码 和 可 视 化 出 图 并 与 国 家 卫 星 气 象 中 心 下 发 的 卫 星 天 气 应 用 平 台  
ＯＬＲ  
射
（ ） 。 ： 。  
的显示进行了对比 结果表明 两者显示一致 在显示所有  
ＳＷＡＰ  
，
文件风矢量数据的前提下 本文可视  
ＡＭＶ  
，
的显示更为疏密均匀 没有出现重叠现象  
；
（
出图自带的高洛德  
Ｇｏｕｒａｕｄ  
）
化产品较目前版本  
理渲染方式则在对  
明暗处  
ＳＷＡＰ  
Ｐｔｈｏｎ  
ｙ
， 。  
格点产品可视化显示中提供了一种更为平滑 细腻的方法 利用本研究方法对风云二号  
ＯＬＲ  
，
卫星定量产品进行可视化具备自动化和视觉美观的特点 值得在基层气象部门业务中推广  
。
；
ＦＹ２Ｇ Ｐｔｈｏｎ  
ｙ
； ； ； ；  
云导风 射出长波辐射 可视化 高洛德渲染  
关键词  
ꢀ
－
：
：
Ｐ４０９ ＤＯＩ １０．１９５１７ ．１６７１６３４５．２０１６０２９３  
ꢀ
／
：
文献标识码  
Ａ
中图分类号  
ꢀ
ｊ
－
的定量产品的实时快速自动解码和可视化图像产品  
引言  
，
输出 旨在更好地推广我国自主风云系列卫星定量  
，
近半个世纪以来 风云气象卫星产品已被广泛  
，
产品的应用服务 为风云卫星产品更接地气地融入  
、 、  
应用于天气和气候预报 自然环境灾害监测 农业等  
，
基层气象部门业务服务提供一种思路和借鉴 同时  
［］  
１
，
，
多个领域 为防灾减灾做出了巨大贡献  
但同时也  
必须看到 气象卫星数据产品 尤其是国产气象卫星  
数据产品的应用水平和产生效益还远远滞后于其它  
）。  
也有助于 这门优秀语言在气象行业领域的  
Ｐｔｈｏｎ  
ｙ
：
，
。
推广应用  
气象数据可视化及  
语言介绍  
Ｐｔｈｏｎ  
ｙ
１
ꢀ
（
、
常规气象资料 如站点 雷达等数据  
其中气象卫  
“ ”  
星业务资料数据 在哪里和如何用 已成为目前严重  
、
气象数据可视化和分析是从事气象科研 业务  
［］  
７
。
、 ，  
制约其在省 地市和县气象部门 尤其是基层气象台  
中两个重要的工作过程  
气象数据可视化在国内  
。
站技术人员在业务服务中使用的主要因素 许健民  
，
外已有大量研究 已经广泛应用于气象业务和科研  
［］  
１
： 、  
等人 指出 提高卫星观测仪器的研发水平 做好数  
，
中 一般是通过专业的图像处理软件或编程语言来  
、 、  
据预处理 处理 同化方面所涉及的基础理论研究工  
。
实现 常 见 的 画 图 语 言 如  
、 、  
ＧｒＡＤＳ Ｓｕｒｆｅｒ ＮＣＬ  
、
［
］
７１２  
。
－
，
作 从根本上提高数据应用的水平是当务之急  
。
，
制图效果优秀 但不支持  
和
等
ＩＤＬ  
Ｒ
ＡｒｃＧＩＳ  
、
省级气象部门作为上 下级气象业务部门之间  
，
卫 星 的 格 式 数 据 且  
ＡＷＸ  
国内  
和
ＡｒｃＧＩＳ  
ＦＹ２  
－
，
承上启下和紧密衔接单位 对国家下发业务指导产  
，
等为 大 型 商 业 软 件 通 常 价 格 不 菲  
；
ＩＤＬ  
ＭＩＣＡＰＳ  
、
品的本地检验 释用以及二次开发推广具有义不容  
，
气象业务软件平台中 目前的版本则未提  
和
ＳＷＡＰ  
。 ，  
辞的责任 因此 本单位借助近年来在国内外科学  
供后台可对风云卫星定量产品批量自动可视化出图  
；
ＧｒＡＤＳ  
，
功能相对有限 且画图过  
界日趋流行的开源编程语言  
在自动运维端  
功能的相关接口  
Ｐｔｈｏｎ  
ｙ
［］  
２
，
的强 大 优 势 实 现 了 对 本 地  
；
系 统  
中
程比较繁琐  
的主要功能是绘制诸如  
类
ＣＭＡＣａｓｔ  
Ｓｕｒｆｅｒ  
；
型离散点数据的等高线图  
ＮＣＬ  
ＸＹＺ  
［
３４  
）
］
－
（
ＡＭＶ  
静止卫星大气运动矢量  
和射出  
和
Ｒ
语言都是处  
ＦＹ２Ｇ  
－
［
５６  
）
］
－
（
ＯＬＲ  
、
理大气科学数据非常优秀 目前国内外流行的免费  
长波辐射  
这两个国内外公认质量比较好  
：／／  
ｗｗｗ．ｘｋ．ｎｅｔ．ｃｎ  
ｑ ｊ  
气象科技  
ｈｔｔ  
ｐ
（ ）  
和浙江省气象局科技计划项目  
２０１５Ｃ３３０５５  
（ ）  
共同资助  
２０１５ＺＤ０９  
浙江省科技厅公益技术研究社会发展项目  
：
作者简介 高大伟  
，
男
，
， ， ， ，  
年生 硕士 高级工程师 主要从事气象卫星产品开发及应用研究  
１９８２ Ｅｍａｉｌｄａｖｉｄａｏ８２ １６３．ｃｏｍ  
：
ｇ
＠
：
２０１６  
； ：  
定稿日期  
２０１７  
收稿日期  
年
月
日
年
月
日
１５  
５
１９  
６
气
象 科 技 第  
ꢀꢀ ꢀꢀ ꢀꢀ ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ  
卷
４６  
４４  
，
工具 相比前两者而言  
，
Ｐｔｈｏｎ  
ｙ
，
通用性更好 扩展程  
、 、  
行常规观测资料 天气雷达产品 国内外数值预报产  
， ，  
序包多 支持面向 对 象 编 程 数 组矩 阵 处理 能 力 强  
。
品以及卫星产品等的实时分发广播 其中  
云
ＦＹ２  
－
［
１５１６  
）
］
［］  
５
）
等定量  
－
，
大 尤其在网络运维和  
。
（
ＡＭＶ  
（
ＯＬＲ  
端优势明显  
导风  
和射出长波辐射  
Ｗｅｂ  
世纪  
９０  
，
年代诞生至今 因其  
语言自  
业务产品质量经评估已达到或接近国际同类产品先  
Ｐｔｈｏｎ  
ｙ
２０  
［
］
３６  
。
－
、 、  
具有开源免费 简单易学 扩展性和移植性强等诸多  
进水平  
，
特点 已逐渐成为 最 受 欢迎 的程 序 设计 语 言之 一  
。
、
产品具有覆盖范围广 时 空 密 度 大 等优  
ＡＭＶ  
：
，
， 、 、  
点 因此能有效弥补高山 海洋 沙漠和极地等地区  
的最大优势在于  
作为解释性脚本语言  
①
Ｐｔｈｏｎ  
ｙ
、
和
Ｃ Ｆｏｒｔｒａｎ ＶＢ  
，
等 省去了每次调试代码后  
，
：
常规观测信息不足 已有的研究表明  
ＡＭＶ  
相比  
能为数  
［
］
１７１８  
、
台风  
［
１９２３  
－
］
［
］
２４２５  
－
－
， ，  
的编译环节 因此可快速修改代码 这在日常数据运  
值预报  
和气候诊断分析  
等诸多  
；
；
方面提供大量有用观测资 料 而  
维管理业务等方面非常有优势  
提供了海  
大 小 主要 由  
Ｐｔｈｏｎ  
② ｙ  
ＯＬＲ  
（
量优秀扩展包和 库 如  
，
Ｎｕｍ Ｓｃｉ  
ｐｙ ｐｙ  
，
发射表面的温度决定 该资料基本上反映了观测地  
和
Ｍａｔｌｏｌｉｂ  
ｐ
） 、  
等 以对众多协议 工具和科学数据类型的接口直接  
，
区的云和晴空的天气气候状况 可以用它来分析旱  
［
］
２６２９  
。
－
， ，  
访问 不需要从底层进行开发 效率得以大大提高  
。
涝极端天气气候过程  
，
入门门槛低 对于没有学习过编程或非计算机专  
本文以 业 务 内 网 上 可 通 过  
获 得 的  
ＣＭＡＣａｓｔ  
③
，
业的初学者 往往只需要花上几天时间进行学习就  
，
星
格式  
和
定量产品为例  
ＦＹ２Ｇ ＡＷＸ  
ＡＭＶ ＯＬＲ  
在相关产品自动实时可视化  
Ｐｔｈｏｎ  
ｙ
－
［
］
１３  
。
可以写出非常实用的脚本 王清平 利用  
介绍并展示了  
Ｐｔｈｏｎ  
ｙ
，
对国家局自动站数据进行了解码 并利用  
。
的方法和效果  
ＭＩＣＡＰＳ  
［ ］  
１４  
。
数据接口实现了气象数据的显示 李显风等  
采
定量业务产品的  
语言可视化设计  
３ ＦＹ２Ｇ  
ꢀ －  
Ｐｔｈｏｎ  
ｙ
， ，  
语 言 多 线 程 和 多 脚 本 等 处 理 技 术 以  
用
Ｐｔｈｏｎ  
ｙ
，
数据接口访问方式 实现 了 对 多 家 常规 数  
关键技术  
３．１  
ꢀ
ＣＩＭＩＳＳ  
。
值模式产品的图形产品快速自动处理  
本研究采用  
语言进行  
定量业务  
Ｐｔｈｏｎ  
ｙ
ＦＹ２Ｇ  
－
，
产品自动可视化技术实现 其可视化处理流程如图  
卫星及定量业务产品  
２ ＦＹ２Ｇ  
ꢀ －  
， ：  
所示 关键技术如下 首先通过  
、
的
Ｐｔｈｏｎ ｓｔｒｕｃｔ  
ｙ
１
，
年底成功 发 射 为 目  
静止卫星于  
等库对  
离散场和  
格点场两种二  
ＯＬＲ  
ＦＹ２Ｇ  
－
２０１４  
ｎｕｍ  
ｐｙ  
ＡＭＶ  
格式数据进行读取 然后利用  
ｍａｔｌｏｔ  
ｐ
－
，
，
前在轨运行最新的风云静止业务卫星  
星上  
进制  
ＡＷＸ  
ＦＹ２Ｇ  
－
、
携带的扫描辐射计共有可见光 中波红外和水汽各  
、
ｌｉｂｂａｓｅｍａ  
／
画 图 地图 库 将 带 地 理 信息 的  
和
ＰＩＬ  
ｐ
， ， ，  
个 长波红外 个 共计 个通道 在充分继承之  
５
，
卫星数据投影到给定坐标系的地图上 从而将地图  
１
２
，
。
前
卫星技术基础上进行了多方面技术改进  
信息和卫星产品叠加显示生成最终的可视化产品  
ＦＹ２Ｆ  
－
、
可以在非汛期每小时 汛期每半小时获取覆盖地球  
以上功能全部以 脚本文件在后台通过搜索  
Ｐｔｈｏｎ  
ｙ
，
表面约三分之一的全圆盘图像 同时支持对任意区  
，
匹配数据定时自动执行 并以  
或
ＪＰＥＧ ＰＮＧ  
图像格  
。 ，  
间隔的高频次连续观测 目前 中国气象  
，
式输出 目前已通过内网映射和 方式实现全省  
ＦＴＰ  
域
６ｍｉｎ  
［］  
２
卫星广播系统 向国内外进  
。
业务人员实时共享  
局主要通过  
ＣＭＡＣａｓｔ  
图
基于  
的
Ｐｔｈｏｎ ＦＹ２Ｇ  
－
业务定量产品可视化处理流程  
１
ꢀ
ｙ

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