CN106991710A - 静止气象卫星云图网格点自动纠错方法 - Google Patents

Abstract

为了提高展宽云图的可用性，须对展宽云图网格点坐标错误进行订正。本发明公开了一种静止气象卫星云图网格点自动纠错方法，与周围网格点坐标比较法或与基值比较法找出错误的网格点坐标，再用内插法进行订正。提高了展宽云图的质量，该方法适用于气象系统卫星云图的显示。

Description

静止气象卫星云图网格点自动纠错方法

技术领域

本发明涉及卫星云图显示技术领域，具体是一种静止气象卫星云图网格点自动纠错方法。

背景技术

由于气象卫星(超期服役、信号发生器减弱等)、太空环境(太阳风、磁暴等)、天气因素(强闪电等)和接收设备(老化、灵敏度不够)等因素，使得接收的展宽云图有时会出现定位网格点坐标数据错误，造成兰勃特投影云图出现大斑点，影响卫星云图的质量，无法正确获取云图信息。中国气象局下发的卫星云图出现定位异常或者大块黑斑，目前还没有人开展相关研究解决这一难题。本发明提出的自动纠错订正方法可以很好地解决这个问题。

发明内容

有鉴于此，本发明利用计算机检查静止卫星云图的网格点坐标错误，并提出了一种订正这些错误的方法，提高了展宽云图的质量。卫星云图通常采用25*25网格来进行定位，它的处理效果很大程度上取决于网格点的纠错水平。对展宽云图网格点坐标错误用周边点的比较法判定后进行一定的订正，图像的质量发生了根本性的变化，可以实现整个卫星云图的完美展现，没有黑斑、断点，云图展示连续准确，为使用人员提供有效的云图效果。该方法适用于气象系统卫星云图的显示。

为了实现上述目的本发明采用的技术方案如下：静止气象卫星云图网格点自动纠错方法，包括以下步骤：

读取圆盘云图并显示，在圆盘云图上设定定位网格点坐标；

找出错误的网格点坐标：将每一个网格点坐标与周围网格点进行比较，若周围网格点的平均值与待定网格点的差在给定范围内，则记该待定网格点为正确，否则记该待定网格点为错误；

采用二次曲线内插法对错误网格点进行订正；

将订正后的圆盘云图进行兰勃特投影，将该兰勃特投影云图与前后时刻的兰勃特投影云图动画检查订正是否正确，如果有变形，再次进行差错订正。

在上述方案中，所述错误网格点坐标的查找过程中，对定位网格点坐标X方向的值进行X方向比较查错，Y方向的值进行Y方向比较查错。所述找出错误的网格点坐标的方法为：

对X方向的定位网格点坐标Gridx(i,j),i和j分别表示X方向和Y方向的定位网格点坐标值；i和j取值范围可以是1,2，…，25。用下式查错：

式中Nx、Ny分别为定位网格点坐标X、Y方向的坐标点数，Ex为定位点坐标X方向正确的最大值；如果(1)式成立，则定位点坐标的X方向(i-1,j)、(i,j)和(i+1,j)三个点记错一次；如一个坐标点有3次被记错，则认为该点X方向的坐标值有错；

对Y方向的定位网格点坐标Gridy(i,j),用下式查错：

式中Ey为定位点坐标Y方向正确的最大值；如果(2)式成立，则定位点坐标的Y方向(i,j-1)、(i,j)和(i,j+1)三个点各记错一次；如一个坐标点有3次被记错，则认为该点Y方向的坐标值有错。

具体地，所述二次曲线内插法包括以下步骤：

对于需要订正的坐标点(i,j)，X方向上的订正如下：

(3)式用于左边网格点坐标数据无错的订正；如左边网格点坐标有错或不在给定范围内，按以下进行订正：

(4)式用于右边网格点坐标数据无错的订正；如右边网格点坐标有错或不在给定范围内，按以下进行订正：

(5)式用于上边网格点坐标数据无错的订正；如上边网格点坐标有错或不在给定范围内，按以下进行订正：

下边网格点坐标有错或不在给定范围内，不订正；

对Y方向上的订正如下：

(7)式用于上边网格点坐标数据无错的订正；如上边网格点坐标有错或不在给定范围内，按以下进行订正：

(8)式用于下边网格点坐标数据无错的订正；如下边网格点坐标有错或不在给定范围内，按以下进行订正：

(9)式用于左边网格点坐标数据无错的订正；如左边网格点坐标有错或不在给定范围内，按以下进行订正：

右边网格点坐标数据有错或不在给定范围内，不订正。

附图说明

图1为第一种订正效果图；

图2为第二种订正效果图。

具体实施方式

静止气象卫星云图网格点自动纠错方法主要包括：首先用与周围网格点坐标比较法或与基值比较法找出错误的网格点坐标，再用内插法进行订正。

(一)查错方法

此方法是根据卫星扫描仪对地球扫描时是自西向东扫描，自北向南位移这个特点，对定位网格点坐标X方向的值进行X方向比较查错，Y方向的值进行Y方向比较查错。对每一个网格点坐标与周围网格点进行比较，周围网格点的平均值与此网格点的差在给定范围的为正确，否则可认为有错。具体算法：

对X方向的定位网格点坐标Gridx(i,j),用下式查错：

式中Nx、Ny分别为定位网格点坐标X、Y方向的坐标点数，Ex为定位点坐标X方向正确的最大值，i、j＝1,2，…，25。如果(1)式成立，则定位点坐标的X方向(i-1,j)、(i,j)和(i+1,j)三个点记错一次。如一个坐标点有3次被记错，则认为该点X方向的坐标值有错。

同理，对Y方向的定位网格点坐标Gridy(i,j),用下式查错：

式中Ey为定位点坐标y方向正确的最大值。如果(2)式成立，则定位点坐标的Y方向(i,j-1)、(i,j)和(i,j+1)三个点各记错一次。如一个坐标点有3次被记错，则认为该点Y方向的坐标值有错。

经过实验，X方向正确的最大值Ex取10，Y方向的Ey取7(本实施例中所述的给定范围也即该Ex，Ey范围内)，能有效确定网格点是否正确。

(二)订正方法

由于圆盘云图的不同位置，分辨率是不一样的，星下点最高，边缘最低。采用线性内插法订正网格点错误误差较大，这里采用二次曲线内插法。

如果坐标点(i,j)需要订正，对X方向：

(3)式用于左边网格点坐标数据无错。如有错或不在给定范围内，用:

(4)式用于右边网格点坐标数据无错。如有错或不在给定范围内，用:

(5)式用于上边网格点坐标数据无错。如有错或不在给定范围内，用:

下边网格点坐标数据有错或不在给定范围内，不订正。

对Y方向：

(7)式用于上边网格点坐标数据无错。如有错或不在给定范围内，用:

(8)式用于下边网格点坐标数据无错。如有错或不在给定范围内，用:

(9)式用于左边网格点坐标数据无错。如有错或不在给定范围内，用:

右边网格点坐标数据有错或不在给定范围内，不订正。

云图的处理效果很大程度上取决于网格点的纠错水平。对展宽云图网格点坐标错误用周边点的比较法判定后进行一定的订正，图像的质量发生了根本性的变化。图1和图2是两种网格点错误订正前后的典型效果比较：

(1)图1是订正效果最好的情况。这是由于出现的错误的网格点较少且不集中。

(2)图2是订正效果较好的情况。这是由于错误的网格点比较集中，可通过手工订正的方法来纠正。

当定位网格点坐标错误较多时，可手工进行订正。其方法是将大圆盘云图显示并套上定位网格点坐标(经过计算机订正的或未订正的)，人工观察哪些定位网格点坐标不正确，不正确定位网格点坐标用鼠标挪动进行订正。再进行兰勃特投影，与前后时刻的云图动画检查订正是否正确。如果有变形，再次订正。

Claims (4)

1.静止气象卫星云图网格点自动纠错方法，包括以下步骤：

读取圆盘云图并显示，在圆盘云图上设定定位网格点坐标；

找出错误的网格点坐标：将每一个网格点坐标与周围网格点进行比较，若周围网格点的平均值与待定网格点的差在给定范围内，则记该待定网格点为正确，否则记该待定网格点为错误；

采用二次曲线内插法对错误网格点进行订正；

将订正后的圆盘云图进行兰勃特投影，与前后时刻的兰勃特投影云图动画检查订正是否正确，如果有变形，再次进行订正。

2.根据权利要求1所述静止气象卫星云图网格点自动纠错方法，其特征在于：所述错误网格点坐标的查找过程中，对定位网格点坐标X方向的值进行X方向比较查错，Y方向的值进行Y方向比较查错。

3.根据权利要求1或2所述静止气象卫星云图网格点自动纠错方法，其特征在于：所述找出错误的网格点坐标的方法为：

对X方向的定位网格点坐标Gridx(i,j),用下式查错：

$\begin{array}{c}|2Gridx(i,j)-Gridx(i-1,j)-Gridx(i+1,j)|>Ex\\ i=2,\mathrm{...}Nx-1,j=1,...Ny\end{array}---\left(1\right)$

式中Nx、Ny分别为定位网格点坐标X、Y方向的坐标点数，Ex为定位点坐标X方向正确的最大值；如果(1)式成立，则定位点坐标的X方向(i-1,j)、(i,j)和(i+1,j)三个点记错一次；如一个坐标点有3次被记错，则认为该点X方向的坐标值有错；

对Y方向的定位网格点坐标Gridy(i,j),用下式查错：

$\begin{array}{c}|2Gridy(i,j)-Gridy(i,j-1)-Gridy(i,j+1)|>Ey\\ i=1,\mathrm{...}Nx,j=2,...Ny-1\end{array}---\left(2\right)$

式中Ey为定位点坐标Y方向正确的最大值；如果(2)式成立，则定位点坐标的Y方向(i,j-1)、(i,j)和(i,j+1)三个点各记错一次；如一个坐标点有3次被记错，则认为该点Y方向的坐标值有错。

4.根据权利要求3所述静止气象卫星云图网格点自动纠错方法，其特征在于：所述二次曲线内插法包括以下步骤：

对于需要订正的坐标点(i,j)，X方向上的订正如下：

$\begin{array}{c}Gridx(i,j)=Gridx(i-1,j)+\[Gridx(i+1,j)-Gridx(i-2,j)\]/3\\ \begin{array}{cc}i=3,\mathrm{...},Nx-1& j=1,...,Ny\end{array}\end{array}---\left(3\right)$

(3)式用于左边网格点坐标数据无错的订正；如左边网格点坐标有错或不在给定范围内，按以下进行订正：

$\begin{array}{c}Gridx(i,j)=Gridx(i+1,j)-\[Gridx(i+2,j)-Gridx(i-1,j)\]/3\\ \begin{array}{cc}i=2,\mathrm{...},Nx-2& j=1,...,Ny\end{array}\end{array}---\left(4\right)$

(4)式用于右边网格点坐标数据无错的订正；如右边网格点坐标有错或不在给定范围内，按以下进行订正：

$\begin{array}{c}Gridx(i,j)=Gridx(i,j-1)+\[Gridx(i,j+1)-Gridx(i,j-2)\]/3\\ \begin{array}{cc}i=1,\mathrm{...},Nx& j=3,...,Ny-2\end{array}\end{array}---\left(5\right)$

(5)式用于上边网格点坐标数据无错的订正；如上边网格点坐标有错或不在给定范围内，按以下进行订正：

$\begin{array}{c}Gridx(i,j)=Gridx(i,j+1)-\[Gridx(i,j+2)-Gridx(i,j-1)\]/3\\ \begin{array}{cc}i=1,\mathrm{...},Nx& j=1,...,Ny-1\end{array}\end{array}---\left(6\right)$

下边网格点坐标有错或不在给定范围内，不订正；

对Y方向上的订正如下：

$\begin{array}{c}Gridx(i,j)=Gridx(i,j-1)+\[Gridx(i,j+1)-Gridy(i,j-2)\]/3\\ \begin{array}{cc}i=1,\mathrm{...},Nx& j=3,...,Ny-2\end{array}\end{array}---\left(7\right)$

(7)式用于上边网格点坐标数据无错的订正；如上边网格点坐标有错或不在给定范围内，按以下进行订正：

$\begin{array}{c}Gridy(i,j)=Gridy(i,j+1)-\[Grid(i,j+2)-Gridy(i,j-1)\]/3\\ \begin{array}{cc}i=1,\mathrm{...},Nx& j=2,...,Ny-1\end{array}\end{array}---\left(8\right)$

(8)式用于下边网格点坐标数据无错的订正；如下边网格点坐标有错或不在给定范围内，按以下进行订正：

$\begin{array}{c}Gridy(i,j)=Gridy(i-1,j)+\[Gridy(i+1,j)-Gridy(i-2,j)\]/3\\ \begin{array}{cc}i=3,\mathrm{...},Nx-1& j=1,...,Ny\end{array}\end{array}---\left(9\right)$

(9)式用于左边网格点坐标数据无错的订正；如左边网格点坐标有错或不在给定范围内，按以下进行订正：

$\begin{array}{c}Gridy(i,j)=Gridy(i+1,j)-\[Gridy(i+2,j)-Gridy(i-1,j)\]/3\\ \begin{array}{cc}i=2,\mathrm{...},Nx-2& j=1,...,Ny\end{array}\end{array}---\left(10\right)$

右边网格点坐标数据有错或不在给定范围内，不订正。