静止气象卫星快速区域云图二维傅立叶相位分析法导风的数值模拟及理论研究

静止气象卫星快速区域云图二维傅立叶相位分析法导风的数值模拟及理论研究

孙林[1]2003年在《静止气象卫星快速区域云图二维傅立叶相位分析法导风的数值模拟及理论研究》文中提出本文分叁个部分。第一部分,给出一维傅立叶相位法导风的理论及其平移假设所带来的误差。对于高时间分辨率的云图序列,使用传统的相关法导风时,产生“亚像素尺度位移”问题,导风效果很差。使用傅立叶相位分析法,对示踪云进行频域波谱分析,由谐波的相位变化计算波速,继而得出风速,能够避免“亚像素尺度位移”问题,提高导风的精确度。一维傅立叶相位法基于一维平移假设,而实际上风既有水平方向的速度又有垂直方向的速度,即一维平移假设不能满足,文中指出一维傅立叶相位法导风中由于一维平移假设所带来的误差。 第二部分,提出二维傅立叶相位法导风技术。用二维傅立叶相位分析法导风,同时计算水平和垂直方向的风速,能够避免一维傅立叶相位法导风中一维平移假设带来的误差,文中介绍了二维傅立叶相位法导风的基本理论和风速计算方法,并给出二维傅立叶导风技术的数值实验。 第叁部分,对一维傅立叶相位法导风和二维傅立叶相位法导风进行了比较,分析了两种导风方法存在的问题及解决的途径。

李峰[2]2008年在《可视化的TCFM导风系统研发及其应用初步研究》文中研究指明目前业务中使用的导风方法主要是最大相关系数法,其导风原理是在时间间隔30分钟或1小时的两张或叁张静止卫星云图上通过追踪云的移动来估计风。对于1分钟间隔的云图导风,使用相关法会产生“亚像素尺度问题”,而采用傅立叶相位分析法能够避免这一问题,傅氏法能获得云块位移小于1个像素单位的风矢量信息,还能给出速度谱和方差。实际云块的运动既含有整数倍像素位移也含有亚像素位移,为提高示踪云追踪精度,TCFM(Tracking cloud withcombined Fourier phase analysis and Maximum correlation)导风技术把最大相关法和傅立叶相位分析法相结合来进行导风。本文主要基于云导风使用的最大相关法和TCFM法(傅立叶相位分析法和最大相关法相结合)两方法的原理,开发了利用FY一2C静止气象卫星30min间隔卫星云图资料获得云迹风的可视化导风实验系统。利用该系统处理2005年夏季麦莎、卡努、龙王等3个台风期间的卫星云图,对得到的云迹风进行台风路径反演分析。结果表明,TCFM导风方法得到的结果优于最大相关法。

朱平[3]2007年在《TCFM技术及其在云导风中的应用研究》文中研究表明目前卫星测风的主要手段是用时间间隔较短的两张或叁张静止卫星云图上云的移动来估计风。处理30分钟或1小时间隔的云图导风常用最大相关匹配法(简称相关法),对于1分钟间隔的云图导风,使用相关法会产生“亚像素尺度问题”,而采用傅立叶相位分析法(文中简称傅氏法)能够避免这一问题,傅氏法能获得云块位移小于1个像素单位的风矢量信息。在云块的实际运动中既含有整数倍位移也含有亚像素位移,为提高示踪云追踪精度,本文提出新的导风技术TCFM(Tracking cloud with combined Fourier phase analysis and Maximum correlation),即将最大相关法和傅立叶相位分析法相结合来进行云导风。本文主要介绍了TCFM概念和计算方法、示踪云高度指定的新方法、风场质量控制、模拟实验、TCFM技术应用于GOES和FY2C卫星云图的导风个例分析、TCFM与其他方法导风的对比分析及适用范围等。结果表明,用TCFM技术导风要优于传统的最大相关法,在云迹风场计算中更具有实际应用价值。

张红[4]2004年在《二维傅立叶相位导风技术的研究》文中认为本文由六章组成,第一章介绍云导风技术的研究进展和傅立叶导风技术的研究意义;第二章以波动理论和傅立叶变换为基础,对一维傅立叶相位导风技术进行理论推导和误差分析;第叁章基于一维傅立叶相位法导风,给出二维傅立叶相位法导风的理论分析,并对该算法进行了改进,加入了快速傅立叶算法。模拟模块内各点的速度线性变化时,得到空间域平均速度以及频率域以振幅为权重的平均速度,分析了空间域平均速度和频率域以振幅为权重的平均速度的关系,并揭示空间域的平均速度的标准差σ_x和频率域的振幅为权重的平均速度的标准差σ_v的意义,以及它们之间的关系;第四章介绍了云迹风系统的高度指定以及风矢高度的划分,并根据风场连续性原理,介绍了高度调整法的质量控制;第五章介绍导风系统的流程,选择了叁个时刻的IR云图,分别用一维傅立叶相位法、二维傅立叶相位法和快速傅立叶算法计算一个风场个例,并对所得风场进行质量控制,并给出风场图;第六章进行研究总结,指出不足和有待于进一步研究之处。

张乐坚[5]2006年在《示踪云的二维傅立叶相位分析及其特征研究》文中指出采用传统的最大相关系数方法在间隔1分钟的卫星云图序列上计算示踪云的位移时会产生“亚像素尺度位移”问题。傅立叶相位分析方法能够避免这个问题,而且它不仅能够给出风矢量,还能给出速度谱和方差。 但是,二维傅立叶相位差图含有噪声,噪声会影响位移计算值的精度。本文给出了消除噪声的滤波方法(图像增强和图像的恢复和重建)。此外,还将快速傅立叶变换方法引入二维傅立叶相位导风来提高运算速度。 本文由六章组成,第一章介绍了云导风技术的研究意义和国内外进展,接着叙述了本文的研究目的和研究内容。第二章和第叁章以波动理论和傅立叶变换为基础,分别简介了一维和二维傅立叶相位分析法的基本理论。第四章介绍了二维傅立叶相位差图噪声产生的原因,噪声消除方法的基本理论以及各种方法在云导风中的应用。选择了叁幅一分钟时间间隔的IR云图,在采用二维傅立叶相位分析方法中,对相位差图再使用各种噪声消除方法后导出风场。第五章介绍了傅立叶变换的几种快速算法。第六章总结全文,并指出不足和进一步研究之处。

参考文献:

[1]. 静止气象卫星快速区域云图二维傅立叶相位分析法导风的数值模拟及理论研究[D]. 孙林. 南京气象学院. 2003

[2]. 可视化的TCFM导风系统研发及其应用初步研究[D]. 李峰. 南京信息工程大学. 2008

[3]. TCFM技术及其在云导风中的应用研究[D]. 朱平. 南京信息工程大学. 2007

[4]. 二维傅立叶相位导风技术的研究[D]. 张红. 南京气象学院. 2004

[5]. 示踪云的二维傅立叶相位分析及其特征研究[D]. 张乐坚. 南京信息工程大学. 2006

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静止气象卫星快速区域云图二维傅立叶相位分析法导风的数值模拟及理论研究
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