FY3卫星DVBS广播分发资料数据格式.docx

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FY3卫星DVBS广播分发资料数据格式

FY-3卫星DVB-S广播分发资料

数据格式

中国气象局国家卫星气象中心

2008年12月

前言

为充分发挥FY-3A卫星的作用与应用效益，按照中国气象局监测网络司要求，国家卫星气象中心将FY-3A卫星资料发送到国家气象信息中心，并由国家气象信息中心通过DVB-S广播系统对全国气象部门广播分发FY-3A卫星资料。

由于国家气象信息中心每天提供给FY-3A卫星资料的广播总量为4GB，不能满足FY-3A卫星资料的广播总量要求，因此，根据DVB-S数据广播目前实际分发能力，在原分发技术方案的基础上，提出FY-3A星第一阶段产品分发方式。

具体方式如下：

（1）DVB-S广播分发资料为中国及周边地区高时效一级产品

（2）数据包括：

VIRRHRPTL1数据、MERSIMPTL1数据（250M）、MERSIMPTL1数据（1公里）、MWTSHRPTL1数据、MWHSHRPTL1数据。

（3）每天仅传送

（2）中仪器（即卫星直接广播的HRPT数据）白天（降轨）数据资料。

（4）原则为每弧段数据接收完毕后即时处理，即时发送。

（5）每天总数据量控制在4GB以下。

具体优先级如下：

每日VIRR、MWTS、MWHS仪器数据保证分发；其余传输余量用于尽可能多地传送MERSI的1公里和250M分辨率5分钟块的数据；如当天数据未能广播完，递延到次日发送，直到把一日全国数据全部传输完毕后，再发送新一天的数据。

按照新的广播分发技术方案，特制定第一阶段广播分发资料的数据格式。

随着资料的增加，继续修改增加本数据格式。

联系方式：

国家卫星气象中心数据服务室咸迪68409978

Xiandi@

孙安来68407408

Sunal@

编者

第1章概述

1.1FY-3A卫星简况

风云三号A气象卫星（简称FY-3A）是我国的第二代太阳同步极轨气象卫星。

风云三号气象卫星将实现全球、全天候、多光谱、三维、定量对地观测。

风云三号星发射总质量为2450kg，发射尺寸：

4.38m×2m×2m，卫星长期功耗1130W。

卫星本体由服务舱、推进舱与有效载荷舱组成。

服务舱采用中心承力筒和隔板结构，主要安装电源、测控、数管及姿轨控分系统的部件和设备、推进舱采用中心承筒和隔板结构，主要安装推进系统设备以及蓄电池组和放电调节器。

有效载荷舱隔板和构架结构，主要安装探测仪器的探测头部，舱内主要安装探测仪器的电子设备等。

风云三号A卫星有十一台遥感探测仪器。

遥感数据通过两个实时传输信道（HRPT和MPT）和一个延时传输信道（DPT）进行传输。

风云三号A卫星设计寿命为3年。

1.2主要技术指标

1.2.1卫星轨道

⑴轨道类型：

近极地太阳同步轨道

⑵轨道标称高度：

831公里

⑶轨道倾角：

98.81°

⑷入轨精度：

半长轴偏差：

|Δa|≤5公里

轨道倾角偏差：

|Δi|≤0.1°

轨道偏心率≤0.003

⑸标称轨道回归周期为5.79天

⑹轨道保持偏心率：

≤0.00013

⑺交点地方时漂移：

2年小于15分钟

⑻卫星发射窗口：

降交点地方时10:

05

1.2.2卫星姿态

⑴姿态稳定方式：

三轴稳定

⑵三轴指向精度：

≤0.3°

⑶三轴测量精度：

≤0.05°

⑷三轴姿态稳定度：

≤4×10-3°/s

1.2.3太阳帆板对日定向跟踪

1.2.4星上记时

⑴记时方式：

J2000日计数和日毫秒计数

⑵记时单位：

1毫秒

⑶时间精度（星地总精度）:

小于20毫秒

1.2.5遥感探测仪器

⑴可见光红外扫描辐射计

⑵红外分光计

⑶微波温度计

⑷微波湿度计

⑸中分辨率光谱成像仪

⑹微波成像仪

⑺紫外臭氧垂直探测仪

⑻紫外臭氧总量探测仪

⑼地球辐射探测仪

⑽太阳辐射监测仪

⑾空间环境监测器

仪器主要性能指标见表1-1。

表1-1风云三号A星遥感仪器主要性能

名称

性能参数

探测目的

扫描辐射计

（VIRR）

光谱范围0.43～12.5μm

通道数10

扫描范围±55.4°

地面分辨率1.1Km

可见光近红外定标精度5%-10%

红外定标精度1K（270K）

数据量化10比特

云图、植被、泥沙、卷云及云相态、雪、冰、地表温度、海表温度、水汽总量。

红外分光计

（IRAS）

光谱范围0.69～15.0μm

通道数26

扫描范围±49.5°

地面分辨率17Km

量化等级13比特

可见光定标精度5%-9%

红外定标精度1K（270K）

大气温、湿度廓线、

O3总含量、CO2浓度、

气溶胶、云参数等。

微波温/湿度

辐射计

（MWTS/MWHS）

频段范围50～183GHz

通道数9

扫描范围±48.6°

地面分辨率15～75Km

MWTS/量化等级13比特

定标精度1.2K（不含NE△T）

NE△T为0.4-0.55K。

MWHS/量化等级14比特

定标精度1.5K（不含NE△T）

NE△T为1.1-1.2K

大气温度廓线、水汽、降水、云中含水量、表面特征等。

中分辨率光谱

成像仪

（MERSI）

频段范围0.40～12.5μm

通道数20

扫描范围±55.4°

地面分辨率0.25～1Km

量化等级12比特

可见近红外定标精度5%-10%

红外定标精度1K（270K）

海洋水色、气溶胶、水汽总量、云特性、植被、地面特征、表面温度、冰雪等。

微波成像仪

（MWRI）

频段范围10～150GHz

通道数12

扫描范围±55.4°

地面分辨率15～85Km

数据量化12比特

定标精度1-2.8K

雨率、云含水量、水汽总量、土壤湿度、海冰、海温、冰雪覆盖等。

地球辐射探测仪太阳辐射监测仪

（ERM/SIM）

ERM：

光谱范围0.2～50μm，0.2～3.8μm

通道数22

扫描范围±50°（窄视场）

灵敏度0.4Wm-2·sr-1

定标精度1%（0.2～3.8μm）0.8%（0.2～50μm）

二年长期稳定度＜1%。

SIM：

太阳辐射测量：

光谱范围0.2～50μm

灵敏度0.2Wm-2

量化等级16比特

定标精度0.5%

2年长期稳定度＜0.02%

地球辐射总量

太阳辐射照度、地球辐射亮度、地球辐射收支。

紫外臭氧垂直/总量探测仪

（SBUS/TOU）

光谱范围0.16～0.40.3～0.36μm

通道数126

扫描范围±56°

杂散光10-610-9

SBUS/量化等级16比特

辐亮度、辐照度相对定标精度3%（160～250nm，2%（250～400nm）

漫反射板定标精度3%。

TOU/量化等级12比特

辐射度、辐照度相对定标精度2%

O3垂直分布

O3总含量

空间环境监测器

（SEM）

测量空间重离子、高能质子、中高能电子、辐射剂量；监测卫星表面电位与单离子翻转等。

卫星正常运行和故障分析所需空间环境参数。

第2章术语和缩略语

本文档中常用的缩略语如下表所示。

其中，产品的缩略语将用于相关软件成分的命名与标识。

表2-1缩略语表——风云三号应用系统工程技术系统名称

中文

英文

缩写

数据接收系统

DataAqurizationSystem

DAS

运行控制系统

Operation&ControlSystem

OCS

数据预处理系统

DataPreProcessingSystem

DP2S

产品生成系统

ProductsGenerationSystem

PGS

监测分析服务系统

Analysis&ServiceSystem

ASS

产品质量检验系统

QualityControlSystem

QCS

计算机及网络系统

Computer&NetworkSystem

CNS

数据存档与检索服务系统

Archival&RetrievalServiceSystem

ARS2

应用示范系统

UsersDemonstrationSystem

UDS

仿真与技术支持系统

Simulation&TechniqueSupportSystem

STS2

有效载荷飞机实验系统

PayLoadAirplaneSystem

PAS

表2-2缩略语表——风云三号遥感仪器名称

中文

英文

缩写

扫描辐射计

VisibleandInfraRedRadiometer

VIRR

红外分光计

InfraRedAtmosphericSounder

IRAS

中分辨率光谱成像仪

MediumResolutionSpectralImager

MERSI

微波温度计

MicroWaveTemperatureSounder

MWTS

微波湿度计

MicroWaveHumiditySounder

MWHS

微波成像仪

MicroWaveRadiationImager

MWRI

地球辐射探测仪

EarthRadiationMeasurement

ERM

太阳辐射监测仪

SolarIrradiationMonitor

SIM

紫外臭氧总量探测仪

TotalOzoneUnit

TOU

紫外臭氧垂直探测仪

SolarBackscatterUltravioletSounder

SBUS

空间环境监测器

SpaceEnvironmentMonitor

SEM

表2-3缩略语表——数据及产品名称

英文

中文

缩略

MEdiumresolutionSpectralPictureTransmission

风云三号中分辨图像传输

MPT

HighResolutionPictureTransmission

风云三号高分辨图像传输

HRPT

DelayedPictureTransmission

风云三号延时图像传输

DPT

OrbitalElements

轨道根数

ORB

SatelliteOrbitDecision

卫星轨道计算

SOD

CALibrationParameters

定标参数

CAL

CLoudDetection

云检测结果

CLD

SEGmentClusterDataset

段气候数据集

SEG

CLoudClassification

云分类结果

CLC

CloudAnalysis

云分析参数

CLA

CloudTotalAmount

云总量

CTA

AtmosphericMotionVectors

大气运动矢量

AMV

PRecipitationEstimation

降水估计

PRE

PRecipitationIndex

降水指数

PRI

TemperatureBlackbodyEquivalent

相当黑体温度

TBB

OutgoingLongwaveRadiation

出射长波辐射

OLR

HumidityProFilederivedfromCloudAnalysis

用云分析出的湿度廓线

HPF

TotalPrecipitationWaterforClearSky

晴空大气可降水

TPW

UpperTroposphereHumidity

对流层上部湿度

UTH

FOGDetection

浓雾自动分析

FOG

ProductsfromEnergyWaterBalanceSystem

能量水份平衡系统

EWB

SeaSurfaceTemperature

海表温度

SST

SeaICE

海冰

ICE

DuSTStormMonitoring

沙尘监测产品

DST

FLooDMonitoring

水情监测产品

FLD

FIReMonitoring

火情监测产品

FIR

SoilMoisture

地表土壤含水量

SOL

TropicalCycloneLocation&IntensityInformation

热带气旋卫星定位

TCL

ImageMOSaic

拼图

MOS

SNoWCover

积雪

SNW

SurfaceSolarIrradiance

地面入射太阳辐射

SSI

NormalizedDerivedVegetationIndex

归一化植被指数

NVI

SatelliteandGroundEquipmentSTatUs

卫星和地面设备工况

STU

ImageAcquisitionSystem

图像获取系统

IAS

ISCCPDataSet

ISCCP数据集

IDS

CodedTelemetry

编码遥测

TMC

AnalogTelemetry

模拟遥测

TMA

SensorAlignmentParameters

图像通道配准参数

SAP

ProductCustomizedTailor

产品定制处理

PCT

ProductPersonationProcessing

产品替代处理

PPP

TelemetryandTele-Command

遥测和遥控

TTC

表2-4缩略语表——数据及产品格式

英文

中文

缩写

AdvancedWeather-satelliteeXchangeformat

9210分发及PGS中间数据集数据格式（V2.0）

AWX

HierarchicalDataFormat

分层数据格式（V5.1.4）

HDF

JointPictureExpertGroup

联合压缩文件格式

JPG

BitMappingPicture

位图格式

BMP

第3章HDF说明

3.1HDF简介

HDF（HierarchicalDataFormat）是用于存储和分发科学数据的一种自我描述、多对象文件格式。

HDF是由美国国家超级计算应用中心（NCSA）创建的，以满足不同群体的科学家在不同工程工程领域之需要。

HDF被设计为：

✧自述性：

对于一个HDF文件里的每一个数据对象，有关于该数据的综合信息（元数据）。

在没有任何外部信息的情况下，HDF允许应用程序解释HDF文件的结构和内容。

✧通用性：

许多数据类型都可以被嵌入在一个HDF文件里。

例如，通过使用合适的HDF数据结构，符号、数字和图形数据可以同时存储在一个HDF文件里。

✧灵活性：

HDF允许用户把相关的数据对象组合在一起，放到一个分层结构中，向数据对象添加描述和标签。

它还允许用户把科学数据放到多个HDF文件里。

✧扩展性：

HDF极易容纳将来新增加的数据模式，容易与其他规范格式兼容。

✧跨平台性：

HDF是一个与平台无关的文件格式。

HDF文件无需任何转换就可以在不同平台上使用。

HDF是存储科学数据的容器，能够存储图像、多维数组、表格等，强调存储和I/O效率。

HDF在国际科学界和产业界得到广泛支持。

HDF是一个开放式的数据格式，针对不断出现的新应用，HDF也在不断的升级。

HDF新的版本支持网络化环境下的资料服务应用需求，目前已经有大量基于Internet的HDF数据文件发布和应用程序（如JVH等）。

更重要的是，这种升级与应用软件的编制是无关的，保证了程序和数据的向上兼容性。

3.2HDF库介绍

NCSA提供了各类UNIX平台、Windows平台的HDF库。

并且提供的语言接口有FORTRAN和C语言，也有用于Java程序员访问HDF文件的JavaHDF接口程序。

3.3HDF的6种基本数据类型

HDF提供6种基本数据类型：

光栅图像（RasterImage），调色板（Palette），科学数据集（ScientificDataSet），注解（Annotation），虚拟数据（Vdata）和虚拟组（Vgroup）。

所有的这6种基本数据类型由图3-1来阐明。

图3-1HDF数据类型

✧RasterImage数据模型被设计成能为光栅图像数据的存储和描述提供一个灵活的方法，包括8比特和24比特光栅图像。

✧Palette作为颜色查找表提供图像的色谱。

它是一个表格，其表中每列的数字表示特定颜色的数字。

✧ScientificDataSet模型是用来存储和描述科学数据的多维数组。

✧Vdata模式是用来存储和描述数据表格的结构。

✧HDF的Annotations是文本字符串，用来描述HDF文件，或HDF文件包含的HDF数据对象。

✧Vgroup结构模型被设计为与相关数据对象有关。

一个Vgroup可以包含另一个Vgroup以及数据对象。

任何HDF对象都可以包含在一个Vgroup中。

HDF库为每一个数据模型提供一个应用编程接口。

3.4HDF文件的3层交互

HDF文件可以在几个交互层次中可视。

在最底层，HDF是一个存储科学数据的物理文件格式。

在它的最高层，HDF是集工具和应用于一体的数据文件，可以对HDF文件中的数据进行修改、显示和分析。

在这两个层次之间，HDF是一个能提供高层和底层编程接口的软件库。

图3-2为这些接口层的示意图。

图3-2HDF文件的3层交互

基本接口层，或称为底层的应用编程接口（API），是为软件开发者保留的。

它是为数据流的直接文件I/O、错误处理、内存经管和物理存储而设计的。

它是一个为有经验的HDF程序员提供的软件工具。

比较目前从高层接口得到的功能，通过使用这些基本接口层，HDF程序员创建HDF文件时能够做更多的事。

底层接口例程只提供C语言。

HDFAPIs（HDF应用编程接口）分为两类：

多文档接口（用于新版本）和单文档接口（用于旧版本）。

多文档接口是提供从一个应用中同时连接几个HDF文件的接口，这点很重要，但单文档接口并不支持这点。

用户在开发新的接口和界面时，必须提醒他们是在一个改进了的新接口版本下开发的。

为了向上兼容，旧版本仍然保留。

HDFAPIs包含几个独立的例程集，每个例程集是专门为简化一种数据类型的存储处理而设计的。

这些接口在图1d中作为单文件和多文件层。

尽管每个接口都要求程序调用，但所有底层细节都可以忽略。

大多数情况下，只须在正确的时间调用正确的函数，剩下的事就由接口程序处理。

多数HDF接口例程都有FORTRAN-77和C语言。

也有用于Java程序员访问HDF文件的JavaHDF接口程序。

第4章FY-3卫星数据HDF格式规范

4.1FY-3卫星数据文件中使用的HDF对象

4.1.1文件（全局）属性

文件属性又称全局属性。

HDF除了描述每一个科学数据对象SDS的特征外，也在总体上描述文件的内容。

FY-3卫星数据文件（全局）属性记录了扫描时间、轨道参数、扫描线数和仪器状态等信息。

4.1.2科学数据集（SDS）

在科学数据集中保存的是探测数据、定位数据、定标数据等信息。

科学数据集有一些属性参数，可以对数据对象进行自我描述。

图4-1是科学数据集对象的组成结构。

必要属性可选属性

图4-1科学数据集（SDS）的必选属性和可选属性示意图。

科学数据集（SDS）：

是多维结构的数据。

左边是必选属性，右边是可选属性。

必要属性：

描述科学数据集（SDS）所需要的最少信息。

●名称：

该科学数据集具有唯一性的标识名称。

●数据类型：

数据存储类型（如,float32）

●数据维数：

描述数据各维的大小。

可选属性：

●预定义属性：

补充描述以下信息。

Ø各维及数据的标记

Ø数据的单位（units）：

Ø值域（Valid_range）：

Ø填充值（_FillValue）

Ø用于解释或显示数据的坐标系

●用户定义属性

MODIS1B产品用这类属性（不同于类似的预定义属性）指明定标缩放比例和偏移量。

●坐标缩放比例

在解释和显示数据时使用的各维的缩放比例

4.1.3虚拟数据（Vdata）

虚拟数据（Vdata）是有固定数据域的表格，FY-3数据文件中可以使用Vdata保存每一扫描线的附加信息。

图4-2是其结构示意图。

Vdata的名称

Vdata的类别

数据域_1

数据域_2

数据域_3

6.9

3.3

6.5

2.1

0.4

2.8

9.7

3.3

9.5

0.6

2.2

4.3

记录数据域

图4-2由HDF定义的Vdata各项示意图

虚拟数据（Vdata）由名称、类别、数据域名唯一地定义

∙名称：

从总体上描述数据内容的标记

∙类别：

通过指明数据用途进一步区分Vdata

∙数据域名：

各数据域的标记

数据域：

保存元数据的单元，每列为一类数据域，在Vdata生成时要指明其数据类型和级别数（order）。

数据类型可以是字符，8比特、16比特或32比特的有符号的或无符号的整型数、32比特或64比特的浮点数。

级别数（order）则指明在数据域中特定数据类型所使用的字的个数。

第5章FY-31级数据格式说明

5.1FY-3A扫描辐射计L1级数据格式说明

5.1.1FY3A扫描辐射计L1数据

5.1.1.1数据简况

表5-1FY3A扫描辐射计L1数据简况表

产品名称

FY3A扫描辐射计L1数据

FY3AVIRRLevel1Product

物理意义（中英文）

扫描辐射计10个可见光和红外通道1公里分辨率测值，经辐射定标和地球定位处理后生成的数据文件

ThegeolocatedandcalibratedobservationsfromVIRRinstrumentwith10channelsinvisibleandinfraredspectralregionwithgroundresolutionof1kmatnadirareincluded

用途（中英文）

主要用于云、冰雪、气溶胶、植被、海面温度等产品的计算

Itismanlyusedforcalculatingcloud，parameter，Icecover，snowcover，aerosol,vegetationindex，seasurfacetemperatureetc.

用户

FY3产品生成系统、应用服务系统、应用示范系统

5.1.1.2数据基本信息

表5-2FY3A扫描辐射计L1数据基本信息表

产品名称：

FY3A扫描辐射计L1数据

文件名约定：

FY3A_VIRRD_GBAL_L1_YYYYMMDD_HHmm_1000M_MS.HDF（白天）

FY3A_VIRRN_GBAL_L1_YYYYMMDD_HHmm_1000M_MS.HDF（夜间）

栏目

值

备注

卫星名

FY3A

参考“附件2：

风云三号应用数据文件名命名规范”4.3

仪器名称

VIRRX

数据区域类型

GBAL

数据级别

L1

分辨率

1000M

数据格式名称

HDF

分块方式

块/5分钟

数据量

146M（白天），94M（夜间）

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