总第２４６期
２０１０年第４期 计算机与数字工程 Ｃｏｍｐｕｔｅｒ＆Ｄｉｇｉｔａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｖｏ１．３８ Ｎｏ．４ １２８
ＦＹ一２Ｃ风云卫星轨道数据提取方法及图像显示
邵琳张良薛海东
（中国地质大学（武汉）计算机学院武汉４３００７４）
摘要风云２号作为民用卫星，在民用研究中起着很重要的作用，它的各个轨道中探测的数据应用于地质、气象等多
个领域。文中对风云２号所探测数据在各个轨道上的意义进行了说明，并以红外图像数据段ＩＲ１为例进行了轨道数据的提
取和图像显示。
关键词风云２号；轨道数据提取；ＩＲ１
中图分类号ＴＰ３９１．４１
ＦＹ－２Ｃ Ｓａｔｅｌｌｉｔｅｓ Ｏｒｂｉｔ Ｄａｔａ Ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ ａｎｄ Ｉｍａｇｅ Ｄｉｓｐｌａｙ
Ｓｈａｏ Ｌｉｎ Ｚｈａｎｇ Ｌｉａｎｇ Ｘｕｅ Ｈａｉｄｏｎｇ
（Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ｓｃｉｅｎｃｅ，Ｃｈｉｎａ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｇｅｏｓｃｉｅｎｃｅｓ，Ｗｕｈａｎ ４３００７４）
Ａｂｓｔｒａｃｔ ＦＹ～２Ｃ ｓａｔｅｌｌｉｔｅ ｐｌａｙｓ ａ ｖｅｒｙ ｉｍｐｏｒｔａｎｔ ｒｏｌｅ ｆｏｒ ｃｉｖｉｌｉａｎ ｕｓｅ ｉｎ ｔｈｅ ｃｉｖｉｌｉａｎ ｒｅｓｅａｒｃｈ，ａｎｄ ｔｈｅ ｄａｔａ ｗｈｉｃｈ ａｒｅ
ｐｒｏｂｅｄ ｉｎ ｉｔｓ ｖａｒｉｏｕｓ ｔｒａｃｋｓ ａｒｅ ｕｓｅｄ ｆｏｒ ｇｅｏｌｏｇｙ，ｍｅｔｅｏｒｏｌｏｇｙ ａｎｄ ｏｔｈｅｒ ｆｉｅｌｄｓ．Ｈａｖｅ ｅｘｐｌａｉｎｅｄ ｔｈｅ ｍｅａｎｉｎｇｓ ｏｆ ｔｈｅ ｄａｔａ ｏｎ
ｅａｃｈ ｔｒａｃｋ ｓｕｒｖｅｙｅｄ ｏｆ ＦＹ－２Ｃ ｓａｔｅｌｌｉｔｅ ｏｆ ｃｏｎｓｔａｎｔ ｃｈａｎｇｅ ｉｎ ｔｈｅ ａｒｔｉｃｌｅ，ｃａｒｒｙ ｏｎ ｔｒａｃｋ ａｂｓｔｒａｃｔｉｏｎ ａｎｄ ｐｉｃｔｕｒｅ ｏｆ ｄａｔｕｍ ｒｅｖｅａｌ
ｗｉｔｈ ｉｎｆｒａｒｅｄ ｐｉｃｔｕｒｅ ｄａｔａ ｓｅｃｔｉｏｎｓ ｏｆ ＩＲ１ ａｓ ｅｘａｍｐｌｅ．
Ｋｅｙ Ｗｏｒｄｓ ＦＹ－２Ｃ ｓａｔｅｌｌｉｔｅ，ｏｒｂｉｔ ｄａｔａ ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ，ＩＲ１
Ｃｌａｓｓ Ｎｕｍｂｅｒ ＴＰ３９１．４］
１ 引言 楚、层次更丰富，并且及时准确。
ＦＹ－２Ｃ（又称风云２号ｏ４星）地球静止轨道气象
卫星是民用气象卫星，它对气象科研有着很重要的
作用。作为气象卫星，以其覆盖面广、效率高等优
点，被公认为是最佳的气象预报探测手段。ＦＹ＿２Ｃ
风云卫星于２００４年１０月１９日发射成功，由长征３
号甲运载火箭发射升空，进入地球静止转移轨道。
１０月２４日，经过西安卫星测控中心对其实施多批次
轨道捕获控制后，它成功定点在距地面３６０００ｋｍ、东
经１０５。的赤道上空，以对亚太地区进行观测。１ｏ月
２９ Ｅｔ上午１ｌ时整，卫星顺利传回第一张气象云图。
至此，风云２号Ｃ星进入试运行阶段，中央电视台的
天气预报也开始使用该星云图。西安卫星测控中心
技术人员表示，与同类风云气象卫星的云图相比，风
云２号Ｃ星传回的这张云图图像更清晰、纹理更清 ２ ＦＹ一２Ｃ数据格式
２．１ 广播数据格式ｓ＿ＶＩＳＳＲ
Ｓ－ＶＩＳＳＲ包括同步码和有效信息。同步码长
度为２００００ｂｉｔ，以固定的１５位二进制码开始，以１５
位全逻辑“１”结束。有效信息包括文件段和图像数
据段。Ｓ－ＶＩＳＳＲ图像数据部分由高８ｂｉｔ数据的三
个红外通道ＩＲ１一ＩＲ３、６ｂｉｔ数据可见光通道ＶＩＳ１一
ＶＩＳ４、低２ｂｉｔ数据ＩＲ１～ＩＲ３和］０ｂｉｔ数据的ＩＲ４通
道。
２．２存档数据格式ＣＳＶ
ＣＳＶ数据以 ＶＩＳＳＲ数据为基础，经过质量
控制处理后，生成ＣＳＶ数据文件和ＣＳＶ质量文
件。其中ＣＳＶ数据文件包含提取的 ＶＩＳＳＲ元
数据记录和经过质量检验的每行的￥－ＶＩＳＳＲ数
＊收稿日期：２００９年１２月８日，修回Ｅｔ期：２０１０年１月１５日 作者简介：邵琳，女，硕士研究生，研究方向：数据挖掘。张良，男，硕士研究生，研究方向：数据挖掘，图像处理。
２０１０年第４期 计算机与数字工程 １２９
据，并且按照压缩方式存储；ＣＳＶ质量控制文件存
放了质量控制生成的各种质量信息。ＣＳＶ文件每
条记录长度为３３００８０ｂｉｔ，每条Ｓ－ＶＩＳＳＲ数据记录
除了包含２字节的记录号和１字节的行质量码外，
还包含了文件段ＤＯＣ、４个红外图像数据段ＩＲ１一
ＩＲ４和４个可见光图像数据段ＶＩＳ１一ＶＩＳ４。
２．３ ＨＤＦ文件格式
标称投影数据集产品（ＮＯＭ）的ＨＤＦ文件由两
大部分组成，文件属性和科学数据集。文件属性用于
描述文件的附加信息：科学数据集保存各类科学数据。 ３ ＦＹ一２Ｃ数据提取方法
ＦＹ－２Ｃ数据是用ＣＳＶ的文件结构记录的。
ＣＳＶ文件每条记录长度为３３００８０ｂｉｔｓ，全球观测图
像共有２５０１条记录，其中第一条记录为元数据记
录，其它为压缩的Ｓ－ＶＩＳＳＲ数据记录。每条
ＶＩＳＳＲ数据记录除了包含２字节的记录号和１字
节的行质量码外，还包含了文件段ＤＯＣ、４个红外
图像数据段ＩＲＩ－ＩＲ４和４个可见光图像数据段
ＶＩＳ１一ＶＩＳ４［１１
表１ ＣＳＶ文件结构
记录号行质量码数据 （１６ｂｉｔ）（８ｂｉｔ） ０ ０ 元数据记录 １ 行质量码Ｄ（＿）Ｃ段 ＩＲ１段 ＩＲ２段 ＩＲ３段 ＩＲ４段 ＶＩＳ１段 ＶＩＳｅ段 ＶＩＳａ段 ＶＩＳ４段 １８３４４Ｂｉｔｓ ２２９２８Ｂｉｔｓ ２２９２８Ｂｉｔｓ ２２９２８Ｂｉｔｓ ２２９２８ＢｉｔＳ ５５０００Ｂｉｔｓ ５５０００Ｂｉｔｓ ５５０ＯＯＢｉｔｓ ５５０００Ｂｉｔｓ
１０００ ・・・ ・・・
２５００ ・・・ ・・・ ＣＳＶ记录的全球观测图像共有２５０１条，其中
第一条记录为元数据记录，记录着文件名、格式名
称、版本号、仪器名、时间码被校正的行的总数目及
是否成功观测到Ｓ／ＤＢ预报的像观测开始和结束
行号（一０成功；一１不成功）等１３条域。
之后的２５００条为压缩的Ｓ－ＶＩＳＳＲ数据记录。
每条Ｓ－ＶＩＳＳＲ数据记录除了包含２字节的记录号
和１字节的行质量码外，还包含了文件段（ＤＯＣ）、４
个红外图像数据段（ＩＲ１一ＩＲ４）和４个可见光图像数
据段（ＶＩＳ１一ＶＩＳ４）。
其中行质量综合评定码定义＿】］：Ｂｉｔ７＝＝＝１：０；
Ｂｉｔ６＝１：０；Ｂｉｔ５＝＝＝ｌ：０；Ｂｉｔ４＝１：丢线补空；Ｂｉｔ３—１：
坏线；Ｂｉｔ２—１：计数校正；Ｂｉｔｌ一１：时间校正；Ｂｉｔｏ
一１：有误码。
文件段（ＤＯＣ）由段标志块和数据块组成，总长
度１８３４４ｂｉｔｓ。
表２ ＩＸ）Ｃ段数据结构
Ｄ（）Ｃ段数据长度１８３４４ｂｉｔｓ 文件段数据，结构与 ＶＩｓＳＲ２．０ 中的ＩＸ）Ｃ段相同，但ＣＤＡＳ工作 段标志块１６ｂｉｔｓ 区填充码有再定义内容
１ ８３２８ｂｉｔｓ 第１字节 第２字节 数据… Ｏ 数据段编号
红外图像数据段（ＩＲ１一ＩＲ４）是由段标志块、红
外图像数据块和填充位组成，总长度２２９２８ｂｉｔｓ。
段标志块１６ｂｉｔｓ，红外图像数据块由２２９１个１０ｂｉｔｓ 数据组成。后２ｂｉｔｓ填充为０。
可见光图像数据段（ＶＩＳ１一ＶＩＳ４）由段标志块
和可见光图像数据块组成，总长度５５０００ｂｉｔｓ。
段标志块１６ｂｉｔｓ，可见光图像数据块由９１６４
个６ｂｉｔｓ数据组成。
以红外图像数据段ＩＲ１为例，对它进行轨道数
据的提取。本文采用风云卫星ＦＹ一２Ｃ的ＣＳＶ格式
数据，数据大小为３３００８０Ｘ２５０１Ｂｉｔｓ，其中３３００８０Ｂｉｔｓ
（４１２６０个字节）是每一条记录条的长度，共有２５０１
条这样的记录，由于第一条记录为元数据记录，它记
录了文件的名称、版本号、仪器名等一些相关信息，
所以我们在取数据时就越过这一条记录，从第二条
记录开始为数据部分的首条记录。由于ＩＲ１数据段
由段标志块（１６Ｂｉｔｓ，第一个字节是０，第二个字节是
ＩＲ１数据段编号）、红外图像数据块（２２９１个字节）和
填充位（２Ｂｉｔｓ的Ｏ）组成，总长度２８６６个字节，其中
红外图像数据块由２２９１个１０Ｂｉｔ数据组成，而源文
件数据读取后是按８Ｂｉｔ无符号整数的形式存储在内
存中的，具体形式如图１所示。
由于我们真实的ＩＲ１通道的图像数据是由前
面所介绍的１０Ｂｉｔ的数据，而不是８Ｂｉｔ的数据，故
为了得到真实数据，我们将进行数据格式转换：将
数据以Ｂｙｔｅ型数组的形式存储于内存中，然后在
采用位运算将８ｂｉｔ构成的数据进行处理，通过移位
等操作转换成１０ｂｉｔ数据，以整型数组的形式重新
存储在内存中。具体转换如下：
１３Ｏ 邵琳等：ＦＹ－２Ｃ风云卫星轨道数据提取方法及图像显示 第３８卷
图１ ＩＲ１转换前的原始数据
ｘ＝ｔｅｍｐ［ｉ］； —ｔｅｍｐ［ ＋１］； 矗一（ ＋１－－ｚ） ４；
ｓｗｉｔｃｈ（志）
｛
ｃａｓｅ １： ｘ＝ｔｅｍｐ［ｉ］＜＜２；
—ｔｅｍｐ［ ＋１］＞＞６； ｂｒｅａｋ；
ｃａｓｅ ２： ｂｙｔｅ ｔｅｍｐｂｙｔｅ一６３；
ｘ＝（Ｃｏｎｖｅｒｔ．ＴｏＢｇｔｅ（ｔｅｍｐ￣ｉ］＆ｔｅｍｐｂｙｔｅ））＜＜４：
一ｔｅｍｐ［ ＋１］＞＞４；
ｂｒｅａｋ；
ｃａｓｅ ３： ｂｙｔｅ ｔｅｍｐｂｙｔｅｌ一１５； ｘ＝（Ｃｏｎｖｅｒｔ．ＴｏＢｙｔｅ（ｔｅｍｐ［ｉ］８Ｌ ｔｅｍｐｂｙｔｅ１））＜＜６；
一ｔｅｍｐ［ ＋１］＞＞２；
ｂｒｅａｋ；
ｃａｓｅ ０： ｂｙｔｅ ｔｅｍｐｂｙｔｅ２—３；
ｘ＝（Ｃｏｎｖｅｒｔ．ＴｏＢｙｔｅ（ｔｅｍｐ［ｉ］ ｔｅｍｐｂｙｔｅ２））＜＜８；
—ｔｅｍｐ［ ＋１］；
＋＋：
２＋＋；
ｂｒｅａｋ； 其中３２，Ｙ为Ｂｙｔｅ数组中相邻的两个数据，通过上
述代码可以将ＩＲ１通道的原始８ｂｉｔ数据转换为真
实的ＩＲ１数据，转换后的ＩＲ１数据如图２所示。
图２ ＩＲ１转换后的数据
４ 图像显示
经过转换后的数据为１０ｂｉｔ二进制数据，转换为 整型实数后的值几乎都大于２５５，而计算机灰度图像
显示的颜色范围为０￣２５５，所以为了得到我们所需
要的ＩＲ１红外数据图像，就必须对所得到的图像数
据进行处理，采用的方式为线性拉伸，公式［２］为：
ｇ（ｉ， ）－－ｂｌ—ｆ（ｉ， ）ｍａ１ ｂ２－－ｂ１ ａ２～ｎ１
其中ｆ（ｉ， ）为原数据值，ｇ（ｉ， ）为变换后的数据值，
ａ ，ａ２］为原数据范围，［６ ，６２］为变换后数据范围。
将拉伸后的数据转换为图像，并显示出来：
图３部分ＩＲ１图像
多士蔷Ｅ Ｊ 耋口 口
本文介绍了ＦＹ－２Ｃ风云卫星的基本情况和常
用的几种数据格式，系统地阐述了文件中数据的存
储格式，通过实验针对其中的ＣＳＶ格式的文件数
据进行了提取，并把提取后的数据进行了处理并转
换成实际数据，得到ＩＲ１红外数据的图像，进一步
可以提取ＶＩＳ可见光数据等其它数据。
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