气象卫星数据标准展望

来源:国家卫星气象中心       发布日期:2011-03-07
引言

我国气象卫星及其应用在“十五”期间取得了突破性的进展,初步完成了由试验业务型向应用服务型的转变,卫星资料在国民经济各个领域及国家安全中得到了广泛应用。大量的应用表明,气象卫星对减灾防灾和国民经济建设具有不可替代的重要作用。气象卫星不仅对于常见的气象灾害具有监测能力,还对海洋灾害、地质灾害、生物灾害、地震等也具有一定的监测能力,国家的防灾减灾体系建设迫切需要有更高时间分辨率和更强机动能力的气象卫星观测来加强防灾救灾的应急响应能力,各种时空尺度的自然灾害要求更高空间分辨率的观测数据和更强光谱识别能力的信息。建立气象卫星数据标准体系,是推广和提高气象卫星应用和服务能力的重要支撑手段。

一、国际气象卫星数据服务体系现状

自从1960年第一颗气象卫星发射成功以来,世界上先后有100多颗气象卫星上天。气象卫星经历了从试验到业务、从极轨到静止、从单一仪器观测到综合仪器观测、从单星系统到多星组网观测的发展,取得了显著的进步。目前,国外极轨气象卫星已经发展到第五代,静止气象卫星也已发展到第三代。从总体上看,世界气象卫星事业已经达到了比较高的技术水平,进入了成熟的业务阶段,应用领域广泛、应用效益显著。

美国是发展气象卫星最早的国家,从卫星发展初期就十分重视卫星资料的服务与应用。经过近40年的发展,形成了一条以国家级卫星资料信息服务为主体的卫星数据服务体系。美国的气象卫星数据与信息服务通过美国环境卫星资料和信息服务局(NESDIS)来完成。NESDIS的遥感资料服务渠道主要有两个,一是通过直接为NWS以及海军和空军等政府部门提供专项服务,另一条渠道是通过设立在NC、CO、MD、MS的NESDIS的国家气候资料中心、地球物理数据中心、海洋数据中心以及海岸带数据演变中心,为不同用户提供实时遥感数据与产品来实现。

欧洲气象卫星组织(EUMETSAT)建立了由在德国达姆施塔特市的中央机构和各个成员国卫星应用分支机构SAF(Satellite Application Facilities )共同构成的分布式卫星遥感应用体系。近年来,EUMETSAT通过建立EUMECAST卫星数据广播系统,向欧洲、非洲、亚洲等地区实时分发气象卫星数据和产品。

二、我国气象卫星发展现状

我国的气象卫星发展与国外气象卫星相比起步较晚,但起点较高,发展较快。自1988年发射第一颗FY-1极轨气象卫星起,至今已发射了4颗风云一号极轨气象卫星和4颗风云二号静止气象卫星,初步实现了业务化和系列化发展;气象卫星的应用也呈现蓬勃发展的态势,在气象、水利、农业、林业、海洋、民航等国民经济各个应用领域以及防灾减灾、国防建设中发挥了重要作用,取得了明显效益。我国气象卫星及应用坚持独立自主和自力更生,使我国掌握了卫星研发的关键技术,拥有气象卫星及应用技术的自主知识产权,培养了人才队伍;建成了以我国风云气象卫星为主、兼容接收处理国外气象卫星资料的地面应用系统,逐步形成稳定的业务和服务能力,并积累了近30年的长期卫星历史资料;带动了我国民用航天相关产业和其他应用卫星的发展,促进了卫星遥感的应用;我国气象卫星已成为世界气象组织全球天气观测网络的业务卫星,在世界和周边国家具有一定影响,为我国赢得了国际地位。

三、发展中的问题

从近年来我国气象卫星数据使用和应用的情况看,较为突出的问题集中表现在缺乏规范的数据标准,缺乏气象卫星数据应用软件特别是商用软件的支撑。

(1)数据标准方面。由于缺乏气象卫星各级数据标准,造成气象卫星数据格式种类杂乱繁多,数据格式复杂不易使用,增加了气象卫星数据的处理难度,影响了气象卫星数据使用人员的积极性,阻碍了气象卫星应用的进一步提升。

(2)应用软件方面。由于缺乏气象卫星各级数据标准,没有建立各类产品的格式、内容、规格等技术规范,难以开发较为通用的气象卫星数据应用软件,特别是商业化软件,也影响了气象卫星数据的应用。

四、形势与任务

进入21世纪,地球观测卫星系统正在经历性能和功能上的飞跃发展。气象灾害、环境恶化、气候变化、资源开发等对卫星观测提出了高时效、高准确度、三维、定量化等要求。提高遥感仪器的时、空分辨率和探测准确度,是未来遥感探测的发展趋势,卫星遥感仪器的研发应顺应发展需求,向“高空间分辨率、高时间分辨率、高光谱分辨率、高辐射准确度以及全球、全天候、多波段观测”发展。

随着气象卫星发展和应用领域的不断扩大和深化,对制定气象卫星数据相关技术标准有迫切需求。加强和制定气象卫星数据相关国家标准,以标准为基础,建立较为完整的从国家级到省、地(市)的遥感应用服务和科学研究体系,满足国家经济社会发展和国家安全对地球观测数据的应用需求,推动气象卫星资料在各相关领域中的应用。

五、标准化工作进展

从20世纪70年代初开始,我国就开始接收和处理气象卫星资料,并开展相关研究与应用工作。从单纯接收国外卫星资料、学习国外卫星遥感技术到建立我国自己的气象卫星观测体系,我国气象卫星数据的处理和管理能力都有了长足的发展,为制定气象卫星数据标准奠定了良好的基础。

(1)多类卫星数据接收和处理。我国已成功发射了风云一号极轨系列和风云二号静止气象卫星系列,建设了具有国际先进水平的气象卫星地面接收处理系统。30年来,我们还接收了美国、欧洲共同体、日本等国外的气象卫星资料。开展了针对这些卫星数据的接收、处理、产品开发、应用服务等方面的研究,为制定我国气象卫星数据相关技术标准的制定打下了良好基础。

(2)海量气象卫星数据存储和共享。我国1972年开始保存国内外各类气象与环境卫星历史资料,总数据量高达140TB。通过天地一体化的卫星数据共享平台。天上通过DVB-S广播实时卫星数据,地面通过Internet检索下载卫星数据,实施了真正意义的海量卫星数据共享。天地一体化的卫星数据共享平台已经成为国内数据共享量最大的卫星数据共享工程,取得了较大的经济和社会效益。

(3)数据标准化工作进展。根据气象卫星数据使用的需求,我国从引进国外数据标准,到按照中国气象卫星特色,逐步建立我国特色的气象卫星数据标准,开展了气象卫星下行广播数据、各级产品数据、数据库管理、元数据等标准制定,开展了气象卫星数据标准体系研究,推动气象卫星数据标准工作的全面开展。

2007年经国家标准化管理委员会批准,筹建了气象卫星数据标准分技术委员会,成立了秘书处,由秘书处负责气象卫星数据标准分技术委员会的有关事务。目前筹建的“全国卫星气象与空间天气专业标准化技术委员会气象卫星数据标准分技术委员会”共有各相关部门20名专家组成,待国家标准化管理委员会正式审批后,即可全面开展工作。

六、下一步工作计划

(1) 建立气象卫星数据标准化分技术委员会网页,负责发布气象卫星数据标准化分技术委员会的工作信息、工作计划和其他有关的事务,发布国内外气象遥感标准方面的信息;

(2) 建立气象卫星数据标准工作专家库;

(3) 组织专家讨论气象卫星数据标准化分技术委员会的工作计划,特别是讨论和制定2008~2010年的工作计划,按计划组织相关标准的制定;

(4) 组织专家讨论制定2011~2015年期间气象卫星数据标准化分技术委员会的总体工作规划;

(5) 负责组织气象卫星数据标准化的培训工作;

(6) 收集国内外标准信息;

(7) 秘书处负责收集和整理国内外气象卫星数据标准以及相关的会议信息,并及时提供给委员单位。