本發(fā)明屬于遙感技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種利用遙感數(shù)據(jù)信息對(duì)天氣現(xiàn)象進(jìn)行測(cè)量的方法，特別是一種利用衛(wèi)星對(duì)臺(tái)風(fēng)進(jìn)行定位的監(jiān)測(cè)方法。

背景技術(shù)：

衛(wèi)星遙感技術(shù)是對(duì)臺(tái)風(fēng)進(jìn)行監(jiān)測(cè)的重要手段，而如何處理遙感數(shù)據(jù)則是決定監(jiān)測(cè)準(zhǔn)確性的關(guān)鍵。

臺(tái)風(fēng)作為一種氣候現(xiàn)象，含有多維度的信息，如氣壓、風(fēng)速、風(fēng)向等，但是，通常一種衛(wèi)星只能獲得臺(tái)風(fēng)某一個(gè)方面的信息數(shù)據(jù)，不能全面了解臺(tái)風(fēng)的信息。傳統(tǒng)上，對(duì)臺(tái)風(fēng)災(zāi)害成因的分析研究主要是利用數(shù)值模擬和物理量診斷方法進(jìn)行。然而，由于統(tǒng)計(jì)資料和觀測(cè)資料稀少，使得僅依靠常規(guī)觀測(cè)資料而做出的客觀分析結(jié)果，很難正確地反映出臺(tái)風(fēng)中心位置、強(qiáng)度及周圍環(huán)境各要素場(chǎng)的分布，這給臺(tái)風(fēng)數(shù)值預(yù)報(bào)帶來(lái)很大困難。特別是在對(duì)臺(tái)風(fēng)中心定位及臺(tái)風(fēng)路徑獲取時(shí)，單一方面的數(shù)據(jù)信息不能獲得很好的定位精度，而且需要復(fù)雜的數(shù)據(jù)處理才能獲得一定的精度。而且，臺(tái)風(fēng)是處于時(shí)刻變化的，隨著其位置的變動(dòng)，其所處的背景環(huán)境也處于不斷的變動(dòng)中，有時(shí)是在海洋上，有時(shí)是在陸地上，不同的背景環(huán)境實(shí)用與不同的測(cè)量?jī)x器及方法。

海洋衛(wèi)星上搭載有微波散射計(jì)，很適合在海洋環(huán)境下對(duì)臺(tái)風(fēng)風(fēng)速及風(fēng)向信息的測(cè)量，微波遙感具有穿透云霧及雨雪，具有全天候工作能力，且對(duì)地物有一定的穿透能力，能提供不同于可見(jiàn)光和紅外遙感所提供的某些信息，它從多個(gè)頻率、多種極化方式和多個(gè)視角來(lái)獲取目標(biāo)信息，對(duì)臺(tái)風(fēng)期間的災(zāi)情監(jiān)測(cè)具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。星載散射計(jì)的出現(xiàn)極大提高了人們觀測(cè)大洋表面風(fēng)場(chǎng)的能力，微波散射計(jì)能夠?qū)崿F(xiàn)全天時(shí)、全天候?qū)Ｃ骘L(fēng)場(chǎng)、浪場(chǎng)、重力場(chǎng)、高度場(chǎng)和溫度場(chǎng)等進(jìn)行觀測(cè)，對(duì)提高臺(tái)風(fēng)路徑、強(qiáng)度等信息的監(jiān)測(cè)具有重要的作用。但是受到陸地對(duì)散射計(jì)回波的污染，這種方法在近岸或陸地將會(huì)受到一定限制，特別是對(duì)于臺(tái)風(fēng)眼不明顯的情況，即使測(cè)到了風(fēng)向和風(fēng)速的信息，也不容易分辨出臺(tái)風(fēng)眼。而且海洋衛(wèi)星相對(duì)于地球是運(yùn)動(dòng)的，不能實(shí)現(xiàn)時(shí)刻的追蹤狀態(tài)。

氣象衛(wèi)星通過(guò)對(duì)地掃描方式獲取地球的可見(jiàn)光、紅外影像信息，從而可以確定臺(tái)風(fēng)的中心位置，能夠從熱帶氣旋的生成、定位、移動(dòng)、加強(qiáng)一直到影響和衰亡等各個(gè)階段監(jiān)測(cè)它的云系發(fā)展和演變，受環(huán)境污染影響小，在陸地環(huán)境的臺(tái)風(fēng)測(cè)量方面要比海洋衛(wèi)星的微波散射計(jì)測(cè)量效果要好；另外，由于氣象衛(wèi)星具有與地球同步運(yùn)轉(zhuǎn)，可以獲得每天48景的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。因此，在時(shí)間的連續(xù)性上能夠更加完整，在時(shí)相上更加密集，能對(duì)一次臺(tái)風(fēng)的整個(gè)過(guò)程進(jìn)行監(jiān)測(cè)，可以更好的監(jiān)測(cè)出一次完整的臺(tái)風(fēng)路徑。但是在海洋環(huán)境下其測(cè)量不如海洋衛(wèi)星的微波散射計(jì)測(cè)量獲取的強(qiáng)度信息豐富。由于臺(tái)風(fēng)期間，往往伴隨著強(qiáng)風(fēng)和降雨，云層較厚，陸地衛(wèi)星在災(zāi)害預(yù)警、監(jiān)測(cè)和評(píng)估中受到很大的局限。

由于氣象衛(wèi)星和海洋衛(wèi)星在成像原理上差異較大，使用單一的數(shù)據(jù)源在實(shí)際應(yīng)用中會(huì)存在各自的局限性。因此，將不同類型的衛(wèi)星數(shù)據(jù)源結(jié)合起來(lái)應(yīng)用于臺(tái)風(fēng)的監(jiān)測(cè)，互相彌補(bǔ)及發(fā)揮各自的特長(zhǎng)，進(jìn)而能夠更加全面、準(zhǔn)確的監(jiān)測(cè)臺(tái)風(fēng)移動(dòng)路徑。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是針對(duì)現(xiàn)有的技術(shù)存在上述問(wèn)題，提出了一種基于多源衛(wèi)星數(shù)據(jù)的臺(tái)風(fēng)監(jiān)測(cè)及評(píng)價(jià)監(jiān)測(cè)精度的方法，本方法融合多種衛(wèi)星測(cè)量的不同臺(tái)風(fēng)數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)對(duì)臺(tái)風(fēng)的全面監(jiān)測(cè)，充分發(fā)揮不同衛(wèi)星的測(cè)量?jī)?yōu)勢(shì)，利用不同衛(wèi)星測(cè)得的同一臺(tái)風(fēng)的不同信息數(shù)據(jù)相互印證、相互補(bǔ)充，從而獲得較精確的臺(tái)風(fēng)信息，并且利用監(jiān)測(cè)精度評(píng)價(jià)方法實(shí)現(xiàn)對(duì)監(jiān)測(cè)精度的評(píng)價(jià)。

本發(fā)明的目的可通過(guò)下列技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)： 一種基于多源衛(wèi)星數(shù)據(jù)的臺(tái)風(fēng)監(jiān)測(cè)方法，該方法包括以下步驟：

（1）臺(tái)風(fēng)信息數(shù)據(jù)獲取，即利用風(fēng)云靜止氣象衛(wèi)星獲得臺(tái)風(fēng)可見(jiàn)光或紅外光的云圖信息數(shù)據(jù)，利用海洋衛(wèi)星的微波散射計(jì)獲得臺(tái)風(fēng)的微波散射數(shù)據(jù)；

（2）信息數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化處理，即對(duì)讀取的風(fēng)云靜止氣象衛(wèi)星分區(qū)圖的可見(jiàn)光或紅外的基數(shù)據(jù)源進(jìn)行云圖灰度信息提取，得到云圖每一點(diǎn)在經(jīng)度方向和緯度方向上的梯度值作為云導(dǎo)風(fēng)矢量數(shù)據(jù)；

對(duì)海洋衛(wèi)星的微波散射數(shù)據(jù)進(jìn)行地統(tǒng)計(jì)插值，對(duì)區(qū)域風(fēng)速與區(qū)域風(fēng)向分別插值后，得到區(qū)域風(fēng)向差值圖與風(fēng)速差值圖，經(jīng)過(guò)地理坐標(biāo)匹配，得到最終的區(qū)域風(fēng)場(chǎng)圖；

（3）臺(tái)風(fēng)中心判讀，根據(jù)臺(tái)風(fēng)天氣的這個(gè)特征，在觀測(cè)角度上，臺(tái)風(fēng)分為有眼臺(tái)風(fēng)與無(wú)眼臺(tái)風(fēng)，

如果是有眼臺(tái)風(fēng)，對(duì)于海洋衛(wèi)星的區(qū)域風(fēng)場(chǎng)圖，兩個(gè)方法：第一，通過(guò)區(qū)域風(fēng)場(chǎng)的風(fēng)速進(jìn)行提取。針對(duì)有眼臺(tái)風(fēng)，通過(guò)觀察風(fēng)場(chǎng)風(fēng)速的分布，尋找高風(fēng)速區(qū)域中的極小值，可以快速、有效并且高精度的獲取臺(tái)風(fēng)中心。第二，通過(guò)區(qū)域風(fēng)場(chǎng)風(fēng)向進(jìn)行提取。由于臺(tái)風(fēng)天氣有明顯的氣旋式渦旋結(jié)構(gòu)，風(fēng)向通常旋渦式指向臺(tái)風(fēng)中心，通過(guò)尋找漩渦指向中心，也能夠確定臺(tái)風(fēng)中心，

而對(duì)于風(fēng)云靜止氣象衛(wèi)星的圖像，可以明顯的觀察到明顯的眼區(qū)、密閉云區(qū)以及背景時(shí)，其中密閉云區(qū)的溫度值很高且相鄰像素的值接近，亮度比相應(yīng)背景及一般的云塊要高，密閉云區(qū)的類圓中心點(diǎn)附近的溫度最高區(qū)域就是臺(tái)風(fēng)中心，

如果是無(wú)眼臺(tái)風(fēng)，對(duì)于海洋衛(wèi)星的區(qū)域風(fēng)場(chǎng)圖，采用區(qū)域風(fēng)場(chǎng)風(fēng)向進(jìn)行臺(tái)風(fēng)中心的確定，風(fēng)場(chǎng)風(fēng)向的漩渦中心，即為臺(tái)風(fēng)中心，

對(duì)于風(fēng)云靜止氣象衛(wèi)星的圖像，根據(jù)臺(tái)風(fēng)的特征進(jìn)行判斷，對(duì)于可見(jiàn)光圖，通過(guò)低云帶或云線的曲率中心來(lái)確定，對(duì)于紅外圖，通過(guò)濃密云區(qū)外部或邊緣附近出現(xiàn)圓形無(wú)云區(qū)，當(dāng)臺(tái)風(fēng)有兩條或更多螺旋云帶時(shí)，位于其螺旋云帶曲率中心的晴空區(qū)的中心即為臺(tái)風(fēng)中心，當(dāng)熱帶氣旋在分布對(duì)稱的中央密閉云區(qū)時(shí)，則該云區(qū)的幾何中心即為臺(tái)風(fēng)中心，當(dāng)密閉云區(qū)不對(duì)稱時(shí)，臺(tái)風(fēng)中心定在偏于云區(qū)邊界整齊光滑的一側(cè)，當(dāng)密蔽云區(qū)中出現(xiàn)云縫或紋線時(shí)，根據(jù)云縫或紋線所確定的密閉云區(qū)和曲率確定臺(tái)風(fēng)中心。

盡管氣象衛(wèi)星云圖的出現(xiàn)帶來(lái)了臺(tái)風(fēng)中心定位的革命性的轉(zhuǎn)變,但是臺(tái)風(fēng)云系千變?nèi)f化，并非總是那么有規(guī)律地出現(xiàn)眼區(qū)特征，即使存在眼區(qū)，其跨度和形狀也不盡相同，所以要根據(jù)實(shí)際的臺(tái)風(fēng)云系特點(diǎn)選擇最清晰可靠的方法判斷。

在上述的基于多源衛(wèi)星數(shù)據(jù)的臺(tái)風(fēng)監(jiān)測(cè)方法中，在某一空間分辨率下生成區(qū)域背景場(chǎng)，將風(fēng)云靜止氣象衛(wèi)星云圖進(jìn)行等經(jīng)緯度投影，將某一時(shí)刻下的對(duì)應(yīng)經(jīng)緯度坐標(biāo)的云層厚度結(jié)果寫入到背景場(chǎng)中，將同一時(shí)刻下的微波散射數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的經(jīng)緯度坐標(biāo)的風(fēng)速和風(fēng)向信息，寫入到背景場(chǎng)中，然后綜合風(fēng)速、風(fēng)向及云層厚度的信息判斷臺(tái)風(fēng)中心。這樣可以同時(shí)綜合臺(tái)風(fēng)多角度的信息，相互彌補(bǔ)不足，大大減少平均誤差。

在上述的基于多源衛(wèi)星數(shù)據(jù)的臺(tái)風(fēng)監(jiān)測(cè)方法中，按照空間分辨率為5km尺度生成背景場(chǎng)。

在上述的基于多源衛(wèi)星數(shù)據(jù)的臺(tái)風(fēng)監(jiān)測(cè)方法中，在利用海洋衛(wèi)星的區(qū)域風(fēng)場(chǎng)圖進(jìn)行臺(tái)風(fēng)中心定位時(shí)，采取優(yōu)先風(fēng)速提取方法，即如果在區(qū)域風(fēng)場(chǎng)圖中，能夠明顯判別其為有眼臺(tái)風(fēng)，并且能較容易尋找高風(fēng)速區(qū)域極小值時(shí)，采用風(fēng)場(chǎng)風(fēng)速確定臺(tái)風(fēng)中心，并觀察風(fēng)場(chǎng)風(fēng)向以輔助判別。而在無(wú)法判斷高風(fēng)速區(qū)域極小值或者出現(xiàn)多個(gè)極小值時(shí)，則采用區(qū)域風(fēng)場(chǎng)風(fēng)向進(jìn)行臺(tái)風(fēng)中心的確定。

在上述的基于多源衛(wèi)星數(shù)據(jù)的臺(tái)風(fēng)監(jiān)測(cè)方法中，根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于多源衛(wèi)星數(shù)據(jù)的臺(tái)風(fēng)監(jiān)測(cè)方法，其特征在于，所采取的地統(tǒng)計(jì)插值為普通克里金地統(tǒng)計(jì)插值。在進(jìn)行臺(tái)風(fēng)區(qū)域風(fēng)矢量插值時(shí)，需要注意以下2點(diǎn)問(wèn)題：（1）同期風(fēng)矢量數(shù)據(jù)時(shí)通過(guò)不同軌數(shù)據(jù)批量讀取的，會(huì)有臺(tái)風(fēng)區(qū)域跨軌道的可能性；（2）微波散射計(jì)數(shù)據(jù)在獲取時(shí)，由于受到大洋面島嶼、特殊海況、傳感器誤差等影響，在同軌數(shù)據(jù)中存在無(wú)數(shù)據(jù)點(diǎn)。為了使無(wú)數(shù)據(jù)點(diǎn)的0值不影響最終的插值風(fēng)場(chǎng)圖，在插值前，必須經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)預(yù)處理，將0值點(diǎn)剔除。同時(shí)，為了保證原值點(diǎn)數(shù)值的正確性，并且0值點(diǎn)與軌道間數(shù)據(jù)盲區(qū)插值正確，本研究選用普通克里金插值方法，進(jìn)行地統(tǒng)計(jì)插值。

在上述的基于多源衛(wèi)星數(shù)據(jù)的臺(tái)風(fēng)監(jiān)測(cè)方法中，對(duì)區(qū)域風(fēng)速與區(qū)域風(fēng)向分別插值后，得到區(qū)域風(fēng)向差值圖與風(fēng)速差值圖，若風(fēng)向?yàn)槭噶勘硎拘问剑瑢⒋怪憋L(fēng)矢量與水平風(fēng)矢量分別插值，然后進(jìn)行像元的矢量疊加，最后經(jīng)過(guò)地理坐標(biāo)匹配，得到最終的區(qū)域風(fēng)場(chǎng)圖。

在上述的基于多源衛(wèi)星數(shù)據(jù)的臺(tái)風(fēng)監(jiān)測(cè)方法中，在讀取微波散射計(jì)數(shù)據(jù)時(shí)，根據(jù)軌道號(hào)進(jìn)行文件劃分，以12小時(shí)為間隔，以同一地理坐標(biāo)范圍批量讀取7軌數(shù)據(jù)文件，并存放在同一文本格式文件中，作為實(shí)驗(yàn)區(qū)域風(fēng)矢量數(shù)據(jù)源。

基于多源衛(wèi)星數(shù)據(jù)的臺(tái)風(fēng)監(jiān)測(cè)方法的精度評(píng)價(jià)方法，采用最大圓距離法計(jì)算監(jiān)測(cè)的臺(tái)風(fēng)中心與地面監(jiān)測(cè)站測(cè)定的臺(tái)風(fēng)中心的距離作為精度評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。

基于多源衛(wèi)星數(shù)據(jù)的臺(tái)風(fēng)監(jiān)測(cè)方法的精度評(píng)價(jià)方法，采用最大圓距離法計(jì)算監(jiān)測(cè)的臺(tái)風(fēng)中心與其他機(jī)構(gòu)監(jiān)測(cè)的臺(tái)風(fēng)中心距離作為精度評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。

基于多源衛(wèi)星數(shù)據(jù)的臺(tái)風(fēng)監(jiān)測(cè)方法的精度評(píng)價(jià)方法，采用最大圓距離法計(jì)算實(shí)測(cè)最佳路徑點(diǎn)與對(duì)應(yīng)的監(jiān)測(cè)結(jié)果插值點(diǎn)間的最大圓距離，然后再計(jì)算最大圓距離平均值作為精度評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本基于多源衛(wèi)星數(shù)據(jù)的臺(tái)風(fēng)監(jiān)測(cè)及評(píng)價(jià)監(jiān)測(cè)精度的方法具有以下優(yōu)點(diǎn)：

利用兩種數(shù)據(jù)的優(yōu)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)對(duì)臺(tái)風(fēng)中心的定位及做一個(gè)完整的臺(tái)風(fēng)周期的監(jiān)測(cè)。從臺(tái)風(fēng)初始狀態(tài)開始（熱帶低壓或者是熱帶風(fēng)暴），直至最后的衰亡階段，以海洋衛(wèi)星數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，在海洋衛(wèi)星數(shù)據(jù)缺失的部分，風(fēng)云靜止氣象衛(wèi)星數(shù)據(jù)可以很好的補(bǔ)充，由此就可以形成一個(gè)完整的臺(tái)風(fēng)監(jiān)測(cè)路徑。

通過(guò)對(duì)海洋衛(wèi)星的微波散射計(jì)數(shù)據(jù)和風(fēng)云靜止氣象衛(wèi)星的可見(jiàn)光、紅外圖像經(jīng)過(guò)人工判讀等方法，獲取得到臺(tái)風(fēng)中心經(jīng)緯度坐標(biāo)的路徑數(shù)據(jù)，利用驗(yàn)證臺(tái)風(fēng)中心監(jiān)測(cè)精度的最大圓評(píng)價(jià)方法可以方便準(zhǔn)確的評(píng)價(jià)監(jiān)測(cè)精度的好壞，還可以結(jié)合其他的監(jiān)測(cè)信息，利用評(píng)價(jià)監(jiān)測(cè)精度實(shí)現(xiàn)對(duì)路徑作進(jìn)一步的修正，最終得出一個(gè)最佳的臺(tái)風(fēng)路徑。獲得臺(tái)風(fēng)的不同方面的信息數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)臺(tái)風(fēng)的全面監(jiān)測(cè)。

通過(guò)使用了兩種不同性質(zhì)、不同時(shí)相的兩種衛(wèi)星數(shù)據(jù)，運(yùn)用各自的特點(diǎn)，以此來(lái)監(jiān)測(cè)一次完整臺(tái)風(fēng)的生命周期。并與三個(gè)官方機(jī)構(gòu)公布的最佳路徑做比較，得出一種基于多源數(shù)據(jù)臺(tái)風(fēng)中心及路徑監(jiān)測(cè)結(jié)果。

附圖說(shuō)明

圖1是風(fēng)向圖；

圖2是風(fēng)速圖；

圖3是風(fēng)場(chǎng)圖；

圖4是HY-2的臺(tái)風(fēng)“燦鴻”中心監(jiān)測(cè)圖；

圖5是FY-2的臺(tái)風(fēng)“燦鴻”中心監(jiān)測(cè)圖；

圖6是FY-2、HY-2各自的臺(tái)風(fēng)監(jiān)測(cè)路徑圖；

圖7是融合以后的臺(tái)風(fēng)監(jiān)測(cè)路徑圖；

圖8是融合后的路徑與中央氣象臺(tái)的比較圖。

具體實(shí)施方式

以下是本發(fā)明的具體實(shí)施例并結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步的描述，但本發(fā)明并不限于這些實(shí)施例。

以臺(tái)風(fēng)“燦鴻”為例， 臺(tái)風(fēng)監(jiān)測(cè)方法包括以下步驟：

第一步臺(tái)風(fēng)信息數(shù)據(jù)獲取：

利用風(fēng)云靜止氣象衛(wèi)星FY-2E分區(qū)圖的紅外通道的數(shù)據(jù)作為基數(shù)據(jù)源，使用IDL（Interactive Data Language）程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言，進(jìn)行圖像的讀取處理，作為研究云導(dǎo)風(fēng)矢量數(shù)據(jù)；

利用海洋衛(wèi)星HY-2獲取微波散射計(jì)的L2B數(shù)據(jù)作為數(shù)據(jù)源，HY-2的L2B數(shù)據(jù)為HDF5格式，運(yùn)用IDL對(duì)數(shù)據(jù)讀取，由于L2B數(shù)據(jù)是根據(jù)軌道號(hào)進(jìn)行文件劃分，在數(shù)據(jù)讀取時(shí)，本實(shí)施例以12小時(shí)為間隔，以同一地理坐標(biāo)范圍批量讀取7軌數(shù)據(jù)文件，并存放在同一文本格式文件中，作為區(qū)域風(fēng)矢量數(shù)據(jù)源。

第二步信息數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化處理：

即對(duì)讀取的風(fēng)云靜止氣象衛(wèi)星分區(qū)圖的可見(jiàn)光或紅外的基數(shù)據(jù)源進(jìn)行云圖灰度信息提取，得到云圖每一點(diǎn)在經(jīng)度方向和緯度方向上的梯度值作為云導(dǎo)風(fēng)矢量數(shù)據(jù)，本實(shí)施例采用數(shù)值微分方法，得到一個(gè)分段三次樣條函數(shù)，然后通過(guò)求解導(dǎo)數(shù)與真實(shí)值導(dǎo)數(shù)間具有足夠高精度，對(duì)于FY-2E靜止氣象衛(wèi)星云圖，每一點(diǎn)對(duì)應(yīng)的灰度值即為函數(shù)值，根據(jù)函數(shù)公式分別可以求得每一點(diǎn)在經(jīng)度方向和緯度方向上的梯度值；

對(duì)海洋衛(wèi)星HY-2的微波散射數(shù)據(jù)進(jìn)行地統(tǒng)計(jì)插值，通過(guò)將同一期風(fēng)矢量信息數(shù)據(jù)源文件進(jìn)行地統(tǒng)計(jì)插值，得到區(qū)域風(fēng)場(chǎng)圖，此處選用普通克里金插值方法，在獲取區(qū)域風(fēng)場(chǎng)時(shí)，需對(duì)區(qū)域風(fēng)速與區(qū)域風(fēng)向分別插值，風(fēng)速單位為m/s，數(shù)據(jù)為大于0的實(shí)數(shù)。風(fēng)向有兩種表示形式，1）單位為度，數(shù)據(jù)為0-359的實(shí)數(shù)，0為正北方向，指向度為順時(shí)針?lè)较颍?）通過(guò)垂直、水平風(fēng)矢量表示，單位為m/s，經(jīng)過(guò)矢量疊加后，得到風(fēng)指向。分別差值后，得到區(qū)域風(fēng)向差值圖與風(fēng)速差值圖，若風(fēng)向?yàn)槭噶勘硎拘问?，將垂直風(fēng)矢量與水平風(fēng)矢量分別插值，然后進(jìn)行像元的矢量疊加。得到區(qū)域風(fēng)向插值圖（圖1）與風(fēng)速插值圖（圖2），最后經(jīng)過(guò)地理坐標(biāo)匹配，得到最終符合有風(fēng)向、風(fēng)速的區(qū)域風(fēng)場(chǎng)圖（圖3）。

第三步臺(tái)風(fēng)中心判讀：

首先，利用海洋衛(wèi)星HY-2的區(qū)域風(fēng)場(chǎng)圖數(shù)。對(duì)于有眼臺(tái)風(fēng)，從海洋衛(wèi)星的區(qū)域風(fēng)場(chǎng)圖可以明顯觀察到臺(tái)風(fēng)高風(fēng)速區(qū)域的相對(duì)低風(fēng)速眼區(qū)，通過(guò)觀察風(fēng)場(chǎng)風(fēng)速的分布，尋找高風(fēng)速區(qū)域中的極小值，可以快速、有效并且高精度的獲取臺(tái)風(fēng)中心。對(duì)于無(wú)眼臺(tái)風(fēng)，即無(wú)法觀察到明顯眼區(qū)的臺(tái)風(fēng)，在微波散射計(jì)反演的風(fēng)場(chǎng)中，無(wú)法觀測(cè)到明顯的高風(fēng)速區(qū)域的相對(duì)低速眼區(qū)，無(wú)法判斷高風(fēng)速區(qū)域極小值或者出現(xiàn)多個(gè)極小值時(shí)，則采用區(qū)域風(fēng)場(chǎng)風(fēng)向進(jìn)行臺(tái)風(fēng)中心的確定。對(duì)于海洋衛(wèi)星的區(qū)域風(fēng)場(chǎng)圖，由于臺(tái)風(fēng)天氣有明顯的氣旋式渦旋結(jié)構(gòu)，風(fēng)向通常旋渦式指向臺(tái)風(fēng)中心，通過(guò)尋找漩渦指向中心，也能夠確定臺(tái)風(fēng)中心。采取優(yōu)先風(fēng)速提取方法，即如果在區(qū)域風(fēng)場(chǎng)圖中，能夠明顯判別其為有眼臺(tái)風(fēng)，并且能較容易尋找高風(fēng)速區(qū)域極小值時(shí)，采用風(fēng)場(chǎng)風(fēng)速確定臺(tái)風(fēng)中心，并觀察風(fēng)場(chǎng)風(fēng)向以輔助判別。利用該觀察方法，從2015年6月30日至2015年7月13日，HY-2微波散射計(jì)共觀測(cè)到28次臺(tái)風(fēng)“燦鴻”， 其中能夠判讀臺(tái)風(fēng)中心以及臺(tái)風(fēng)結(jié)構(gòu)的共13次，通過(guò)臺(tái)風(fēng)中心人工判讀，獲得9次較為理想的臺(tái)風(fēng)中心，如圖4所示：中心觀測(cè)時(shí)間估計(jì)分別為0703 20:19，0704 20:40，0705 08:08，0705 21:01，0706 08:31，0706 21:24，0707 08:53，0708 09:17，0712 09:06（UTC +8時(shí)區(qū)），各點(diǎn)地理坐標(biāo)為（147.6 oE，11.9 oN）、（144.6 oE，14.8 oN）、（144.2 oE，15.2 oN）、（142.5 oE，15.7 oN）、（140.8 oE，17.3 oN）、（137.8 oE，17.5 oN）、（136.0 oE，17.9 oN）、（132.9 oE，21.5 oN）、（123.5 oE，35.9 oN）。

其次，利用FY-2E衛(wèi)星的云圖數(shù)據(jù)，當(dāng)從風(fēng)云靜止氣象衛(wèi)星的圖像中可以明顯的觀察到明顯的眼區(qū)、密閉云區(qū)以及背景時(shí)，其中密閉云區(qū)的溫度值很高且相鄰像素的值接近，亮度比相應(yīng)背景及一般的云塊要高，密閉云區(qū)的類圓中心點(diǎn)附近的溫度最高區(qū)域就是臺(tái)風(fēng)中心。對(duì)于風(fēng)云靜止氣象衛(wèi)星的圖像，當(dāng)臺(tái)風(fēng)有兩條或更多螺旋云帶時(shí)，位于其螺旋云帶曲率中心的晴空區(qū)的中心即為臺(tái)風(fēng)中心，當(dāng)熱帶氣旋在分布對(duì)稱的中央密閉云區(qū)時(shí)，則該云區(qū)的幾何中心即為臺(tái)風(fēng)中心，當(dāng)密閉云區(qū)不對(duì)稱時(shí)，臺(tái)風(fēng)中心定在偏于云區(qū)邊界整齊光滑的一側(cè)。從2015年6月30日至2015年7月13日，臺(tái)風(fēng)“燦鴻”氣象衛(wèi)星監(jiān)測(cè)結(jié)果，F(xiàn)Y-2E衛(wèi)星可見(jiàn)光圖像、長(zhǎng)波紅外圖像能夠與HY-2衛(wèi)星微波散射計(jì)在同一時(shí)刻、以及在HY-2衛(wèi)星微波散射計(jì)無(wú)法監(jiān)測(cè)到的臺(tái)風(fēng)時(shí)期內(nèi)相近的時(shí)刻，經(jīng)人工判讀，相對(duì)于HY-2的臺(tái)風(fēng)中心有9次較為理想的臺(tái)風(fēng)中心，如圖5所示，中心觀測(cè)時(shí)間估計(jì)分別為0705 21:00，0706 08:30，0706 21:30，0707 09:00，0707 20:45，0708 09:15，0708 20:45，0709 21:45，0710 21:15，（UTC +8時(shí)區(qū)），各點(diǎn)地理坐標(biāo)為（141.3 oE，15.4 oN）、（139.5 oE，17.7 oN）、（138.4 oE，17.9 oN）、（136.0oE，18.3 oN）、（134.0 oE，19.7 oN）、（134.0 oE，19.7 oN）、（130.4 oE，22.1 oN、）、（125.7 oE，25.5 oN）、（123.2 oE，28.4 oN）。

其中監(jiān)測(cè)以單個(gè)臺(tái)風(fēng)為單次監(jiān)測(cè)對(duì)象，將連續(xù)監(jiān)測(cè)的結(jié)果進(jìn)行疊加，形成單個(gè)臺(tái)風(fēng)的路徑，如圖6所示。通過(guò)對(duì)比HY-2和FY-2E監(jiān)測(cè)得到的結(jié)果，將兩者進(jìn)行有效結(jié)合，可以更好的得出臺(tái)風(fēng)從生成到消亡的一個(gè)完整序列的臺(tái)風(fēng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，諸如HY-2的散射計(jì)數(shù)據(jù)由于受到接近陸地的影響，因此無(wú)法獲得0709、0710時(shí)段的數(shù)據(jù)，但是FY-2E就可以很好的獲得該時(shí)間段的數(shù)據(jù)，進(jìn)而我們能夠得到一個(gè)完整的臺(tái)風(fēng)路徑及強(qiáng)度監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)，如圖7所示。圖中段虛線代表HY-2對(duì)1509號(hào)臺(tái)風(fēng)“燦鴻”的監(jiān)測(cè)路徑，點(diǎn)虛線代表FY-2E對(duì)1509號(hào)臺(tái)風(fēng)“燦鴻”的監(jiān)測(cè)路徑，三角形點(diǎn)構(gòu)成的線為融合后的路徑，可以看出HY-2衛(wèi)星監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)在臺(tái)風(fēng)的前期和中期的監(jiān)測(cè)情況相對(duì)較好，但是在臺(tái)風(fēng)發(fā)展的后期階段，由于即將靠近陸地的緣故，HY-2衛(wèi)星微波散射計(jì)受到了很大的影響，因此它的后向散射系數(shù)無(wú)法很好監(jiān)測(cè)出臺(tái)風(fēng)數(shù)據(jù)，但是，F(xiàn)Y-2E衛(wèi)星可見(jiàn)光、紅外圖像能很好的獲得臺(tái)風(fēng)中心，彌補(bǔ)了HY-2衛(wèi)星數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)臺(tái)風(fēng)完整路徑的不足。

結(jié)果表明融合后臺(tái)風(fēng)路徑，從臺(tái)風(fēng)初始狀態(tài)開始（熱帶低壓或者是熱帶風(fēng)暴），直至最后的衰亡階段，以HY-2數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，在HY-2數(shù)據(jù)缺失的部分，F(xiàn)Y-2E數(shù)據(jù)可以很好的補(bǔ)充，由此就可以形成一個(gè)完整的臺(tái)風(fēng)監(jiān)測(cè)路徑。

驗(yàn)證臺(tái)風(fēng)中心監(jiān)測(cè)精度：

通過(guò)計(jì)算融合數(shù)據(jù)的臺(tái)風(fēng)中心與驗(yàn)證資料最佳路徑間的最大圓距離，驗(yàn)證臺(tái)風(fēng)中心監(jiān)測(cè)精度。由于無(wú)論是監(jiān)測(cè)結(jié)果與實(shí)測(cè)最佳路徑數(shù)據(jù)的臺(tái)風(fēng)中心都以經(jīng)緯度地理坐標(biāo)作為標(biāo)識(shí)，而地理坐標(biāo)是球面坐標(biāo)，要計(jì)算球面上兩點(diǎn)的距離差，所以我們選擇使用最大圓距離（Great Circle Distance，GCD）方法。最大圓距離是球面上兩點(diǎn)的最短距離，這里我們將地球近似為球體，地球半徑根據(jù)McCaw的研究，取6371.01千米。

設(shè)M（E1，N1）為監(jiān)測(cè)結(jié)果點(diǎn)，T（E0，N0）為對(duì)應(yīng)同一時(shí)間點(diǎn)上實(shí)測(cè)最佳路徑點(diǎn)，則M與T之間的最大圓距離D可由下式計(jì)算得到：

其中D為最大圓距離，R為平均地球半徑。

以單個(gè)正式命名編號(hào)的臺(tái)風(fēng)作為精度評(píng)估的個(gè)體，計(jì)算其臺(tái)風(fēng)天氣發(fā)生時(shí)間段內(nèi)，所有實(shí)測(cè)最佳路徑點(diǎn)與對(duì)應(yīng)的監(jiān)測(cè)結(jié)果插值點(diǎn)間的最大圓距離。然后再計(jì)算最大圓距離平均值，評(píng)價(jià)臺(tái)風(fēng)路徑監(jiān)測(cè)結(jié)果。

如圖8所示，精度評(píng)價(jià)結(jié)果顯示：

臺(tái)風(fēng)燦鴻融合路徑監(jiān)測(cè)結(jié)果與中央氣象臺(tái)（CMA）發(fā)布的最佳路徑之間的平均最大圓距離（GCD）為196.705，即大約8個(gè)HY-2微波散射計(jì)分辨單元，最大的遠(yuǎn)距離接近10個(gè)微波散射計(jì)單元，但總體趨于平穩(wěn)。

監(jiān)測(cè)結(jié)果與日本氣象廳（JMA）的發(fā)布的最佳路徑之間的平均最大圓距離（GCD）為83.225，即大約3個(gè)HY-2微波散射計(jì)分辨單元，只有四個(gè)點(diǎn)坐標(biāo)的最大圓距離超過(guò)了100，其他的均在100以內(nèi)，而且有的點(diǎn)的擬合度相當(dāng)?shù)母?，由此可以得出，本次融合的臺(tái)風(fēng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)在趨勢(shì)上有很高的一致性，監(jiān)測(cè)結(jié)果較為理想，是一次成功的監(jiān)測(cè)過(guò)程。

監(jiān)測(cè)結(jié)果與美國(guó)臺(tái)風(fēng)聯(lián)合警報(bào)中心（JTWC）的發(fā)布的最佳路徑之間的平均最大圓距離（GCD）為96.002，即大約4個(gè)HY-2微波散射計(jì)分辨單元，與JMA監(jiān)測(cè)的結(jié)果相差不大，擬合度也很高，由此可以得出，本次融合的臺(tái)風(fēng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)在趨勢(shì)上有很高的一致性，總體監(jiān)測(cè)結(jié)果較為理想，是一次成功的監(jiān)測(cè)過(guò)程。

通過(guò)對(duì)HY-2的微波散射計(jì)數(shù)據(jù)和FY-2E的可見(jiàn)光、紅外圖像，經(jīng)過(guò)人工判讀等方法，獲取得到本研究的1509號(hào)臺(tái)風(fēng)“燦鴻”中心經(jīng)緯度坐標(biāo)的路徑數(shù)據(jù)，同時(shí)將得出的兩種數(shù)據(jù)做前文所述方法的融合處理，結(jié)合地面三個(gè)站點(diǎn)發(fā)布的最佳臺(tái)風(fēng)路徑，利用驗(yàn)證臺(tái)風(fēng)中心監(jiān)測(cè)精度的最大圓評(píng)價(jià)方法，對(duì)監(jiān)測(cè)的路徑作進(jìn)一步的修正，最終得出一個(gè)最佳的臺(tái)風(fēng)路徑。

本文中所描述的具體實(shí)施例僅僅是對(duì)本發(fā)明精神作舉例說(shuō)明。本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對(duì)所描述的具體實(shí)施例做各種各樣的修改或補(bǔ)充或采用類似的方式替代，但并不會(huì)偏離本發(fā)明的精神或者超越所附權(quán)利要求書所定義的范圍。

盡管本文較多地使用了相關(guān)術(shù)語(yǔ)，但并不排除使用其它術(shù)語(yǔ)的可能性。使用這些術(shù)語(yǔ)僅僅是為了更方便地描述和解釋本發(fā)明的本質(zhì)；把它們解釋成任何一種附加的限制都是與本發(fā)明精神相違背的。