風云四號A星“拍攝”的第一幅地球彩色合成圖像。國防科工局供圖

一張像極了藍色彈珠的地球眺望圖，前不久在微信朋友圈里刷屏。這張照片的拍攝者正是我國目前最為先進的氣象衛星風云四號，這也是它“拍”下的第一幅彩色合成圖像。隨之被刷屏的還有我國首次獲取的閃電分布圖，有人驚嘆，原來衛星真的能“抓到”閃電。

鮮為人知的是，這些美圖并非一蹴而就，從風云四號“流水線”前端的黑白照片，到變身眉眼清晰的彩色美圖，最后為公眾提供臺風、洪澇、暴雨預報等服務，中間還需要很多加工處理的過程。中國青年報·中青在線記者采訪了風云四號地面應用系統副總師郭強，揭秘這些地球的高清寫真是如何誕生的。

控制：5000次問候“知冷知熱”

風云四號是我國第一顆靜止軌道上三軸穩定的定量遙感衛星，2016年12月11日成功發射。國防科工局總工程師、國家航天局秘書長田玉龍在風云四號首批圖像發布會上表示，經初步分析，圖像層次分明，云層和地表紋理豐富。

這是結果。要搞清楚整個來龍去脈，還要從圖像回傳說起。首批數據的準確回傳，需要地面站實現對衛星的精準控制。郭強說，由于衛星對指令的存儲能力有限，地面系統需要與衛星進行實時的任務和指令交互，即風云四號的每一個觀測動作都是在地面系統的精確控制下完成的。

他告訴中國青年報·中青在線記者，地面系統每天對衛星發送的業務化指令可達5000條以上，而對風云二號每天發送的指令數量僅有100多條。目前這5000多條業務化指令都已經實現了自動發送。

不過，自動化業務并不能完全代替人工操作。郭強說，每年春秋季前后，在45天左右的時間里，太陽每天都會被地球擋住一段時間，衛星獲得能量受到影響，最長一天內將有72分鐘照不到太陽，如果不進行及時調整，衛星就會嚴重失溫，甚至將會影響到衛星安全。

他們把這段時間稱為“地影期”，這時，地面站的工作人員就要提前考慮，給衛星發送指令，利用星上自帶的蓄電池為衛星預熱“保溫”。

接收：快到能融雪的“碗”里來

接下來，首批觀測數據就要踏上回到地球的征途了。

在中國氣象局北京地面站，可以看到，風云四號的接收天線，如同一口口“大碗”，整齊劃一地面朝西南矗立。

郭強說，對于靜止氣象衛星來說，天線是需要時刻面向處于赤道上空35800公里處的衛星的。所以，通過北京與赤道相對位置的判斷，這些天線要時刻面朝西南方向接收數據。實際上，雖然籠統說是西南方向，但每個天線的方向都需要精密判斷。

在北京衛星地面站，有特別設置的風云四號衛星測距天線。這些測距天線是正常的數據接收天線的“迷你”版，能從地面發射無線電信號，對衛星的距離進行測定。

郭強說，通過將北京站、廣州站、佳木斯站、烏魯木齊站等地面站測量的距離進行整合分析得到的空間位置預報結論，其精度已經達到了在距離衛星35800公里外，誤差范圍只有40米左右。

值得一提的是，數據接收天線自身有100多噸重，在它們的下面，有33根1米直徑的柱子，直接打到地下25米深的巖層，這可比樓房地基深多了。這樣的天線能夠在6至7級大風天氣里正常工作。而在下雪天里，這些天線也能夠啟動加熱裝置，為自己除雪。

接著，通過這些專屬接收天線，遨游天際的海量數據就可以回到地面，進入早已經過反復測試的流水線，開啟變身之旅。

變身：用顯微鏡觀看一片葉子

不過，剛從天際回歸的首批衛星觀測數據量超過1700GB——“太大，太多了！”

郭強說，通過解壓、拆分、提取，再經過定標、定位，這些數據才能被整合形成一張以衛星為視角拍攝的地球灰白圖像。

事實上，剛剛提取出來的這些原始數據，被稱為“零級數據”，其實是對地球進行三次“拍照”拼成的一整張圖像。這些“零級數據”看起來雜亂無章，常人是無法分辨出有用信息的。

郭強說，想要“變身”為有用的數據，就必須要通過數據預處理工作，讓“零級數據”進階成為“一級數據”。

他告訴中國青年報·中青在線記者，通過處理，“零級數據”將被整合成為一張灰白色的地球圖像。這張圖，就像是人站在衛星上用相機對地球拍出的一張照片。這張圖像蘊藏著豐富的溫度數據，那么，如何讓一張圖像“站起來”，表示出不同位置的不同溫度，還需要科研人員把不同灰度“翻譯”為不同溫度，這是對衛星數據進行定量化應用中最重要的一步。

他說，目前，風云四號在海面溫度、云頂溫度方面的定標誤差已經非常小，可以控制在正負0.5℃之間。

產品：哪里有閃電，臺風怎么走

最后一步，則是讓這些“一級數據”走下流水線，走進公眾生活，變成每天要看的天氣預報以及其他服務產品。

事實上，這次代表風云四號參加首批圖像發布會的圓盤圖、大氣光譜圖、閃電分布圖以及磁暴監測圖僅僅是眾多產品中的冰山一角。

郭強告訴中國青年報·中青在線記者，風云四號提供了28類定量產品，包括云和大氣產品、地表類產品、天氣產品、輻射產品等多種種類。他說，基于這些產品，預報員才可以準確的了解到哪里有閃電、臺風的精細化路徑是什么、強對流天氣的初生對流發生在哪里。

風云四號首批圖像的亮相只是一個開始，海量數據正在不斷從這條加工流水線上走出。中國氣象局副局長、風云四號衛星工程總指揮于新文說，截至目前，風云四號已開發的定量產品種類和數量是風云二號的3倍，數據量是風云二號的160倍。（記者 邱晨輝 通訊員 牛彥元）

[責任編輯：楊凡、方蕾]

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