NOAA系列极轨气象卫星数据格式 - 图文

国家卫星气象中心（NSMC） NOAA系列极轨气象卫星数据格式

NOAA系列极轨气象卫星

数 据 格 式

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目 录

1 2 3

卫星介绍................................................................................................................................... 1 有效载荷介绍........................................................................................................................... 2 NOAA 1B数据格式 ................................................................................................................ 4 3.1 3.2 3.3

压缩形式的1B格式 ........................................................................................................ 4 NOAA_K/L/M/N(15,16,17..)卫星1B数据格式 ............................................................. 7 NOAA-16/17 ATOVS LEVEL 1数据文件格式 .............................................................. 13

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1 卫星介绍

目前我国接收、存档和使用的NOAA系列卫星主要分为美国第四代（NOAA-9--NOAA-14）和第五代（NOAA-15--NOAA-17）极轨气象卫星，它们的共同点是卫星姿态为三轴稳定，扫描率为6条扫描线/秒，对地扫描角±55.4度，星下点分辨率1.1公里，卫星轨道是太阳同步轨道，高度在800-850.0公里之间，倾角为98.6-99.1度之间，偏心率小于10E-4。周期101-102分。24小时内卫星绕地球运行14圈左右。回归周期9天左右，所不同的第五代卫星在AVHRR探测器安装改进的甚高分辨率辐射计3型（AVHRR/3），增加CH3A（同CH3B进行时间切换），同时TOVS变为ATOVS，增加微波探测器等先进仪器，并且预处理生成的1B文件由压缩形式改变成二进制长字节文件。现将卫星某些轨道参数介绍如下： NOAA-11卫星：

发射日期1988年9月24日，正式运行日期1988年11月8日 轨道高度：841公里 轨道倾角：98.9度 轨道周期：101.8分 NOAA-12卫星：

发射日期1991年5月14日，正式运行日期1991年9月17日 轨道高度：804公里 轨道倾角：98.6度 轨道周期：101.1分 NOAA-14卫星：

发射日期1994年12月30日，正式运行日期1985年4月10日 轨道高度：845公里 轨道倾角：99.1度 轨道周期：101.9分 NOAA-15卫星：

发射日期1998年5月13日，正式运行日期1998年12月15日 轨道高度：808公里 轨道倾角：98.6度 轨道周期：101.2分 NOAA-16卫星：

发射日期2000年9月12日，正式运行日期2001年3月20日 轨道高度：850公里 轨道倾角：98.9度 轨道周期：102.1分 NOAA-17卫星：

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发射日期2002年6月24日，正式运行日期2002年10月15日 轨道高度：811公里 轨道倾角：98.7度 轨道周期：101.2分

2 有效载荷介绍

NOAA卫星装载有6个光谱通道的可见光和红外扫描辐射计，包括1个可见光、2个近红外通道、1个中波红外通道和2个长波红外通道。数据量化等级10比特，NOAA-K/L/M(15，16/17)是美国第五代极轨业务环境卫星，星上主要携带有：（1）改进的甚高分辨率辐射计3型（AVHRR/3），（2）高分辨率红外辐射探测仪3型（HIRS-3），（3）先进的微波探测装置A型（AMSU-A），（4）先进的微波探测装置B型（AMSU-B）。其中HIRS-3、AMSU-A和AMSU-B统称为先进的TIROS业务垂直探测器（ATOVS）。 表5.1 ATOVS和AVHRR仪器性能参数 仪器参数 HIRS/3 通道数 IFOV（度） 扫描周期（秒） 对地扫描视场数 视场步进角（度） 最大扫描角（度） 星下点分辨率（km） 扫描带宽约（km） 20 1.4 /1.3* 6.4 56 1.8 49.5 20.4/18.9* 2248 AMSU-A 15 3.3 8 30 3.33 48.33 45 2226 表5.2 AVHRR光谱通道特征和主要探测目的 通道 序号 1 2 3a* 3b* 4 5 波长 (μm) 0.58-0.68 0.725-1.00 1.58-1.64 3.55-3.93 10.30-11.30 11.50-12.50 主要 用 途 白天图像、植被、冰雪 白天图像、植被、水/陆边界、大气校正 白天图像、土壤湿度云雪判识、干旱监测、云相区分 下垫面高温点、夜间云图、森林火灾 昼夜图像、海表和地表温度 昼夜图像、海表和地表温度 AMSU-B 5 1.1 2.67 90 1.1 48.95 15.0 2168 AVHRR/3 6 1.3毫弧度 0.1 2048 1.362毫弧度 55.4 1.1 2400 *：通道3A和3B时间共享。

表5.3 HIRS/3光谱通道特征和主要探测目的 通道 序号 1 2 波数 -1(cm) 669 680 波长 (?m) 14.95 14.71 主要吸收 成份 CO2 CO2 峰值能量 高度 30hPa 60 hPa 主要 用 途 大气温度廓线 - 2 -

国家卫星气象中心（NSMC） NOAA系列极轨气象卫星数据格式 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 690 703 716 733 749 900 1030 802 1365 1533 2188 2210 2235 2245 2420 2515 2660 14500 14.49 14.22 13.97 13.84 13.35 11.11 9.71 12.47 7.33 6.52 4.57 4.52 4.47 4.45 4.13 4.00 3.76 0.69 CO2 CO2 CO2 CO2 / H2O CO2 / H2O 窗区 O3 窗区 H2O H2O N2O N2O CO2 / N2O CO2 / N2O 窗区 窗区 窗区 窗区 100 hPa 400 hPa 600 hPa 800 hPa 900 hPa 地表 25 hPa 地表 700 hPa 500 hPa 1000 hPa 950 hPa 700 hPa 400 hPa 地表 地表 地表 云 表面温度 臭氧总含量 表面温度 水汽廓线 大气温度廓线 表面温度 云 表5.4 AMSU-A光谱通道特征及其主要探测目的 通道 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

表5.5 AMSU-B光谱通道特征及其主要探测目的 通道 序号 1 2 中心频率 (GHz) 89.00 150.00 主要 吸收成分 窗区 窗区 - 3 -

中心频率 (GHz) 23.80 31.40 50.30 52.80 53.596?0.115 54.40 54.94 55.50 f0=57.30 f0 ? 0.217 f0 ?0.322, ?0.048 f0?0.322, ?0.022 f0?0.322, ?0.010 f0?0.322, ?0.045 89.00 主要 吸收成分 窗区 窗区 窗区 O2 O2 O2 O2 O2 O2 O2 O2 O2 O2 O2 窗区 峰值能量 高度 地表 地表 地表 850 hPa 600 hPa 400 hPa 250 hPa 150 hPa 80 hPa 50 hPa 20 hPa 10 hPa 5 hPa 2 hPa 地表 主要 用 途 可降水、云中液态水 可降水、云中液态水 表面发射率 大气温度 大气温度 大气温度 大气温度 大气温度 大气温度 大气温度 大气温度 大气温度 大气温度 大气温度 可降水、云中液态水 峰值能量 贡献高度 地表 地表 主要 用 途 可降水、云中液态水 可降水、云中液态水

国家卫星气象中心（NSMC） NOAA系列极轨气象卫星数据格式 161~168 169~176 177~186 187~188 8 8 2x5 2 C*8 C*8 I*2 I*2 备份 备份 填充符 定标信息 Ramp/auto定标指示符: bits 15 – 6: bit 5-0: ramp non-linearity for GAC, LAC and HRPT channel 5, 4, 3b, 3a, 2, 1. 最近的太阳通道定标年（如，1999） 最近的太阳通道定标日（如，365） 主要定标算法标志 主要定标算法选择： bits 15 : bit 14: Ch. 5 resolution ( 0= high; 1 = low) bit 13: Ch. 5 substitution coefficients ( 0= no; 1 = yes) bit 12-10: bit 9: Ch. 4 resolution ( 0= high; 1 = low) bit 8: Ch. 4 substitution coefficients ( 0= no; 1 = yes) bit 7-5: bit 4: Ch. 3b resolution ( 0= high; 1 = low) bit 3: Ch. 3b substitution coefficients ( 0= no; 1 = yes) bit 2-0: 辅助定标算法标志 辅助定标算法选择： bits 15 : bit 14: Ch. 5 resolution ( 0= high; 1 = low) bit 13: Ch. 5 substitution coefficients ( 0= no; 1 = yes) bit 12-10: bit 9: Ch. 4 resolution ( 0= high; 1 = low) bit 8: Ch. 4 substitution coefficients ( 0= no; 1 = yes) bit 7-5: bit 4: Ch. 3b resolution ( 0= high; 1 = low) bit 3: Ch. 3b substitution coefficients ( 0= no; 1 = yes) bit 2-0: 红外目标温度1转换系数 1（*10^2） 红外目标温度1转换系数 2（*10^5） 红外目标温度1转换系数 3-6（*10^8） 红外目标温度2转换系数 1（*10^2） 红外目标温度2转换系数 2（*10^5） 红外目标温度2转换系数 3-6（*10^8） 红外目标温度3转换系数 1（*10^2） 红外目标温度3转换系数 2（*10^5） 红外目标温度3转换系数 3-6（*10^8） 红外目标温度4转换系数 1（*10^2） - 9 -

189~190 191~192 193~194 195~196 2 2 2 2 I*2 I*2 I*2 I*2 197~198 199~200 2 2 I*2 I*2 201~202 203~204 205~212 213~214 215~216 217~224 225~226 227~228 229~236 237~238 2 2 2x4 2 2 2x4 2 2 2 2 I*2 I*2 I*2 I*2 I*2 I*2 I*2 I*2 I*2 I*2 国家卫星气象中心（NSMC） NOAA系列极轨气象卫星数据格式 239~240 241~248 249~256 257~260 261~264 265~268 269~272 273~276 277~280 281~284 285~288 289~292 293~296 297~300 301~304 305~308 309~312 313~316 317~328 329~336 337~338 339~340 2 2 4x2 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4x3 8 2 2 I*2 I*2 I*4 I*4 I*4 I*4 I*4 I*4 I*4 I*4 I*4 I*4 I*4 I*4 I*4 I*4 I*4 I*4 I*4 C I*2 I*2 红外目标温度4转换系数 2（*10^5） 红外目标温度4转换系数 3-6（*10^8） 填充符（0） 辐射转换系数 CH 1太阳滤波辐照度（*10）（in wavelength） CH 1等效滤波宽度（*10^3）（in wavelength） CH 2太阳滤波辐照度（*10）（in wavelength） CH 2等效滤波宽度（*10^3）（in wavelength） CH 3a太阳滤波辐照度（*10）（in wavelength） CH 3a等效滤波宽度（*10^3）（in wavelength） 通道CH 3b中心波数（*10^2） 通道CH 3b常数c1（*10^5） 通道CH 3b常数c2（*10^6） 通道CH 4中心波数（*10^3） 通道CH 4常数c1（*10^5） 通道CH 4常数c2（*10^6） 通道CH 5中心波数（*10^3） 通道CH 5常数c1（*10^5） 通道CH 5常数c2（*10^6） 填充符（0） 地理定位信息 参考椭圆模式标识号 星下点地球定位差范围（*10 Km） 地球定位bit域： bits 15-2 : bit 1: reasonableness test active ( 0= inactive) bit 0: attitude error correction ( 0= not corrected) 填充符（0） 滚动姿态误差常数（*10^3度） 俯仰姿态误差常数（*10^3度） 偏航姿态误差常数（*10^3度） 历元轨道年（epoch year） 历元轨道年日记数（day of epoch year） 历元轨道世界时UTC（秒） 半长轴（*10^5km） 偏心率（*10^8） 轨道倾角（*10^5度） 近地点幅角（*10^5度） 升交点赤经（*10^5度） 平近点角（*10^5度） X分量的位置（*10^5km） Y分量的位置（*10^5km） Z分量的位置（*10^5km） - 10 -

341~342 343~344 345~346 347~348 349~350 351~352 353~356 357~360 361~364 365~368 369~372 373~376 377~380 381~384 385~388 389~392 2 2 2 2 2 2 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 I*2 I*2 I*2 I*2 I*2 I*2 I*4 I*4 I*4 I*4 I*4 I*4 I*4 I*4 I*4 I*4 国家卫星气象中心（NSMC） NOAA系列极轨气象卫星数据格式 393~396 397~400 401~404 405~408 409~424 425~434 435~436 437~446 447~448 449~458 459~460 461~470 471~472 473~482 483~484 485~494 495~496 497~506 507~508 509~518 519~520 521~530 531~532 533~542 543~544 546~554 555~556 557~566 567~568 569~578 579~580 581~590 591~592 593~602 603~604 605~614 615~616 617~626 627~628 629~638 639~640 641~650 4 4 4 4 4x4 2x5 2 2x5 2 2x5 2 2x5 2 2x5 2 2x5 2 2x5 2 2x5 2 2x5 2 2x5 2 2x5 2 2x5 2 2x5 2 2x5 2 2x5 2 2x5 2 2x5 2 2x5 2 2x5 I*4 I*4 I*4 I*4 I*4 I*2 I*2 I*2 I*2 I*2 I*2 I*2 I*2 I*2 I*2 I*2 I*2 I*2 I*2 I*2 I*2 I*2 I*2 I*2 I*2 I*2 I*2 I*2 I*2 I*2 I*2 I*2 I*2 I*2 I*2 I*2 I*2 I*2 I*2 I*2 I*2 I*2 X分量的速度（*10^8km/s） Y分量的速度（*10^8km/s） Z分量的速度（*10^8km/s） 地球/太阳距离比（*10^6） 填充符（0） 模拟遥测转换 patch温度转换系数1-5 备用 patch温度扩展转换系数1-5 备用 patch能量（power）转换系数1-5 备用 辐射计温度转换系数1-5 备用 黑体温度1转换系数1-5 备用 黑体温度2转换系数1-5 备用 黑体温度3转换系数1-5 备用 黑体温度4转换系数1-5 备用 电流转换系数1-5 备用 马达电流转换系数1-5 备用 地球阴影（shield）位置转换系数1-5 备用 电子温度转换系数1-5 备用 冷室温度转换系数1-5 备用 基盘温度转换系数1-5 备用 马达室温度转换系数1-5 备用 A/D转换器温度转换系数1-5 备用 探测器#4偏差电压转换系数1-5 备用 探测器#5偏差电压转换系数1-5 备用 CH 3b黑体视场转换系数1-5 - 11 -

国家卫星气象中心（NSMC） NOAA系列极轨气象卫星数据格式 651~652 653~662 663~664 665~674 675~676 677~686 687~688 689~22016 2 2x5 2 2x5 2 2x5 2 2x10664 I*2 I*2 I*2 I*2 I*2 I*2 I*2 I*2 备用 CH 4黑体视场转换系数1-5 备用 CH 5黑体视场转换系数1-5 备用 参考电压转换系数1-5 备用 填充符（0）

2、数据记录格式： 字节序号 1~2 3~4 5~6 7~8 9~12 13~14 字节数 2 2 2 2 4 2 类型 I*2 I*2 I*2 I*2 I*4 I*2 数据描述 扫描线信息 扫描线数 扫描线年份（如，1999） 扫描线天数（如，365） 卫星时钟漂移偏差（毫秒） 扫描线的世界时（UTC）计时（毫秒） 扫描线的bit域意义： bit 15：（0=升轨， 1=降轨） bit 14：（1=经过时钟漂移修正的扫描时间） bit 13：（1=经过TIP姿态修正的地球定位） bit 0：通道3选择开关（0=3A， 1=3B） 填充符（0） 质量标志 质量标识符的bit域意义（见附录A） 扫描线质量标记的bit域意义（见附录A） IR Ch 3b, 4, 5的定标质量标记符的bit域意义（见附录A） 帧同步中bit错误记数 填充符（0） 定标系数 可见光定标系数（5，3，3）： 1） 5个系数： （1）通道n太阳定标的斜率1（*10^10）， （2）通道n太阳定标的截距1（*10^7）， （3）通道n太阳定标的斜率2（*10^10）， （4）通道n太阳定标的截距2（*10^7）。 （5）选择通道n太阳定标系数交叉点的记数值 2）3组系数：（1）业务用，（2）测试用，（3）发射前。 3） 3个通道：（1） 通道1，（2）通道2，（3）通道3A。 IR定标系数（3，2，3）： 1）3个系数： （1）IR定标通道n的系数1（*10^6） 15~24 25~28 29~32 33~38 39~40 41~48 49~228 2x5 4 4 2x3 2 4 x2 4x5x3x3 I*2 I*4 I*4 I*2 I*2 I*4 I*4 229~300 4x3x2x3 I*4 - 12 -

国家卫星气象中心（NSMC） NOAA系列极轨气象卫星数据格式 （2）IR定标通道n的系数2（*10^6） （3）IR定标通道n的系数3（*10^6） 2）2组系数：（1）业务用，（2）发射前。 3）3个通道：（1） 通道3B，（2）通道4，（3）通道5。 301~312 313~316 317~320 321~326 327~328 329~634 4x3 4 4 2x3 2 2x3x51 I*4 I*4 I*4 I*2 I*2 I*2 填充符（0） 地理定位信息 定位状态bit域意义（详见附录A） 与TIP Euler角度相关的时间（秒） 卫星3个姿态角：滚动角、俯仰角、偏航角（*10^3度） 卫星在参考椭圆上的平均高度（*10km） 51个扫描点的3个角度（3，51）： （1）太阳天顶角（x 10^2） (2) 卫星天顶角（x 10^2） （3）相对方位顶角（x 10^2） （注51个点：从第25到第2025个扫描点，每隔40个点取1个点。 填充符（0） 51个扫描点的地理位置（2，51）： （1）纬度（x 10^4，N +）；（2）经度（x 10^4，E +） 填充符（0） HRPT副帧遥测信息 HRPT副帧遥测数据（HRPT副帧格式） 填充符（0） AVHRR地球观测数据 一条扫描线2048个点、5个通道的数据 填充符（0） TIP副帧头 TIP副帧头信息 CPU遥测信息 填充符（0）

635~640 641~1048 1049~1056 1057~1262 1063~1264 1265-21744 21744-21752 21753-21823 21824-21884 21885-22016 2x3 4x2x51 2*4 2x103 2 2x5x2048 4x2 2x7x5 6x2x5 2x67 I*2 I*4 I*4 I*2 I*2 I*2 I*4 I*2 C*6 I*2 3.3 NOAA-16/17 ATOVS Level 1数据文件格式

ATOVS Level 1数据文件包括HIRS Level 1C、AMSU-A Level 1C、AMSU-B Level 1C和ATOVS Level 1D四种数据文件。其中Level 1C数据文件是在Level 1B基础上进一步加工制作的，其内容主要包括仪器扫描视场（FOV）探测通道的辐射亮度温度、地理经纬度等信

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息。ATOVS Level 1D数据文件是在三个Level 1C数据基础上进一步加工制作的。该文件以HIRS仪器扫描视场（FOV）为基准，将AMSU-B和AMSU-A的数据匹配到HIRS扫描视场（FOV），使得每个HIRS扫描视场（FOV）具有20个通道的AMSU和20个通道的HIRS探测信息。此外，该文件还具有地理、地形等信息。下面分别给出每个文件的详细格式。

1、HIRS Level 1C数据文件格式

本文件为二进制四字节（I*4）直接文件存取。文件的逻辑记录长度为1664个字（6576字节）。HIRS有20个通道，每条扫描线由56个扫描点组成，每条扫描线数据构成一个数据记录。该文件由1个头记录和N个数据记录组成。具体格式如下： （1） 头记录格式 字序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22-78 字数 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 3x19 数据类型 C*3 C*1 C*3 C*1 I*4 I*4 I*4 I*4 I*4 I*4 I*4 I*4 I*4 I*4 I*4 I*4 I*4 I*4 I*4 I*4 I*4 I*4 I*4 I*4 填充符 原始1B数据生成地点的缩写符号 填充符 1C格式版本号 1C格式版本发布的年号（year） 1C格式版本发布的年中的日期号（day of year） 本数据集中头记录占的记录个数 卫星标志（如：15 = NOAA-15） 探测仪器代号（如：5=HIRS；6=MSU；10=AMSU-A； 11=AMSU-B） 卫星大致高度（km*10） 卫星大致轨道周期（秒） 轨道号（从卫星发射入轨后开始记数） 数据集开始的年份（year） 数据集开始的日期号（day of year） 数据集开始的世界时（UTC）时间（time of day；毫秒） 轨道号（结束） 数据集结束的年份（year） 数据集结束的日期号（day of year） 数据集结束的世界时（UTC）时间（time of day；毫秒） 本数据集中的扫描线数 丢失的扫描线数 备份 转换系数 HIRS/3通道1-19的3个辐射率?温度转换系数： - 14 -

数据描述 一般信息 数据集生成地点的缩写符号 国家卫星气象中心（NSMC） NOAA系列极轨气象卫星数据格式 （1） 中心波数：通道1-12（*10^6）； 通道13-19（*10^5）； （2） 常数c1（*10^6）； （3）常数c2（*10^6）。 79-80 2x1 I*4 HIRS/3通道20的2个辐射率?反照率转换系数： （1）太阳滤波辐照度（*10^6 W/m2） （2）等效滤波宽度（*10^6 cm-1） 备用 81-1664 1584 I*4 （2）数据记录格式 字序号 1 2 3 4 5 6 7 8-27 28 29-30 31-142 143-366 字数 1 1 1 1 1 1 1 1x20 1 2 2 x 56 4 x 56 数据类型 I*4 I*4 I*4 I*4 I*4 I*4 I*4 I*4 I*4 I*4 I*4 I*4 扫描线号 扫描线的年号（year） 扫描线的年中日期号（day of year） 扫描线的世界时（UTC）时间（time of day；毫秒） 主帧记数值 Bit位区的质量标记（详见附录A） 扫描线质量标志（详见附录A） HIRS/3通道1-20的质量标志（详见附录A） HIRS/3仪器基板（baseplate）温度（K*100） 备份 地理定位信息 HIRS/3扫描点1-56的纬度和经度（*10^4度）： （1）纬度； （2）经度 HIRS/3扫描点1-56的4个角度（*100度）： （1）局地天顶角；（2）局地方位角； （3）太阳天顶角；（4）太阳方位角 参考椭圆上的卫星高度（KM*10） 备用 地球观测数据 HIRS/3扫描点1-56、红外通道1-19的亮度温度（K*100） （数据丢失的指示标记：-999999） HIRS/3扫描点1-56、可见光通道20的反照率（*10^4） （数据丢失的指示标记：-999999） HIRS/3扫描点1-56的质量控制标志（详见附录A） 备份 数据描述 扫描线信息 367 368-369 370-1433 1434-1489 1490-1545 1546-1664 1 2 19 x 56 1x56 1x56 119 I*4 I*4 I*4 I*4 I*4 I*4 附录：HIRS/3 Level 1C数据记录中bit域描述 序号 数据类型 数据描述 - 15 -

国家卫星气象中心（NSMC） NOAA系列极轨气象卫星数据格式 1 I*4 质量控制bit域：（if the bit is on (i.e., if it is set to 1) then the statement is true. Otherwise it is false.） bit 31: do not use scan for product generation bit 30: time sequence error detected with this scan (see below) bit 29: data gap precedes this scan bit 28: no calibration (see below) bit 27: no earth location (see below) bit 26: first good time following a clock update bit 25: instrument status changed with this scan bit 24-0: spare 扫描线质量标记：（if bit is on (=1)，then true） Time Problem Code (All bits off implies the scan time is as expected.) bit 31-24: spare bit 23: time field is bad but can probably be inferred from the previous good time. bit 22: time field is bad and can't be inferred from the previous good time. bit 21: this record starts a sequence that is inconsistent with previous times (i.e., there is a time discontinuity). This may or may not be associated with a spacecraft clock update. (See bit 26 above) bit 20: start of a sequence that apparently repeats scan times that have been previously accepted. bit 19-16: spare Calibration Problem Code (Note these bits compliment the channel indicators; all bits set to 0 indicates normal calibration. Where any of bits 15, 13,10,9,8 are set, secondary calibration coefficients should have been used.) bit 15: Scan line was not calibrated because of bad time. Bit 14: Scan line was calibrated using fewer than the preferred number of scan lines because of proximity to start or end of data set or to a data gap. Bit 13: Scan line was not calibrated because of bad or insufficient PRT data. Bit 12: Scan line was calibrated but with marginal PRT data. Bit 11: Some uncalibrated channels on this scan. (See channel indicators.) - 16 -

2 I*4 国家卫星气象中心（NSMC） NOAA系列极轨气象卫星数据格式 bit 10: Uncalibrated due to instrument mode. Bit 09: Questionable calibration because of antenna position error of space view. Bit 08: Questionable calibration because of antenna position error of blackbody. Earth Location Problem Code (all bits set to 0 implies the earth location was normal) bit 07: Not earth located because of bad time. bit 06: Earth location questionable because of questionable time code. (See time problem flags above.) bit 05: Earth location questionable -- only marginal agreement with reasonableness check. bit 04: Earth location questionable -- fails reasonableness check. bit 03: Earth location questionable because of antenna position check [rs060794.doc & rs062094.do1] bit 02-0: spare 3 I*4 通道质量标记：(all bits off implies a good calibration) bit 31-6: spare bit 5: No good blackbody counts for scan line bit 4: No good space view counts for scan line bit 3: No good PRTs for this line bit 2: Some bad blackbody view counts for this line bit 1: Some bad space view counts for this line bit 0: Some bad PRT temps on this line 4 I*4 扫描视场质量标记：(all bits off implies acceptable data) bit 31: spare bit 30: set if secondary calibration used bit 29-21: spare bit 20-1: bit n set to 1 if brightness temperature in channel n is unreasonable or has not been calculated due to calibration problems. Bit 0: set if all channels are missing.

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国家卫星气象中心（NSMC） NOAA系列极轨气象卫星数据格式

2、AMSU-A L1C数据文件格式

AMSU-A L1C数据文件为二进制四字节（I*4）直接文件存取。文件的逻辑记录长度为768字（3072字节）。AMSU-A有15个通道，每条扫描线有30个扫描点，每条扫描线数据构成一个数据记录。该文件由1个头记录和N个数据记录组成。具体格式如下：

（1）头记录格式 字序号 字数 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23-67 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 3x15 数据类型 C*3 C*1 C*3 C*1 I*4 I*4 I*4 I*4 I*4 I*4 I*4 I*4 I*4 I*4 I*4 I*4 I*4 I*4 I*4 I*4 I*4 I*4 I*4 I*4 I*4 填充符 原始1B数据生成地点的缩写符号 填充符 1C格式版本号 1C格式版本发布的年号（year） 1C格式版本发布的年中的日期号（day of year） 本数据集中头记录占的记录个数 卫星标志（如：14表明NOAA-14） 探测仪器代号（如：5=HIRS；6=MSU；10=AMSU-A； 11=AMSU-B） 卫星大致高度（KM*10） 卫星大致轨道周期（秒） 轨道号（从卫星发射入轨后开始记数） 数据集开始的年份（year） 数据集开始的日期号（day of year） 数据集开始的世界时（UTC）时间（time of day；毫秒） 轨道号（结束） 数据集结束的年份（year） 数据集结束的日期号（day of year） 数据集结束的世界时（UTC）时间（time of day；毫秒） 本数据集中的扫描线数 丢失的扫描线数 AMSU-A天线订正版本号（0=未有进行订正） 备份 转换系数 AMSU-A通道1-15的3个温度-辐射率转换系数： （1）通道中心波数（*10^6）; （2）常数c1（*10^6）;（3）常数c2（*10^6）。 备用 数据描述 一般信息 数据集生成地点的缩写符号 68-768 701 I*4

（2）数据记录格式 字序号 字数 数据类型 - 18 -

数据描述 扫描线信息

国家卫星气象中心（NSMC） NOAA系列极轨气象卫星数据格式 1 2 3 4 5 6 7~21 22 23 24~25 26~85 86~205 1 1 1 1 1 1 15 1 1 2 2 x 30 4 x 30 I*4 I*4 I*4 I*4 I*4 I*4 I*4 I*4 I*4 I*4 I*4 I*4 扫描线号 扫描线的年号（year） 扫描线的年中日期号（day of year） 扫描线的世界时（UTC）时间（time of day；毫秒） Bit位区的质量标记（详见附录A） 扫描线质量标志（详见附录A） AMSU-A通道1-15的质量标志（详见附录A） AMSU-A1的阁板温度（K*100） AMSU-A2的阁板温度（K*100） 备份 地理定位信息 AMSU-A扫描点1-30的纬度和经度（*10^4）： （1）纬度（*10^4）; （2）经度（*10^4） AMSU-A扫描点1-30的4个角度（度*100）： （1）局地天顶角；（2）局地方位角； （3）太阳天顶角；（4）太阳方位角 参考椭圆上的卫星高度（km*10） 备份 地球观测资料 AMSU-A扫描点1-30、通道1-15的亮度温度（K*100） （数据丢失指示标记：-999999） AMSU-A视场1-30的质量控制标志（详见附录A） 备份 206 207~208 209~658 659~688 689~768 1 2 15 x 30 30 80 I*4 I*4 I*4 I*4 I*4 附录：AMSU-A Level 1C数据记录中bit域描述 序号 数据类型 1 I*4 数据描述 质量控制bit域：（if the bit is on (i.e., if it is set to 1) then the statement is true. Otherwise it is false.） bit 31: do not use scan for product generation bit 30: time sequence error detected with this scan (see below) bit 29: data gap precedes this scan bit 28: no calibration (see below) bit 27: no earth location (see below) bit 26: first good time following a clock update bit 25: instrument status changed with this scan bit 24-0: spare 扫描线质量标记：（if bit is on (=1)，then true） Time Problem Code (All bits off implies the scan time is as expected.) bit 31-24: spare bit 23: time field is bad but can probably be inferred from the 2 I*4 - 19 -

国家卫星气象中心（NSMC） NOAA系列极轨气象卫星数据格式 previous good time. Bit 22: time field is bad and can't be inferred from the previous good time. bit 21: this record starts a sequence that is inconsistent with previous times (i.e., there is a time discontinuity). This may or may not be associated with a spacecraft clock update. (See bit 26 above) bit 20: start of a sequence that apparently repeats scan times that have been previously accepted. bit 19-16: spare Calibration Problem Code (Note these bits compliment the channel indicators; all bits set to 0 indicates normal calibration. Where any of bits 15, 13,10,9,8 are set, secondary calibration coefficients should have been used.) bit 15: Scan line was not calibrated because of bad time. Bit 14: Scan line was calibrated using fewer than the preferred number of scan lines because of proximity to start or end of data set or to a data gap. Bit 13: Scan line was not calibrated because of bad or insufficient PRT data. Bit 12: Scan line was calibrated but with marginal PRT data. Bit 11: Some uncalibrated channels on this scan. (See channel indicators.) bit 10: Uncalibrated due to instrument mode. Bit 09: Questionable calibration because of antenna position error of space view. Bit 08: Questionable calibration because of antenna position error of blackbody. Earth Location Problem Code (all bits set to 0 implies the earth location was normal) bit 07: Not earth located because of bad time. bit 06: Earth location questionable because of questionable time code. (See time problem flags above.) bit 05: Earth location questionable -- only marginal agreement with reasonableness check. - 20 -

国家卫星气象中心（NSMC） NOAA系列极轨气象卫星数据格式 bit 04: Earth location questionable -- fails reasonableness check. bit 03: Earth location questionable because of antenna position check [rs060794.doc & rs062094.do1] bit 02-0: spare 3 I*4 通道质量标记：(all bits off implies a good calibration) bit 31-6: spare bit 5: No good blackbody counts for scan line bit 4: No good space view counts for scan line bit 3: No good PRTs for this line bit 2: Some bad blackbody view counts for this line bit 1: Some bad space view counts for this line bit 0: Some bad PRT temps on this line 扫描视场质量标记：(all bits off implies acceptable data) bit 31: spare bit 30: set if secondary calibration used bit 29-16: spare bit 15-1: bit n set to 1 if brightness temperature in channel n is unreasonable or has not been calculated due to calibration problems. Bit 0: set if all channels are missing. 4 I*4 3、AMSU-B Level 1C数据格式 AMSU-B L1C数据文件为二进制四字节（I*4）直接文件存取。文件的逻辑记录长度为1152个字（4608字节）。AMSU-B有5个通道，每条扫描线有90个扫描点，每条扫描线数据构成一个数据记录。该文件由1个头记录和N个数据记录组成。具体格式如下： （1）头记录格式 字序号 字数 1 2 3 4 1 1 1 1 数据类型 C*3 C*1 C*3 C*1 I*4 I*4 填充符 原始1B数据生成地点的缩写符号 填充符 1C格式版本号 1C格式版本发布的年号（year） 数据描述 一般信息 数据集生成地点的缩写符号 - 21 -

国家卫星气象中心（NSMC） NOAA系列极轨气象卫星数据格式 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23-37 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 3x5 I*4 I*4 I*4 I*4 I*4 I*4 I*4 I*4 I*4 I*4 I*4 I*4 I*4 I*4 I*4 I*4 I*4 I*4 I*4 1C格式版本发布的年中的日期号（day of year） 本数据集中头记录的记录个数 卫星标志（如：14表明NOAA-14） 探测仪器代号（如：5=HIRS；6=MSU；10=AMSU-A； 11=AMSU-B） 卫星大致高度（km*10） 卫星大致轨道周期（秒） 轨道号（从卫星发射入轨后开始记数） 数据集开始的年份（year） 数据集开始的日期号（day of year） 数据集开始的世界时（UTC）时间（time of day；毫秒） 轨道号（结束） 数据集结束的年份（year） 数据集结束的日期号（day of year） 数据集结束的世界时（UTC）时间（time of day；毫秒） 本数据集中的扫描线数 丢失的扫描线数 AMSU-B天线订正数据版本号（0=未进行订正） 备份 转换系数 AMSU-B通道1-5的3个温度-辐射率转换系数： （1）通道中心波数（*10^6）; （2）常数c1（*10^6）; （3）常数c2（*10^6）。 备用 38-1152 1115 I*4 （2）数据记录格式 字序号 1 2 3 4 5 6 7~11 12 13~14 15~194 195~554 字数 1 1 1 1 1 1 5 1 2 2 x 90 4 x 90 数据类型 I*4 I*4 I*4 I*4 I*4 I*4 I*4 I*4 I*4 I*4 I*4 扫描线号 扫描线的年号（year） 扫描线的年中日期号（day of year） 扫描线的世界时（UTC）时间（time of day；毫秒） Bit位区的质量标记（详见附录A） AMSU-B扫描线质量标志（详见附录A） AMSU-B通道16-20的质量标志（详见附录A） AMSU-B通道18~20（mixer）仪器温度（K*100） 备份 地理定位信息 AMSU-B 扫描点1-90的纬度和经度（*10^4）: （1）纬度； （2）经度 AMSU-B 扫描点1-90的4个角度（*100）: - 22 -

数据描述 扫描线信息 国家卫星气象中心（NSMC） NOAA系列极轨气象卫星数据格式 （1）局地天顶角；（2）局地方位角； （3）太阳天顶角；（4）太阳方位角 555 556-557 1 2 I*4 I*4 I*4 I*4 I*4 参考椭圆上的卫星高度（km*10） 备用 地球观测资料 AMSU-B扫描点1-90，通道16-20的亮度温度（*100K） （数据丢失的指示标记：-999999） AMSU-B 视场1-90的质量控制标志（详见附录A） 备份 558~1007 5 x 90 1008~ 1097 1098~ 1152 90 55 附录: AMSU-B Level 1C数据记录中bit域描述 序号 1 数据 类型 I*4 数据描述 质量控制bit域：（if the bit is on (i.e., if it is set to 1) then the statement is true. Otherwise it is false.） bit 31: do not use scan for product generation bit 30: time sequence error detected with this scan (see below) bit 29: data gap precedes this scan bit 28: no calibration (see below) bit 27: no earth location (see below) bit 26: first good time following a clock update bit 25: instrument status changed with this scan bit 24-0: spare 扫描线质量标记：（if bit is on (=1)，then true） Time Problem Code (All bits off implies the scan time is as expected.) bit 31-24: spare bit 23: time field is bad but can probably be inferred from the previous good time. bit 22: time field is bad and can't be inferred from the previous good time. bit 21: this record starts a sequence that is inconsistent with previous times (i.e., there is a time discontinuity). This may or may not be associated with a spacecraft clock update. (See bit 26 above) bit 20: start of a sequence that apparently repeats scan times that have been previously accepted. bit 19-16: spare - 23 -

2 I*4

国家卫星气象中心（NSMC） NOAA系列极轨气象卫星数据格式 Calibration Problem Code (Note these bits compliment the channel indicators; all bits set to 0 indicates normal calibration. Where any of bits 15, 13,10,9,8 are set, secondary calibration coefficients should have been used.) bit 15: Scan line was not calibrated because of bad time. Bit 14: Scan line was calibrated using fewer than the preferred number of scan lines because of proximity to start or end of data set or to a data gap. Bit 13: Scan line was not calibrated because of bad or insufficient PRT data. Bit 12: Scan line was calibrated but with marginal PRT data. Bit 11: Some uncalibrated channels on this scan. (See channel indicators.) bit 10: Uncalibrated due to instrument mode. Bit 09: Questionable calibration because of antenna position error of space view. Bit 08: Questionable calibration because of antenna position error of blackbody. Earth Location Problem Code (all bits set to 0 implies the earth location was normal) bit 07: Not earth located because of bad time. bit 06: Earth location questionable because of questionable time code. (See time problem flags above.) bit 05: Earth location questionable -- only marginal agreement with reasonableness check. bit 04: Earth location questionable -- fails reasonableness check. bit 03: Earth location questionable because of antenna position check [rs060794.doc & rs062094.do1] bit 02-0: spare 3 I*4 通道质量标记：(all bits off implies a good calibration) bit 31-6: spare bit 5: No good blackbody counts for scan line bit 4: No good space view counts for scan line bit 3: No good PRTs for this line bit 2: Some bad blackbody view counts for this line bit 1: Some bad space view counts for this line - 24 -

国家卫星气象中心（NSMC） NOAA系列极轨气象卫星数据格式 bit 0: Some bad PRT temps on this line 4 I*4 扫描视场质量标记：(all bits off implies acceptable data) bit 31: spare bit 30: set if secondary calibration used bit 29-6: spare bit 5-1: bit n set to 1 if brightness temperature in channel n is unreasonable or has not been calculated due to calibration problems. Bit 0: set if all channels are missing. 4、ATOVS Level 1D数据格式 ATOVS Level 1D数据集为二进制直接存取文件。文件的逻辑记录长度为3968个字（I*4）。ATOVS Level 1D数据集是以HIRS扫描视场（FOV）为基准的，在每个HIRS扫描视场（FOV）共包含三个仪器40个通道的探测信息，每条扫描线有56个扫描视场（FOV），每条扫描线的数据构成一个数据记录。该文件由1个头记录和N个数据记录组成。具体格式如下： （1）头记录格式 字序号 1 2 3-5 6 7 8 9 10 11 12-13 14 15 16-17 18 19 20 21 22 字数 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 类型 C*3 C*1 C*3 C*1 I*4 I*4 I*4 I*4 I*4 I*4 I*4 I*4 I*4 I*4 I*4 I*4 I*4 I*4 I*4 I*4 填充字符 1B数据集生成地代号（如SMC） 填充字符 1D格式版本号/发布日期（年）/发布日期（日/年） 1D数据集的头记录数（=1） 卫星标记（如，15 = NOAA-15） 仪器编码（5=HIRS，6=MSU，10=AMSU-A，11=AMSU-B） 卫星标准高度（km*10） 轨道标准周期（秒） 轨道序号（数据集的开始） 数据集开始日期（年）/（日/年） 数据集开始时间（UTC：毫秒/日） 轨道序号（数据集的结束） 数据集结束日期（年）/（日/年） 数据集开始时间（UTC：毫秒/日） 数据集扫描线数（= Nlines） 丢失扫描线数 ATOVPP版本号 仪器状态（bit-0=HIRS，bit-1=MSU，bit-2=AMSU-A, bit- 4=AMSU-B，bit-5=AVHRR） - 25 -

数据描述 一般信息 1D数据集生成地代号（如SMC） 国家卫星气象中心（NSMC） NOAA系列极轨气象卫星数据格式 23-24 25-144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158-3968 2 3*19 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 3811 I*4 I*４ I*4 I*4 I*4 I*4 I*4 I*4 I*4 I*4 I*4 I*4 I*4 I*4 I*4 I*4 备用 定标系数转换信息 略 预处理信息 备用 数据匹配方法：1 = 搜索最近点；2 = 双线性插值； 3 = 空间平均。 HIRS临边/发射率（limb/emiss）订正（0=未有进行订正） HIRS 云检测/订正（0=未有进行） AMSU-A 临边/发射率（limb/emiss）订正（0=未有进行订正） AMSU-A 可降水/散射（precip/scatter）检测（0=未有进行） AMSU-A 天线订正（from ATOVIN） AMSU-B 临边/发射率订正（0=未有进行订正） AMSU-B 可降水/散射检测（0=未有进行） AMSU-B 天线订正（from ATOVIN） AMSU-A 散射指数门槛值 AMSU-A logistic 可降水门槛值 AMSU-A/B 89GHz之差（differences）门槛值 备用 （2）数据记录格式 字序号 1 2-3 4 5 6 7 8 9 10 11-12 13-124 125-236 字数 1 1 1 1 1 1 1 1 1 2 2*56 2*56 类型 I*4 I*4 I*4 I*4 I*4 I*4 I*4 I*4 I*4 I*4 I*4 I*4 扫描线号 扫描线日期（年）/（日/年） 扫描线时间（UTC：毫秒/日） 质量控制指示标记（以bit位表示） 扫描线质量标记（以bit位表示） HIRS 基板温度（K*100） AMSU-A1无线电频率隔板温度（K*100） AMSU-A2无线电频率隔板温度（K*100） AMSU-B 混合器Ch 18-20温度（K*100）（取自最近的扫描线） 备用 地理定位信息 56个HIRS扫描点的纬度/经度 (2，56)： (1) 纬度（度*10^4） ； (2) 经度（度*10^4） 56个HIRS扫描点的海拔高度/表面类型 (2，56)： (1) 表面高度（米）； (2) 表面类型（0 = 海面，1 = 海陆交界，2 = 陆地）。 56个HIRS扫描点的4个角度 (4，56)： (1) 局地天顶角（度*100）；(2) 局地方位角（度*100）； (3) 太阳天顶角（度*100）；(4) 太阳方位角（度*100）。 参考椭圆上的卫星高度 (km*10) - 26 -

数据描述 扫描线信息 237-460 4*56 I*4 461 1 I*4 国家卫星气象中心（NSMC） NOAA系列极轨气象卫星数据格式 462-463 464—2703 2 40*56 I*4 I*4 备用 HIRS-3/AMSU-A/AMSU-B地球观测资料 HIRS-3/AMSU-A/AMSU-B的亮温 (40，56)： (1-19) HIRS Ch1-19的亮温（K*100）； (20) HIRS Ch20的反照率（W.m-2sr-1(cm-1)-1 *100）； (21-35) AMSU-A Ch1-15的亮温（K*100）； (36-40) AMSU-B Ch1-5的亮温（K*100）。 2704-3431 3432-3487 3488-3879 13*56 56 7*56 I*4 I*4 I*4 备用 其它信息 预处理输出信息 HIRS/FOV质量控制标记（详见附件A-1） 56个HIRS扫描点的预处理输出值 (7，56)： (1) 预处理质量控制标记（详见附录A-2） (2) 预处理计算的表面类型（详见附录A-3） (3) cost fn from PPASURF surface identification (*100)； J= (TB-TBM) CT (TB-TBM)T (4) 散射指数（*100）：SI=ETB15-TB15，其中 ETB15=a+b*TB1+c*TB2+d*TB3 (5) 降水概率（*100）：P=1/(1+ e-f) 其中 f =10.5 + 0.184*TB1 - 0.221*TB15 注：TBM=平均亮温，C=协方差矩阵，TB1，TB2，TB3和TB15分别为AMSUA CH1，2，3和15的观测亮温。 (6-7) 备用 填充符 3880-3968 89 I*4 附录：ATOVS Level 1D数据记录中bit域描述 序号 数据类型 1 I*4 数据描述 HIRS扫描视场（FOV）质量标记：(set是指bit=1, 否则bit=0) bit 31: 备用 <填0> bit 30: 如果采用辅助定标，set bit_30=1 bit 29-22: 备用 <填0> bit 21: HIRS 云检测(目前无使用) bit 20-1: 如果HIRS通道n数据missing或不合理,set bit_n=1 bit 0: 任何一个或所有HIRS通道数据missing，set bit_0=1 预处理质量控制标记（FOV n）：(set是指bit=1, 否则bit=0) bit 31: 如果表面类型不完全一致，set bit_31=1 bit 30: 如果AMSU-A采用辅助定标，set bit_30=1 bit 29: 如果AMSU-B采用辅助定标，set bit_29=1 bit 28: 如果AMSU-B数据missing，set bit_28=1 bit 27: 任何一个AMSU-A的云测试无通过，set bit_27=1 - 27 -

2 I*4 国家卫星气象中心（NSMC） NOAA系列极轨气象卫星数据格式 bit 26: 任何一个AMSU-A的散射测试无通过，set bit_26=1 （仅适用于海洋） bit 25: 根据AMSU-A数据计算出HIRS格点FOV上的逻辑可降水 概率测试，set bit_25=1 bit 24: 根据AMSU-A数据计算出HIRS格点FOV上的Grody轻微降水 测试，set bit_24=1 bit 23: AMSU-A/B的89GHz值不匹配，set bit_23=1 bit 22: 根据AMSU-A预处理计算的表面类型与地理信息数据获得的类型 不一致，set bit_22=1 bit 21-4: 备用 <填0> bit 3: 当AVHRR 通道3是反照率而不是亮温时，set bit_3=1 Bit 2:（重新在HIRS格点FOV上计算的）云测试标记，set bit_2=1 Bit 1:（重新在HIRS格点FOV上重新计算的）散射标记，set bit_1=1 Bit 0: 如果AMSU-A与AMSU-B数据missing，set bit_0=1 3 I*4 预处理计算出的表面类型： 1 = 赤裸、年轻的冰（即：新冰，无雪） 2 = 干燥的陆地（即：干燥带有或不带有重要的植被） 3 = 干燥的雪（即：陆地上的雪，含水量小于2%） 4 = 多年的冰（即：老冰，带有雪盖） 5 = 海洋（即：开阔水面，无岛屿，无冰,风速为0?14米/秒） 6 = 潮湿森林（即：移植生长的森林，带有潮湿天篷） 7 = 潮湿的陆地（即：无森林，带有潮湿的地表） 8 = 潮湿的雪（即：陆地或冰上含水量>2%的雪） 9 = 沙漠 - 28 -

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