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Echtfarb-Aufnahmen der Erde vom Satelliten Himawari der JMA
Real-Color images of the earth from the satellite Himawari (JMA)
Video aus Himavari-8 Echtfarb-Bildern
Das Video zeigt Fullscan-Bilder in Echtfarben des japanischen Wetter-Satelliten Himawari 8:
| Zeitraum | 01.11.2016 00:20 bis 29.11.2016 23:20 UTC |
| Erstellt am | 30.11.2016 |
| Aufnahmerate | Ein Bild alle 10 Minuten |
| Auflösung | ca. 17,7 km pro Pixel bei Qualität 720p (HD) |
| Anzahl Bilder | ca. 4100 |
| Bildrate | 25 Bilder pro Sekunde |
| Länge | 2 Minten 44 Sekunden |
| Quelle | Digital Typhoon: Himawari-8 Monthly Archive of Cloud Image Animations; KITAMOTO Asanobu @ National Institute of Informatics |
Die Bilder dieses Videos wurden aus den Rohdaten des Satelliten so berechnet, dass sie möglichst genau der menschlichen Wahrnehmung entsprechen. Da der Satellit keine Fotokamera für die Aufnahmen verwendet, sondern eine sog. Multispektralkamera, mussten daraus Echtfarbbilder mit speziellen Algorithmen berechnet werden.
Bilder aus den RGB-Rohdaten
Stoppe die Animation, indem du den Regler FPS auf 0 stellst. Mit dem Regler Img kannst du ein bestimmtes Bild auswählen. Mit FPS = 8,33 läuft die Animation gleich schnell wie das Video oben.
Wenn man die 3 RGB-Kanäle der Multispektralkamera des Satelliten ohne Bearbeitung kombiniert, erhält man die oben gezeigten Bilder. In diesen Bildern wird die Vegetation nicht korrekt dargestellt, weil die drei RGB Filter nicht auf das menschliche Sehspektrum ausgerichtet sind, sondern auf für Wetterdaten optimierte Wellenlängen.
Beachte die Spiegelung der Sonne an der Erdoberfläche. Der Südpol ist zu dieser Jahreszeit 24 Stunden lang belichtet, das heisst die Sonne geht nie unter.
| Zeitraum | 24.11.2016 17:00 bis 25.11.2016 16:00 UTC |
| Erstellt am | 25.11.2016 |
| Aufnahmerate | Ein Bild alle 30 Minuten |
| Anzahl Bilder | 48 |
| Quelle | Satellite Imagery; Japan Meteorological Agency JMA |
Die gezeigten Bilder erhält man durch die folgenden Einstellungen auf der Website der JMA:
Auf den hochaufgelösten Infrarot-Aufnahmen des Satelliten kann man übrigens sogar die Abplattung der Erde genau messen: Können wir die Abplattung der Erde in Satellitenbildern sehen?.
Ansicht der Umlaufbahn
Die obige Animation zeigt die realen Proportionen von Erde und Abstand des Satelliten am 25. November. Himawari 8 steht an der Position 140° Ost in einem Abstand von 35 786 km von der Erdoberfläche über dem Äquator. Der Satellit umläuft die Erde synchron auf einem geostationären Orbit. Das heisst, er zeigt immer exakt dieselbe Ansicht der Erde.
Aus der Animation ist ersichtlich, weshalb die Sonne im Winter am Südpol (Antarktis) nie untergeht. Aus der Sicht des Satelliten liegt die Sonne zu dieser Jahreszeit immer unterhalb seiner Umlaufebene. Daher liegt die Sonnenspiegelung in den Bildern immer in der unteren Hälfte der Erdkugel.
In Wirklichkeit ändert sich die Orientierung der Erdachse nicht, wenn das Datum geändert wird. Hier wurde ein Koordinatensystem gewählt, das die Erde immer von derselben Seite bezüglich Verbindung Erde-Sonne zeigt. Dieses Koordinatensystem rotiert also mit der Erde um die Sonne, daher erscheint es so, als würde sich die Erdachse drehen.
Der Satellit Himawari 8
Himawari 8 ist ein Wettersatellit der japanischen Meteorologiebehörde JMA (Japan Meteorological Agency). Der Satellit wurde von Mitsubishi Electric mit Unterstützung von Boeing gefertigt. Er ist der achte geostationäre Wettersatellit Japans und der erste einer neuen Baureihe. Himawari 8 wurde am 7. Oktober 2014 in seinen geostationären Orbit gebracht. Er fliegt in einer Höhe von 35 800 km über dem Äquator bei 140° Ost, hat eine Länge von 8 m und ein Gewicht von 3,5 t. Er ging am 7. Juli 2015 offiziell in Betrieb [1].
Himwari-8 Real-Time Image (Echzeitbilder) wurden eröffnet um 03:00 UTC am 3. July 2015 [2]. Echtfarben Reproduktion wurde am 10 May 2016 hinzugefügt [3].
Die Bild-Daten werden an verschiedene Institute versandt, welche die Bilder aufbereiten, um zum Beispiel Echtfarbbilder, Infrarot-Bilder und Wetterkarten zu erzeugen [4].
Die Multispektralkamera AHI
Der Advanced Himawari Imager (AHI) ist eine Multispektralkamera mit sechzehn Kanälen (0,46 µm bis 13,3 µm), die im Bereich des sichtbaren Lichts und im Infrarotbereich Übersichts- und Detailaufnahmen liefert. Die Bilder erreichen eine Auflösung von bis zu 500 Metern pro Pixel. Er kann die ganze Erde in einem Intervall von 10 Minuten mit 11 000 x 11 000 Pixeln Auflösung (ca. 1 km pro Pixel) und das ganze japanische Teritorium alle 2,5 Minuten aufnehmen. Die Kamera liefert auf den verschiedenen Spektralbereichen Daten über Bewölkung, Temperatur, Wind, Niederschlag und Aerosolverteilung [1] [5] [6].
Ein Fotoapparat oder eine Videokamera haben Sensoren, welche im sichtbaren Spektrum des Lichtes sensibel sind. Das Spektrum wird mit 3 sich überlappenden Kanälen erfasst: rot, grün und blau. Werden diese Kanäle überlagert, entsteht wieder das sog. Echtfarbbild.
Satelliten-Sensoren sind mit Ausnahmen nicht in erster Linie für elektromagnetische Wellen im sichtbaren Bereich des Spektrums sensibel. Spezialisierte Satelliten wie Wettersatelliten sind vor allem in jenen Spektral-Bändern empfindlich, die spezifische Daten wie Bewölkung und Temperatur liefern. Wettersatelliten haben Bänder daher vorwiegend im nahen Infrarot- und im Infrarotbereich.
Um die Daten grafisch darzustellen, werden sie auf die Bänder für die drei Grundfarben rot, grün und blau abgebildet. Dadurch entstehen sog. Falschfarben-Bilder.
Berechnung der Echtfarbenbilder
Die AHI Kamera hat neben den Infrarot-Bändern zusätzlich 3 Bänder im sichtbaren Bereich. Damit können erstmals seit 50 Jahren Echtfarbbilder der ganzen Erde mit einem Wettersatelliten gemacht werden. Es gibt aber ein kleines technisches Problem: Das Grün-Band überlappt nicht mit dem Rot-Band (Fig2), sodass ein grosser Anteil von Grün/Gelb/Orange auf den Bildern fehlt und Wälder wie Wüsten rot/braun erscheinen.
Fig1: Die drei Sorten farbempfindlicher Netzhautzellen (Zapfen) werden von unterschiedlichen Lichtwellenlängen angeregt.
Fig2: Farb-Spektral-Bänder des AHI Sensors.Quelle: A SIGHT FOR SORE EYES; The Return of True Color to Geostationary Satellites
In Fig2 ist als grüne Kurve der Reflektionsanteil von grüner Vegetation eingezeichnet. Man sieht, dass im sichtbaren Bereich gerade da wo ein Peak der Vegetations-Strahlung ist, kein EM-Band im AHI-Sensor vorhanden ist. Daher ist der Sensor für diesen Farbbereich blind. Man sieht aber auch, dass die Vegetation im nahen Infrarot-Bereich bei Kanal 4 einen hohen Anteil hat. Mit Hilfe des Kanals 4 im nahen Infrarot-Bereich können nun die fehlenden Daten des Grün-Bereiches teilweise rekonstruiert werden, indem ein Anteil dieses Bandes in das Gründ-Band abgebildet wird.
Fig3: Bild des AHI aus Kanälen 1-3: Grün der Vegetation fehlt.Quelle: A SIGHT FOR SORE EYES; The Return of True Color to Geostationary Satellites
Fig4: Bild des AHI aus Kanälen 1-4: Grün der Vegetation ist rekonstruiert.Quelle: A SIGHT FOR SORE EYES; The Return of True Color to Geostationary Satellites
Weitere Videos und Satellitenbilder
KITAMOTO Asanobu @ National Institute of Informatics
http://agora.ex.nii.ac.jp/digital-typhoon/himawari-3g/monthly/index.html.en
http://www.youtube.com/watch?v=CFrP6QfbC2g
New York Times, images from the Himawari-8 weather satellite's first official day paint a living portrait of the western Pacific
https://www.nytimes.com/interactive/2015/07/10/science/An-Image-of-Earth-Every-Ten-Minutes.html?_r=1
At 02:40 UTC on 24 January 2017, the first images from all 16 bands were captured by JMA's Himawari-9 geostationary meteorological satellite, which was launched on 2 November 2016. Image in full resolution available.
http://www.jma.go.jp/jma/jma-eng/satellite/news/himawari89/20170124_himawari9_first_images.html
At 02:40 UTC on 18 December 2014, the first images from all 16 bands were captured by JMA's Himawari-8 next-generation geostationary meteorological satellite, which was launched on 7 October 2014. Image in full resolution available.
http://www.jma.go.jp/jma/jma-eng/satellite/news/himawari89/20141218_himawari8_first_images.html
Digital Typhoon: Full Disk - Images and Movies of Himawari-8
http://agora.ex.nii.ac.jp/digital-typhoon/himawari-3g/full-disk.html.en
The world's first high definition image shooting of the Earth from about 110 000 km deep in space from Lunar Explorer KAGUYA; Japan Aerospace Exploration Agency (JAXA) and NHK (Japan Broadcasting Corporation), 29. Sept. 2007, more Infos
http://www.planetary.org/multimedia/space-images/earth/20071001_kaguya.html
http://earthobservatory.nasa.gov/IOTD/view.php?id=78349$@ffsrc=ve
On December 16, 1992, the Galileo spacecraft looked back from a distance of about 6.2 million kilometers to capture this remarkable view of the Moon in orbit about Earth.
http://www.planetary.org/multimedia/space-images/earth/gal_earth_moon.html
http://planetary.org/explore/space-topics/earth/pics-of-earth-by-planetary-spacecraft.html
Looking Back from Apollo 11, acquired on July 16, 1969 using a Hasselblad camera using a 250 millimeter lens, no digital image, High Resolution imageHigh Resolution image
http://earthobservatory.nasa.gov/IOTD/view.php?id=84038$@ffsrc=ve
http://www.asahi.com/special/rocket/himawari/
http://gisgeography.com/free-satellite-imagery-data-list/
Weitere Informationen
- System-Daten zum Satelliten Himawari 8; Meteorological Satellite Center (MSC) of JMA
- Daten der Multispektralkamera AHI; Meteorological Satellite Center (MSC) of JMA
- Overview of the Himawari-8/9 ground segment and operations; Meteorological Satellite Center (MSC) of JMA
- Satellite operation plan for Himawari-8/9; Meteorological Satellite Center (MSC) of JMA
- Können wir die Abplattung der Erde in Satellitenbildern sehen?
Quellen
https://web.archive.org/web/20190317010749/http://www.data.jma.go.jp/mscweb/data/sat_dat/index.html
https://www.data.jma.go.jp/mscweb/en/index.html
https://www.data.jma.go.jp/mscweb/en/general/groundsystem.html
https://web.archive.org/web/20160828160458/http://www.jma-net.go.jp/msc/en/general/system/himawari89/index.html
Kommentare
Hoi Walter,
auf ftp://ftp.nnvl.noaa.gov/
Besten Dank!
Schöne Grüsse,
Simon
Simon, die Satelliten senden die Rohbilder in etlichen separaten Kanälen zur Erde, die 3 RGB und etliche Infrarot-Kanäle. Dort werden verschiedene Kanäle je nach Anwendungszweck zu einem Bild kombiniert. In diesem Artikel beschreibe ich nur, wie die Echtfarb-Aufnahmen des Himawari Satelliten gemacht werden durch Kombination von RGB mit einem der Infrarot-Kanäle, weil der Grün-Kanal des Satelliten nicht mit der Empfindlichkeit für Grün unserer Augen übereinstimmt.
Die Satelliten sind nicht dazu gedacht, Aufnahmen zu liefern wie wir die Erde aus dem Weltraum sehen würden. Die Satelliten-Kameras sind spezialisiert auf Wellenlägen die spezifische Information über Wetter und Vegetation liefern, die wir mit unseren Augen nicht sehen können. Die Farbaufnahmen sind lediglich ein nettes Beiprodukt.
Je nach Anwendungsgebiet werden die Rohaufnahmen der einzelnen Kanäle zu einem Bild kombiniert. Da wir Infrarot nicht sehen können, werden die entsprechenden Bilder entweder schwarz/weiss oder mit Falschfarben ausgegeben. Die Farben der Satellitenbilder sind also meistens bearbeitet, ausser es steht explizit dass es unbearbeitete Echtfarb-Aufnahmen sind.
Auf der Himawari Website kann man wählen, welche Kanäle bei den Bildern verwendet werden sollen. Bei der Farbaufnahme werden nur RGB verwendet. Dem Bild fehlen daher nach unseren Massstäben die Grünanteile. Die Himawari Satellitenaufnahmen werden nicht mit Bildern anderer Quellen wie Blue Marble kombiniert. Es sind nur Kanal-Kombinationen von direkt aufgenommenen Bildern abrufbar. Aber man kann zusätzlich die Landesgrenzen einblenden lassen, was nützlich ist für Kanäle in denen die Kontinente nicht erkennbar sind.
Danke für die Links. Ich werde mich da mal etwas genauer umsehen.
Was hälst du von diesem kurzen Video https://youtu.be/
@Jul: Ich habe einige Nachforschungen über Pauls Behauptung angestellt, dass Himawari Blue Marble New Generation Hintergrundbilder verwendet.
Himawari 8 verwendet keine Blue Marbel Daten
Die zitierte Textdatei SiteDescription.txt auf dem FTP-Server <<<ftp://ftp.nnvl.noaa.gov/>>> wurde am 01.02.2017 erstellt. Vergleicht man den Inhalt der txt-Datei mit der Verzeichnisstruktur des FTP-Servers, sieht man, dass sich die Verzeichnisstruktur seitdem geändert hat und die Beschreibung veraltet ist. Das GOES/HIMAWARI Verzeichnis wurde am 14.12.2017, also nach der letzten Aktualisierung der SiteDescription, dem Server hinzugefügt.
NOAA_SiteDescription_Date_Comparison.pngDas Himawari-Verzeichnis wird in der SiteDescription.txt-Datei nicht erwähnt und der folgende Absatz gilt NICHT für die Himawari-Bilder, die unveränderte Kopien von der Website Digital Typhoon sind, welche die Original-Himawari 8 Bilder hostet, wie durch Herunterladen und Vergleichen von Bildern bestätigt werden kann:
Auszug aus der SiteDescription.txt:
- "All images in the GOES archive are processed in McIDAS using GOES channel 1 visible and GOES channel 4 infrared data. The underlying colored land image is from the NASA Blue Marble Next Generation data set. When using this basemap for web or other publications, please provide the following credit line: The basemap was provided by the Earth Observatory Team - NASA"
Übersetzung:
- "Alle Bilder im GOES-Archiv werden in McIDAS mit GOES-Kanal 1 (visible) und GOES Kanal 4 Infrarotdaten verarbeitet. Das zugrunde liegende farbige Landbild ist aus dem NASA Blue Marble Next Generation-Datensatz. Bei Verwendung dieser Grundkarte Für Web- oder andere Veröffentlichungen geben Sie bitte folgende Quellenangabe an: Die Basiskarte wurde vom Earth Observatory Team - NASA zur Verfügung gestellt.
NOAA, NASA und GOES-Satelliten haben keine andere Verbindung zu Himawari, als unveränderte Kopien von den Digital Typhoon Servern auf ihrem FTP-Server zu unterhalten. Die Himawari-Bilder auf dem FTP-Server der NOAA werden NICHT verarbeitet und sind echte Fotos der Erde.
Nur die für die Meteorologie verarbeiteten GOES-Bilder verwenden den Blue Marble New Generation BMNG-Hintergrund und legen die Wolkenbilder aus dem GOES-Farbkanal 1 und Infrarotkanal 4 darauf. Dies ist nicht bei allen GOES-Bildern der Fall. GOES liefert auch echte Farbbilder, sogenannte GOES GeoColor-Bilder, aber die Nachtseite der Erde verwendet die Infrarotkanäle, um die Wolken bei Nacht darzustellen. Die Tagesseite der GOES GeoColor-Bilder sind RGB-Echtfarbenfotos, es wird kein Blue Marble Hintergrund verwendet.
Dass die Wolkenbilder von Computermodellen aus Wetterradardaten generiert werden, wie Paul behauptet, ist eine Lüge. Es sind Echtzeit-Fotos von den Satelliten. Was Paul als Computersimulationen der Zukunft bezeichnet, sind globale mittlere Temperaturvorhersagen. Sie sind keine Wettervorhersagen. Das Wetter kann nur einige Tage im Voraus vorhergesagt werden, indem aktuelle Daten von Satelliten wie GOES, Himawari usw. verwendet werden. Wolkenformationen können überhaupt nicht vorhergesagt werden. Wolken sind immer Fotos.
Die Digital Typhoon Website gibt ausdrücklich an, dass die Full-Disk-Echtfarbenbilder des Himawari 8-Satelliten Echtzeitfotos (alle 10 Minuten) sind, die die RGB-Kanäle des Satelliten und 1 Infrarotkanal verwenden (um einige fehlende Grün-Kanal Bereiche wiederherzustellen). Dies sind Echtzeit-Farbfotos der ganzen Erde, kein CGI, keine Blue Marbel, keine Simulationen.
- A color image is created as a hybrid color image using band 1 through band 4, based on "Simple Hybrid Contrast-Stretch" method proposed in the following paper.
- Miller, S., T. Schmit, C. Seaman, D. Lindsey, M. Gunshor, R. Kohrs, Y. Sumida, and D. Hillger, 2016: A Sight for Sore Eyes—The Return of True Color to Geostationary Satellites. Bull. Amer. Meteor. Soc. doi:10.1175/BAMS-D-15- 00154.1, in press.
Der Himawari hat neben den 3 RGB-Kanälen 13 Infrarot-Kanäle (insgesamt 16 Kanäle). Wolken sind nachts im Infrarot sichtbar. Die Nachtseiten auf einigen verarbeiteten Himawari-Bildern werden mithilfe der Infrarotkanäle erstellt. Wieder kein CGI, keine Simulation, echte Infrarotfotos der ganzen Erde.
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