虛擬衛星圖像的應用
虛擬衛星圖像的應用
鄧偉豪、陳營華
2023年1月
衛星圖像對天氣監測和預報工作十分重要,而可見光和紅外光衛星圖像在這方面均被廣泛應用。前者具有較高的解像度,有助仔細分析天氣系統的特徵,但圖像只能在日間地球受到陽光的照射下才能被製作出來;至於後者雖然解像度較低,但日間和夜間都能夠製作出紅外光衛星圖像來使用。
隨著人工智能科技的進步,天文台開發了深度學習模型以生成虛擬夜間可見光衛星圖像,協助預報員在晚間釐定熱帶氣旋中心的位置。這模型是一個「條件生成對抗網絡」(CGAN)模型,當中包括生成器和判別器(圖一)。利用過去向日葵8號(H-8)衛星不同頻道的圖像來訓練模型,以改善生成器和判別器的表現。完成模型訓練後,輸入實時衛星圖像予CGAN模型便可生成虛擬可見光圖像。2021年12月熱帶氣旋雷伊是很好的例子,顯示CGAN模型生成虛擬可見光圖像的效用(圖二)。

圖一 「條件生成對抗網絡模型」産生虛擬可見光圖像的流程圖。

圖二 日本氣象廳向日葵8號衛星於2021年12月19日下午12時30分所拍攝的衛星圖像。從左至右分別為紅外光圖像、真實可見光圖像和虛擬可見光圖像。對比紅外光圖像,虛擬可見光圖像較清楚顯示與位於南海中部熱帶氣旋雷伊相關的曲線雲帶特徵,有利釐定雷伊中心的位置。
參考資料:
[1] Kim K, Kim J-H, Moon Y-J, Park E, Shin G, Kim T, Kim Y, Hong S. Nighttime Reflectance Generation in the Visible Band of Satellites. Remote Sensing. 2019; 11(18):2087.(只有英文版本)
[1] Kim K, Kim J-H, Moon Y-J, Park E, Shin G, Kim T, Kim Y, Hong S. Nighttime Reflectance Generation in the Visible Band of Satellites. Remote Sensing. 2019; 11(18):2087.(只有英文版本)