Python绘制卫星星下点轨迹图和卫星星座图

简介

Ephem可用于执行高精度天文计算，包括计算行星、彗星、小行星和地球卫星的位置等。Folium是python上著名的地理信息可视化库，使用folium我们可以在Python端编写代码操纵数据和制作优美的可交互地图。使用ephem解算卫星的位置，然后使用folium就能绘制卫星星下点轨迹图了。

卫星轨迹图展示

人造地球卫星和地心连线与地面的交点称作星下点。人造地球卫星运动和地球自转使星下点在地球表面移动所形成的轨迹就是星下点轨迹。将星下点轨迹画在地图上，便是星下点轨迹图。

STARLINK-2300

STARLINK-2300卫星24小时的运动轨迹（星下点）图如下所示：

IRIDIUM 180

IRIDIUM 180卫星24小时的运动轨迹（星下点）图如下所示：

GPS BIIF-12

GPS BIIF-12卫星24小时的运动轨迹（星下点）图如下所示：

BEIDOU 10

BEIDOU 10卫星24小时的运动轨迹（星下点）图如下所示：

星历解算

PyEphem提供了一个ephem的python库，可用于执行高精度天文计算，包括计算行星、彗星、小行星和地球卫星的位置。同时，PyEphem还可以计算天空中两个对象之间的角度间隔，确定一个对象所在的星座，并找到一个对象上升，移动和设置的时间等。ephem库的介绍和使用教程参考网站如下所示：https://rhodesmill.org/pyephem/tutorial。

代码示例

import ephem

gatech = ephem.Observer()
gatech.lon, gatech.lat = '-84.39733', '33.775867'
gatech.date = '1984/5/30 16:22:56'
iss = ephem.readtle("ISS (ZARYA)",
 "1 25544U 98067A   03097.78853147  .00021906  00000-0  28403-3 0  8652",
 "2 25544  51.6361  13.7980 0004256  35.6671  59.2566 15.58778559250029")
gatech.date = '2003/3/23'
iss.compute(gatech)
print('%s %s' % (iss.alt, iss.az))
info = gatech.next_pass(iss)
print("Rise time: %s azimuth: %s" % (info[0], info[1]))

地图绘制

folium是js上著名的地理信息可视化库leaflet.js为Python提供的接口，使用它我们可以通过在Python端编写代码操纵数据和制作优美的可交互地图。其语法格式类似ggplot2，是通过不断添加图层元素来定义一个Map对象，最后以几种方式将Map对象展现出来。而在Map对象的生成形式上，可以在定义所有的图层内容之后，将其保存为html文件在浏览器中独立显示。folium库的介绍和参考网站如下所示：https://python-visualization.github.io/folium/quickstart.html#Getting-Started。

代码示例

import folium

m = folium.Map(location=[30.533,114.37])
tooltip = "Click!"
folium.Marker([30.533,114.37], popup="Mt. Hood Meadows", tooltip=tooltip).add_to(m)
folium.CircleMarker(
    location=[45.5215, -122.6261],
    radius=50,
    popup="Laurelhurst Park",
    color="#3186cc",
    fill=True,
    fill_color="#3186cc",
).add_to(m)
m.save("map.html")

卫星星座图绘制展示

starlink卫星星座

starlink星座图如下：

GPS星座

GPS的星座如下图所示：

北斗卫星星座图

北斗卫星星座图如下所示：

ONE WEB卫星星座

one web的卫星星座如下所示：

Global Star卫星星座

global star的卫星星座如下所示：