[發明專利]極軌氣象衛星遙感白天和夜間海霧的檢測方法

無效

• 申請號: 200810249748.X
• 申請日: 2008-12-30
• 公開（公告）號: CN101452078A
• 公開（公告）日: 2009-06-10
• 發明（設計）人: 吳曉京;張蘇平;李三妹;張莫生;任素玲;曹治強;劉應辰
• 申請（專利權）人: 國家衛星氣象中心
• 主分類號: G01S17/95
• 分類號: G01S17/95
• 代理公司: 青島海昊知識產權事務所有限公司
• 代理人: 張中南

1.一種極軌氣象衛星遙感白天和夜間海霧的檢測方法，其特征在于

步驟1是通過極軌衛星數字可視廣播系統，獲取并讀入NOAA16、17、18衛星的1A文件，或者FY1D衛星的1B文件；1A文件中的光譜資料包括NOAA系列極軌氣象衛星上6個可見光紅外通道，1B文件中的光譜資料包括FY-1D上的4個可見光通道、1個短紅外通道、2個近紅外通道、1個中波紅外通道和2個長波紅外通道；星下點的分辨率為1.1km；

步驟2是從上述NOAA或者FY1D衛星的數據集文件的頭文件中讀入太陽天頂角、太陽方位角、衛星天頂角、衛星方位角、地理定位數據、定標數據參數，對1B文件利用常規方法進行數據預處理和質量控制，包括去除條紋、數據定標和定位，經預處理和質量控制后的文件為HDF，再對HDF文件用通用的方法進行等經緯度投影變換，生成局地投影數據集文件LDF，其中LDF文件中包含了太陽天頂角、衛星天頂角和太陽衛星相對方位角信息和各通道的光譜資料信息；

步驟3是一級判識，將目標物初步區分為：包括海霧和低云、含海冰雪蓋信息的中高云、耀斑水體、晴空水體、云陰影；通過投影文件中的太陽和衛星間的相對角度計算耀斑表數據，同時讀入海陸模板數據和30年月平均海表面溫度數據SST，用海陸模板數據將大陸與海洋分開；用耀斑查算表數據將耀斑水體剔除；用長波紅外亮溫及可見光、近紅外反照率以及中波紅外亮溫特征閾值的方法將含海霧和低云的云、含海冰、雪蓋信息的中高云、云陰影區分；又利用歸一化植被指數NDVI大于-0.05的像元條件，初步濾除包括藻類信息的晴空水體，上述像元為衛星傳感器對地面景物進行掃描采樣的最小單元，完成了一級判識；

步驟4是對步驟3中包含海霧和低云的云、含海冰雪蓋信息的中高云進行二級判識，即將中高云、海冰、雪蓋以及部分晴空水體的混合像元剔除，保留海霧和低云區；具體方法是：根據海霧和晴空水體、海冰、中高云的輻射特性，檢測符合可見光反照率在0.12～0.15之間、歸一化雪指數NDSI在-0.1～0.1之間、光譜1.6μm通道的反照率大于0.15、10.3μm通道的亮溫大于270K的像元，歸一化植被指數NDVI大于-0.05的像元條件，判識為含低云的海霧；不滿足則為含海冰、雪蓋信息的中高云和晴空水體與海冰的混合像元；初步檢測出含低云的海霧像元標記為Fog1，上述步驟3和步驟4中得到的晴空水體像元均標記為CS，完成二級判識；

步驟5是對于二級判識中含低云的海霧進行三級判識，即將海霧與低云分離：首先將與海表溫度相比明顯偏低的非暖性低云分離，得到的霧區標記為Fog2，考慮到Fog2還可能包含暖性碎低云，為了將暖性碎低云從霧區中剔除，對于標記為Fog2的像元再用區域增長方法，進行空間拓展，將暖性碎低云從霧區中剔除，得到的海霧檢測數據標記為Fog3；

然后將夾在海霧區中的云邊緣濾除，再進一步將以上得到的海霧檢測數據用紋理條件分析，方法是：取N×N矩陣，N≥11，如果矩陣中60-70％的像元都標記Fog3，則判識為海霧；如果矩陣中只有30-40％的像元標記為Fog3，則判識為云邊緣；這樣就確定了低云區、海霧區、中高云區和晴空區；

最后將檢測為低云區、海霧區、中高云區和晴空區的結果按像元輸出為二進制的海霧檢測結果文件，用GRADS繪圖軟件編程繪圖，以圖像形式輸出，海霧區、低云區、中高云區和晴空區分別用不同顏色顯示。

2.如權利要求1所述的極軌氣象衛星遙感白天和夜間海霧的檢測方法，其特征是上述非暖性低云分離的方法如下：對于上述得到含低云的海霧像元Fog1，是在Fog1的同一緯線上100像元內找最鄰近的晴空水體像元CS；如果找到了晴空水體像元CS，則比較兩個像元在波長為11μm的熱紅外通道上的亮溫差ΔT_11μm，該亮溫差表示為ΔT_11μm＝|T_Fog1-T_CS|，亮溫差如果在3K之內，則將該標記為Fog1的像元標記為Fog2；如果亮溫差在3K以上，則將該像元判識為非暖性低云像元C1；

如果在Fog1像元的同一緯線上100像元內沒有找到晴空水體像元，則在Fog1像元周圍20×20像元矩陣內找最鄰近的晴空水體像元CS；如果找到了晴空水體像元，則比較兩個像元在上述熱紅外通道上的亮溫差ΔT_11μm，ΔT_11μm＝|T_Fog1-T_CS|亮溫差如果在3K之內，則將該標記為Fog1的像元標記為Fog2；如果亮溫差在3K以上，則將該像元判識為非暖性低云像元C2；

如果在Fog1像元的同一緯線上100像元內和周圍20×20像元矩陣內都沒有找到晴空水體像元，則用30年月平均SST溫度值代替晴空水體亮溫值尋找鄰近區的可能海霧像元，并計算ΔT_11μm＝|T_Fog1-T_CS|，如果亮溫差在4K以內，則將該標記為Fog1的像元標記為Fog2。