[發(fā)明專利]極軌氣象衛(wèi)星遙感白天和夜間海霧的檢測方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200810249748.X
• 申請日: 2008-12-30
• 公開（公告）號: CN101452078A
• 公開（公告）日: 2009-06-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 吳曉京;張?zhí)K平;李三妹;張莫生;任素玲;曹治強(qiáng);劉應(yīng)辰
• 申請（專利權(quán)）人: 國家衛(wèi)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(chǎn)權(quán)事務(wù)所有限公司
• 代理人: 張中南

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于海洋環(huán)境監(jiān)測技術(shù)，具體涉及一種極軌氣象衛(wèi)星遙感白天和夜間海霧的檢測方法。

背景技術(shù)

根據(jù)中國氣象局《地面氣象觀測規(guī)范》規(guī)定，霧指“大量微小水滴浮游空中，常呈乳白色，使水平能見度小于1.0km”。就其物理本質(zhì)而言，霧與云都是空氣中水汽凝結(jié)的產(chǎn)物，所以霧升高離開地面就成為云，而云降低到地面就稱其為霧。其中云可以細(xì)分為霧、低云以及中高云等。中高云由于溫度低，加上粒子相態(tài)與霧存在較大的區(qū)別，容易與霧區(qū)分開來。低云由于其在衛(wèi)星的各光譜通道上的物理特性與霧十分接近，因此在海霧識別過程中，干擾最大而影響區(qū)分或識別。

第五代NOAA系列極軌氣象衛(wèi)星(NOAA16-18)安裝了改進(jìn)的甚高分辨率輻射計(jì)3型(AVHRR/3)，共有6個(gè)可見光紅外通道。中國的極軌氣象衛(wèi)星FY-1D是改進(jìn)型的極軌氣象衛(wèi)星，它的可見光紅外掃描輻射計(jì)通道數(shù)為10個(gè)，包括4個(gè)可見光通道，1個(gè)短紅外，2個(gè)近紅外通道，1個(gè)中波紅外通道和2個(gè)長波紅外，星下點(diǎn)的分辨率為1.1km。國內(nèi)外各類衛(wèi)星監(jiān)測都是綜合利用以上通道資料，但是目前只能將海霧和低云(簡寫為：海霧/低云)作為同一目標(biāo)物進(jìn)行判識。而海霧對人類海上活動有嚴(yán)重影響，低云的影響要小得多。因此，顯然有必要將海霧與低云分離以實(shí)現(xiàn)海霧的實(shí)時(shí)監(jiān)測。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種極軌氣象衛(wèi)星遙感白天和夜間海霧的檢測方法，以彌補(bǔ)現(xiàn)有技術(shù)的不足。

本發(fā)明是在通常的海霧/低云檢測的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步對海霧和低云進(jìn)行分離。

研究發(fā)現(xiàn)，海霧和低云的輻射特性有以下不同：在可見光-近紅外波段，海霧具有較高的反射率。在短波紅外波段(如1.6μm波段)，海霧具有很高的反射率，甚至高于其在可見光波段的反射率，因此海霧的歸一化差分積雪指數(shù)NDSI為負(fù)值。

NDSI=R0.67um-R1.6umR0.67um+R1.6um]]>

R_0.67μm和R_1.6μm分別為波長為0.67μm和1.6μm的反照率。在遠(yuǎn)紅外波段，霧頂亮溫與周邊晴空海域的亮溫十分接近(霧頂亮溫與周邊晴空海域的亮溫差≤3K)，而低云的云頂亮溫與周邊晴空海域的亮溫差要大于海霧，一般高于3K。因此，該判據(jù)可以作為海霧和低云分離的有效依據(jù)。而在紅外云圖上，霧區(qū)與其鄰近的地面幾乎沒有明顯的熱差異，兩者圖像顏色非常接近，有時(shí)甚至分不出哪是地面，哪是霧區(qū)；而低云則相對明顯。海霧的紋理比較模糊，而低云的紋理比較清晰。

本發(fā)明的技術(shù)路線是利用極軌氣象衛(wèi)星FY-1D或者NOAA16-18資料，讀入其原始數(shù)據(jù)文件(1A)，通過上述光譜分析得到的海霧和低云在光譜特征上的差異，采用三級判識方法先后濾出中高低云、晴空水體、太陽耀斑水體(簡稱耀斑水體)、海冰雪蓋、云陰影區(qū)，非暖性低云、暖性碎低云、云邊緣濾除，最終檢測出海霧區(qū)，生成包括海霧檢測結(jié)果的文件。可用GRADS繪圖軟件，在微機(jī)上進(jìn)行圖像顯示。

本發(fā)明具體的方法：

步驟1是通過極軌衛(wèi)星數(shù)字可視廣播系統(tǒng)，獲取并讀入1A文件；

步驟2是對1A文件利用常規(guī)方法進(jìn)行數(shù)據(jù)預(yù)處理和質(zhì)量控制生成1B文件；再對1B文件用通用的方法進(jìn)行幾何精校正，生成局地的等經(jīng)緯度投影數(shù)據(jù)集文件LDF；

步驟3是一級判識，將目標(biāo)物初步區(qū)分為：包括含海霧和低云的云、含海冰和雪蓋信息的中高云、晴空水體、耀斑水體、云陰影；用海陸模板數(shù)據(jù)將大陸與海洋分開；用耀斑查算表數(shù)據(jù)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將包括海霧和低云的云、含海冰和雪蓋信息的中高云、云陰影區(qū)分，又利用歸一化植被指數(shù)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，完成了一級判識；