[發(fā)明專利]一種基于面向?qū)ο蠓诸惖陌滋礻懙剌椛潇F的遙感監(jiān)測(cè)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410089660.1
• 申請(qǐng)日: 2014-03-12
• 公開（公告）號(hào): CN103926634A
• 公開（公告）日: 2014-07-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 文雄飛;李喆;譚德寶;陳蓓青;申邵洪;陳鵬霄;向大享;張穗;程學(xué)軍;葉松;汪朝輝
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 長(zhǎng)江水利委員會(huì)長(zhǎng)江科學(xué)院
• 主分類號(hào): G01W1/00
• 分類號(hào): G01W1/00
• 代理公司: 武漢楚天專利事務(wù)所 42113
• 代理人: 孔敏

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及測(cè)繪遙感技術(shù)領(lǐng)域，具體是一種基于面向?qū)ο蠓诸惖陌滋礻懙剌椛潇F遙感監(jiān)測(cè)方法。?

背景技術(shù)

霧是一種嚴(yán)重的災(zāi)害性天氣，已被國(guó)際上列為十大災(zāi)害天氣之一。2014年1月4日，中國(guó)國(guó)家減災(zāi)辦、民政部通報(bào)2013年自然災(zāi)情，霧霾首次被國(guó)家納入自然災(zāi)情。2013年，我國(guó)中東部地區(qū)霧霾嚴(yán)重，霧霾天氣多發(fā)、頻發(fā)。其中1-3月、9-12月霧霾天氣尤其嚴(yán)重。根據(jù)《中華人民共和國(guó)氣象行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)：霧的等級(jí)及預(yù)報(bào)》，霧是近地面空氣中的水汽凝結(jié)成大量懸浮在空氣中的微小水滴或冰晶，導(dǎo)致水平能見度低于1千米的天氣現(xiàn)象。按其物理本質(zhì)來(lái)說(shuō)，霧是氣溫低于露點(diǎn)時(shí)近地面層空氣中水汽凝結(jié)（或凝華）的結(jié)果，其所具有的微物理結(jié)構(gòu)特性造成了它極易降低空氣透明度、惡化能見度，使視力受阻、視野模糊。濃霧不像地震、火山爆發(fā)、洪水等突發(fā)性災(zāi)害在短時(shí)間內(nèi)對(duì)人類造成巨大的傷害，也不像風(fēng)雨雷電那樣讓人驚心動(dòng)魄，而是以“溫柔殺手”的形式給社會(huì)經(jīng)濟(jì)和人民生活帶來(lái)許多的不利影響和危害，它會(huì)降低能見度、惡化空氣質(zhì)量，對(duì)交通運(yùn)輸包括航空、航海、公路等都有直接影響。此外大霧對(duì)電力設(shè)施安全、人體健康、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、軍事行動(dòng)、名勝古跡保護(hù)等方面也有顯著影響。根據(jù)《國(guó)家氣象災(zāi)害應(yīng)急預(yù)案》、《江蘇省氣象災(zāi)害評(píng)估管理辦法》、《武漢市氣象災(zāi)害?防御辦法》（征求意見稿）等國(guó)家級(jí)和區(qū)域級(jí)的氣象災(zāi)害應(yīng)急標(biāo)準(zhǔn)，針對(duì)我國(guó)部分地區(qū)日益嚴(yán)重的霧霾污染情況，持續(xù)性大范圍高污染的霧現(xiàn)象需要在第一時(shí)間發(fā)現(xiàn)并及時(shí)進(jìn)行評(píng)估和預(yù)警。?

傳統(tǒng)的大霧監(jiān)測(cè)方法是基于地面觀測(cè)站點(diǎn)的監(jiān)測(cè)，通過建立固定的監(jiān)測(cè)站點(diǎn)、瞭望塔等方式在獲取霧信息方面能夠取得一定的效果，但是需要耗費(fèi)大量的人力物力，特別是在偏遠(yuǎn)地區(qū)難以達(dá)到滿意的效果；也難以迅速獲取大范圍的霧資料。地面觀測(cè)站點(diǎn)提供的數(shù)據(jù)往往缺乏代表性，數(shù)值天氣預(yù)報(bào)模型經(jīng)過幾十年的發(fā)展目前也取得了一定的進(jìn)展，但是無(wú)論是二維還是三維模式在空間分辨率和時(shí)間分辨率方面都很難滿足實(shí)際應(yīng)用的需要，而且數(shù)值預(yù)報(bào)模型方法難以完全模擬大氣演變，在精度和效率上也無(wú)法達(dá)到準(zhǔn)實(shí)時(shí)霧監(jiān)測(cè)的需求。?

遙感技術(shù)成了及時(shí)發(fā)現(xiàn)大霧和評(píng)定霧等級(jí)的有效途徑。衛(wèi)星監(jiān)測(cè)大霧是在高頻率的監(jiān)測(cè)中掌握大霧的發(fā)生和發(fā)展動(dòng)態(tài)，特別是邊遠(yuǎn)地區(qū)的大霧發(fā)現(xiàn)、跟蹤監(jiān)測(cè)有重要意義。目前，利用衛(wèi)星遙感技術(shù)進(jìn)行大霧監(jiān)測(cè)取得了一定進(jìn)展，美國(guó)航空航天局、德國(guó)宇航局、中國(guó)國(guó)家衛(wèi)星氣象中心等機(jī)構(gòu)都成立了衛(wèi)星遙感大霧監(jiān)測(cè)相關(guān)部門，對(duì)大霧進(jìn)行監(jiān)控，主要是利用NOAA/AVHRR氣象衛(wèi)星，MODIS氣象衛(wèi)星，MSG/SEVIRI氣象衛(wèi)星、FY氣象衛(wèi)星等。?

NOAA/AVHRR數(shù)據(jù)是目前大霧遙感監(jiān)測(cè)運(yùn)用最廣泛的數(shù)據(jù)源之一。1973年Hunt在理論上證明了由小粒徑不透明水云（如霧、低層云）在中紅外波段的比輻射率明顯小于其在長(zhǎng)波紅外波段的比輻射率，而且這種差異和粒子大小有關(guān)，粒子越小，比輻射率的差異越大，?比輻射率的差異會(huì)造成云霧在中紅外和長(zhǎng)波紅外波段亮度溫度的差異，而其他地物（水體、植被）卻沒有這種性質(zhì)。隨后，Eyre等，Turner等利用NOAA/AVHRR數(shù)據(jù)10.8微米和3.7微米波段的亮度溫度差（也稱為“雙波段差值法”）進(jìn)行夜間霧和低層云的監(jiān)測(cè)工作，發(fā)現(xiàn)該方法有較好的應(yīng)用前景，該方法也是目前唯一用于業(yè)務(wù)化夜間霧監(jiān)測(cè)的方法。同時(shí)，Saunders和Gray發(fā)現(xiàn)相比其他云類，由小粒徑組成的云（如輻射霧）在中紅外波段有比較高的反射率，利用反射率的差異可以進(jìn)行霧監(jiān)測(cè)。?

現(xiàn)有的白天陸地輻射霧遙感監(jiān)測(cè)方法主要包括多波段閾值法和分形紋理法。多波段閾值法通過利用大氣輻射傳輸模型模擬云霧輻射特征，確定云霧的特征波段，并設(shè)定閾值進(jìn)行云霧檢測(cè)。分形紋理法利用衛(wèi)星云圖上霧頂光滑、起伏較小、邊界清晰整齊，而云頂具有紋理粗糙，起伏較大，邊界破碎零亂等特點(diǎn)，采用分形理論描述云霧在灰度表面紋理粗細(xì)上的差異，并設(shè)定閾值進(jìn)行云霧分離。?