[發(fā)明專利]一種基于靜止衛(wèi)星多通道數(shù)據(jù)的晝夜云檢測方法與裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410759430.1
• 申請日: 2014-12-10
• 公開（公告）號: CN104502999B
• 公開（公告）日: 2019-07-19
• 發(fā)明（設計）人: 張海龍;余珊珊;辛曉洲;李麗
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學院遙感與數(shù)字地球研究所
• 主分類號: G01W1/00
• 分類號: G01W1/00;G01C11/06
• 代理公司: 北京路浩知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11002
• 代理人: 李相雨

本發(fā)明涉及一種基于靜止衛(wèi)星多通道數(shù)據(jù)的晝夜云檢測方法，包括：S1：對數(shù)據(jù)進行預處理，并生成一整年逐月的晴空背景底圖數(shù)據(jù)；S2：對當前影像逐像元進行日夜判別，并利用相應的檢測算法進行檢測。本發(fā)明通過采用多步云檢測算法，綜合使用了可見光和熱紅外波段信息，減小了誤判的概率，對于下墊面為冰雪、沙漠和植被覆蓋地表，均能夠快速、準確、穩(wěn)定的實現(xiàn)云檢測且具有良好的適用性。本發(fā)明還提出了一種基于靜止衛(wèi)星多通道數(shù)據(jù)的晝夜云檢測裝置。

技術(shù)領域

本發(fā)明涉及遙感圖像處理以及大氣科學技術(shù)領域，尤其涉及一種基于靜止衛(wèi)星多通道數(shù)據(jù)的晝夜云檢測方法與裝置。

背景技術(shù)

目前，云檢測是世界氣候研究計劃的重要組成部分，現(xiàn)有的衛(wèi)星圖像云檢測一般分為統(tǒng)計法和閾值法兩類，同時結(jié)合了聚類分析、模式識別、小波分析和神經(jīng)網(wǎng)絡法等。ISCCP采用可見光及紅外通道數(shù)據(jù)，利用晴空輻射與觀測輻射之間的差值閾值實現(xiàn)云檢測；MODIS及NOAA采用CO₂薄片法實現(xiàn)云檢測。實踐表明單一的算法總是具有局限性，例如對高緯度和季節(jié)性云變化情況下的云檢測精度不高，不同衛(wèi)星的光譜通道和時間分辨率不一致導致算法的實際應用受限等，多算法的配合使用，可以提高云檢測過程的自動化程度與云檢測精度。現(xiàn)有算法多關注于日間云檢測方法的選擇及識別精度情形，而對夜間云檢測的算法則較少。

動態(tài)云檢測具有隨時間及區(qū)域變化的特征，其檢測精度受區(qū)域大小、下墊面類型、像元特征及光譜特性的影響。當下墊面為多層云覆蓋，或者像元部分晴空部分被云遮蔽，下墊面類型和地形崎嶇復雜，同時存在云與冰雪等問題時，區(qū)域動態(tài)云檢測的提取精度不高，其合理性也值得商榷。對于大范圍動態(tài)云檢測多采用滑動窗口或者嵌套窗口，并采用多光譜通道，多算法綜合的方法來實現(xiàn)。

對于靜止衛(wèi)星云檢測，由于其覆蓋范圍廣，且受太陽及衛(wèi)星天頂角、季節(jié)、大氣環(huán)境、下墊面、時間等諸多因素的影響，上述很多方法就不再適用，需要考慮更多的因素。如根據(jù)不同分區(qū)的動態(tài)閾值云檢測，但不同區(qū)域閾值的確定是該算法的難點；考慮衛(wèi)星天頂角影響的APOLLO中的亮溫差法等。由于薄云的輻射特性與地面相近，難以區(qū)分，同時，低云與霧的紅外輻射特性相近，反射率與雪等容易混淆，一直是云檢測的難點。夜間及晨昏時的可見光等通道無效，導致云檢測效果較差。

經(jīng)對現(xiàn)有技術(shù)文獻的檢索發(fā)現(xiàn)，中國專利申請?zhí)枺篊N201410181111，發(fā)明名稱：一種航空圖像自動云檢測方法，公開號：CN103927759A，該專利通過構(gòu)建比值圖和多尺度細節(jié)圖兩種不同的特性標準得到云檢測結(jié)果。中國專利申請?zhí)枺篊N201410146828，發(fā)明名稱：一種有效的卷云監(jiān)測方法，公開號：CN103995302A，該專利利用NPPVIIRS數(shù)據(jù)的1.38μm和11μm通道信息的亮溫，將亮溫與多天合成的地表溫度作對比以識別卷云。中國專利申請?zhí)枺篊N201310606332，發(fā)明名稱：一種基于光譜反射率特性的星載高光譜圖像云檢測方法，公開號：CN103604421A，該專利采用高光譜圖像五個波長的數(shù)據(jù)，以及衛(wèi)星和太陽幾何位置，采用多通道閾值法實現(xiàn)云檢測。中國專利申請?zhí)枺篊N201210326572，發(fā)明名稱：環(huán)境一號HJ-1A/B星CCD數(shù)據(jù)的云檢測方法，公開號：CN102854513A，該專利采用HJ-1A/B衛(wèi)星CCD數(shù)據(jù)，建立地表反射率數(shù)據(jù)庫，與星上表觀反射率差值的閾值進行比對，并結(jié)合第3波段表觀反射率、第3與第4波段表觀反射率比值的閾值范圍，得到最終的云掩膜結(jié)果。

綜上所示，各種云檢測方法各有其不足之處，如:閾值法和統(tǒng)計方程法受到時空局限性的影響；輻射傳輸算法受到算法模型的限制，往往成為其他方法的輔助方法；綜合云檢測方法盡管相對于各基本方法具有一定優(yōu)勢，但由于薄云、低云和霧的特殊輻射特性，對它們的檢測仍然存在難度。而已有的專利文獻則較多的關注于極軌衛(wèi)星和航空數(shù)據(jù)的云檢測方法，且重點在白天可見光數(shù)據(jù)可用情形下的云檢測，而對靜止衛(wèi)星云檢測的專利文獻則較少。

發(fā)明內(nèi)容