[發明專利]一種天空地一體化大氣監測系統

有效

• 申請號: 201910333390.7
• 申請日: 2019-04-24
• 公開（公告）號: CN110068655B
• 公開（公告）日: 2022-04-22
• 發明（設計）人: 王豪偉;鄭淵茂;王業寧;周強
• 申請（專利權）人: 中國科學院城市環境研究所
• 主分類號: G01N33/00
• 分類號: G01N33/00;G01N21/17;G01N15/06;G06V20/13;G06V10/20;G06F16/29;G06F16/25
• 代理公司: 廈門市精誠新創知識產權代理有限公司 35218
• 代理人: 何家富

1.一種天空地一體化大氣監測系統，包括：數據采集模塊、數據存儲模塊、數據處理模塊和數據監控模塊，所述數據采集模塊將采集的數據發送至數據存儲模塊進行存儲，數據處理模塊對數據存儲模塊中存儲的數據進行處理，數據監控模塊對數據處理模塊處理完的數據進行監控，其特征在于，所述數據采集模塊包括衛星數據采集模塊、空中數據采集模塊和地面數據采集模塊，分別用于采集衛星上、空中和地面的環境數據；所述空中數據采集模塊設置于不同高度的無人機上；

其中，衛星上的環境數據為衛星影像圖，空中的環境數據包括空中影像圖和空中數字數據，地面的環境數據為地面數字數據；

所述數據處理模塊包括數據預處理單元、多源數據融合單元和數據特征提取單元；

所述數據預處理單元的功能為：

(1)對衛星數據采集模塊采集的衛星影像圖進行預處理，將衛星影像圖轉化為可還原提取環境參數的影像圖；

(2)對空中數據采集模塊采集的空中影像圖進行預處理，消除空中影像圖中的地理誤差，使空中影像圖中包含空間坐標數據；

所述多源數據融合單元根據數據預處理單元預處理完成的數據，將衛星上、空中和地面的環境數據三者融合為統一的矢量數據；所述多源數據融合單元的融合過程為：

(1)根據數據預處理單元預處理后的衛星影像圖，建立基于空間坐標數據的衛星數據分布狀況矢量圖；

(2)根據空中數據采集模塊采集的空中數字數據和數據預處理單元預處理后的空中影像圖，建立基于空間坐標數據的空中數據分布狀況矢量圖；

(3)根據地面數據采集模塊采集的地面數字數據，建立基于空間坐標數據的地面數據分布狀況矢量圖；

(4)將空中數據和地面數據的分布狀況矢量圖融合至衛星數據分布狀況矢量圖中，并對空中數據、地面數據和衛星數據分別進行標注顯示；

所述數據特征提取單元根據多源數據融合單元融合后的預設格式數據，提取出衛星上、空中和地面的環境數據中的環境參數的數據值和分布狀況；在衛星上的環境參數的提取過程中，通過環境參數反演模型對研究區域內的大氣環境質量中的氣溶膠污染物的分布區域及狀況進行宏觀范圍的影像數據的定性獲取；在空中的環境參數的提取過程中，從空中數字數據中提取大氣環境質量中的氣溶膠污染物和氣態污染物的嚴重污染區域的范圍以及各環境參數超過設定的閾值的重點監測區域；在地面的環境參數的提取過程中，對大氣環境質量中的氣溶膠污染物和氣態污染物各環境參數的指標進行全天候的數據實時采集監測，對于各環境參數的數據值超過預設閾值的環境參數進行提取；

所述數據監控模塊根據數據特征提取單元提取的環境參數的數據值和分布狀況和預設的閾值，對環境情況進行監控。

2.根據權利要求1所述的天空地一體化大氣監測系統，其特征在于：衛星影像圖的預處理過程為：

(1)進行大氣輻射校正，消除噪聲的影響，減少影像的誤差；

(2)以研究區域為目標范圍進行幾何校正；

(3)進行鑲嵌處理，并消除衛星影像圖中的云層和陰影；

(4)將衛星影像圖的亮度值轉換成地表反射率或大氣反射率。

3.根據權利要求1所述的天空地一體化大氣監測系統，其特征在于：空中影像圖的預處理過程為：

(1)對空中影像圖進行畸變差去除后，進行內定向、相對定向和絕對定向處理；

(2)通過空三加密計算進行區域網平差，生成數字高程模型；

(3)利用數字高程模型得出空中影像圖的數字正射影像圖。

4.根據權利要求1所述的天空地一體化大氣監測系統，其特征在于：所述數據監控模塊包含實時監測單元、預報預警單元及綜合分析單元，所述實時監測單元用于對環境數據進行接收、處理和管理，所述預報預警單元用于根據預設的各環境參數的閾值對超出閾值的環境參數進行預警，所述綜合分析單元用于對環境質量進行環境狀況分析、污染評價和演變評估。