[發(fā)明專利]一種天空地一體化大氣監(jiān)測系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910333390.7
• 申請日: 2019-04-24
• 公開（公告）號: CN110068655B
• 公開（公告）日: 2022-04-22
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王豪偉;鄭淵茂;王業(yè)寧;周強
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院城市環(huán)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(chuàng)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 35218
• 代理人: 何家富

本發(fā)明涉及一種天空地一體化大氣監(jiān)測系統(tǒng)，包括：數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)存儲模塊、數(shù)據(jù)處理模塊和數(shù)據(jù)監(jiān)控模塊，所述數(shù)據(jù)采集模塊采集衛(wèi)星上、空中和地面的環(huán)境數(shù)據(jù)，所述數(shù)據(jù)處理模塊包括數(shù)據(jù)預(yù)處理單元、多源數(shù)據(jù)融合單元和數(shù)據(jù)特征提取單元，所述數(shù)據(jù)預(yù)處理單元對采集的影像圖進行預(yù)處理后，所述多源數(shù)據(jù)融合單元將衛(wèi)星上、空中和地面的環(huán)境數(shù)據(jù)三者融合為統(tǒng)一的特定格式數(shù)據(jù)，所述數(shù)據(jù)特征提取單元提取出衛(wèi)星上、空中和地面的環(huán)境數(shù)據(jù)中的環(huán)境參數(shù)的數(shù)據(jù)值和分布狀況，所述數(shù)據(jù)監(jiān)控模塊根據(jù)數(shù)據(jù)值和分布狀況和預(yù)設(shè)的閾值，對環(huán)境情況進行監(jiān)控。本發(fā)明實現(xiàn)了大氣質(zhì)量的大范圍、全方位、全天候、多維度、多要素的遠程監(jiān)控，提高了監(jiān)測的準(zhǔn)確度。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及環(huán)境監(jiān)測技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種天空地一體化大氣監(jiān)測系統(tǒng)。

背景技術(shù)

目前對大氣質(zhì)量監(jiān)測的主要方式有：(1)在地面或建筑物高空設(shè)立固定的傳感器，或?qū)鞲衅鞔钶d在熱氣球等飛行器上進行監(jiān)測活動，存在監(jiān)測點位少，監(jiān)測范圍小且分布不均衡；(2)采用固定點位監(jiān)測的方法，不能監(jiān)測不同高度持續(xù)變化的大氣質(zhì)量，尤其是高空的、大范圍的大氣環(huán)境質(zhì)量難以監(jiān)測，因此，現(xiàn)有手段方法不能全面反映立體空間的大氣質(zhì)量狀況；(3)現(xiàn)有的監(jiān)測系統(tǒng)中搭載的傳感器單一，監(jiān)測的大氣質(zhì)量的要素少，不能很好地將多傳感器集成以進行多種要素的大氣質(zhì)量監(jiān)測；同時不能實現(xiàn)遠程同步監(jiān)測與實時預(yù)警的功能，也不能進行遠程實時數(shù)據(jù)查詢與接收預(yù)警信息。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決現(xiàn)有的大氣質(zhì)量監(jiān)測中采用傳感器進行環(huán)境監(jiān)測存在監(jiān)測點位少、傳感器單一、監(jiān)測要素少，監(jiān)測內(nèi)容不全面及缺乏時效性等不足；以及不能實現(xiàn)遠程同步監(jiān)測與預(yù)警功能的缺陷，本發(fā)明旨在提供一種天空地一體化大氣監(jiān)測系統(tǒng)，可實現(xiàn)大氣質(zhì)量大范圍、全方位、全天候、多維度、多要素的遠程控制實時監(jiān)控，大大提高大氣質(zhì)量監(jiān)測的準(zhǔn)確度與效益性。

具體方案如下：

一種天空地一體化大氣監(jiān)測系統(tǒng)，包括：數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)存儲模塊、數(shù)據(jù)處理模塊和數(shù)據(jù)監(jiān)控模塊，所述數(shù)據(jù)采集模塊將采集的數(shù)據(jù)發(fā)送至數(shù)據(jù)存儲模塊進行存儲，數(shù)據(jù)處理模塊對數(shù)據(jù)存儲模塊中存儲的數(shù)據(jù)進行處理，數(shù)據(jù)監(jiān)控模塊對數(shù)據(jù)處理模塊處理完的數(shù)據(jù)進行監(jiān)控，所述數(shù)據(jù)采集模塊包括衛(wèi)星數(shù)據(jù)采集模塊、空中數(shù)據(jù)采集模塊和地面數(shù)據(jù)采集模塊，分別用于采集衛(wèi)星上、空中和地面的環(huán)境數(shù)據(jù)。

其中，衛(wèi)星上的環(huán)境數(shù)據(jù)為衛(wèi)星影像圖，空中的環(huán)境數(shù)據(jù)包括空中影像圖和空中數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，地面的環(huán)境數(shù)據(jù)為地面數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)。

所述數(shù)據(jù)處理模塊包括數(shù)據(jù)預(yù)處理單元、多源數(shù)據(jù)融合單元和數(shù)據(jù)特征提取單元。

所述數(shù)據(jù)預(yù)處理單元的功能為：

(1)對衛(wèi)星數(shù)據(jù)采集模塊采集的衛(wèi)星影像圖進行預(yù)處理，將衛(wèi)星影像圖轉(zhuǎn)化為可還原提取環(huán)境參數(shù)的影像圖。

(2)對空中數(shù)據(jù)采集模塊采集的空中影像圖進行預(yù)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(biāo)數(shù)據(jù)。

所述多源數(shù)據(jù)融合單元根據(jù)數(shù)據(jù)預(yù)處理單元預(yù)處理完成的數(shù)據(jù)，將衛(wèi)星上、空中和地面的環(huán)境數(shù)據(jù)三者融合為統(tǒng)一的特定格式數(shù)據(jù)。

所述數(shù)據(jù)特征提取單元根據(jù)多源數(shù)據(jù)融合單元融合后的特定格式數(shù)據(jù)，提取出衛(wèi)星上、空中和地面的環(huán)境數(shù)據(jù)中的環(huán)境參數(shù)的數(shù)據(jù)值和分布狀況。

所述數(shù)據(jù)監(jiān)控模塊根據(jù)數(shù)據(jù)特征提取單元提取的環(huán)境參數(shù)的數(shù)據(jù)值和分布狀況和預(yù)設(shè)的閾值，對環(huán)境情況進行監(jiān)控。

進一步的，衛(wèi)星影像圖的預(yù)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(qū)域為目標(biāo)范圍進行幾何校正；

(3)進行鑲嵌處理，并消除衛(wèi)星影像圖中的云層和陰影；

(4)將衛(wèi)星影像圖的亮度值轉(zhuǎn)換成地表反射率或大氣反射率。