[發明專利]太陽輻射遙感估算方法、系統及數據處理裝置

在審

• 申請號: 201911095337.4
• 申請日: 2019-11-11
• 公開（公告）號: CN111199092A
• 公開（公告）日: 2020-05-26
• 發明（設計）人: 呂寧;秦軍;姚凌;張星星
• 申請（專利權）人: 南京深全人工智能技術研發有限公司
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06F111/10
• 代理公司: 北京律誠同業知識產權代理有限公司 11006
• 代理人: 祁建國

本發明涉及一種太陽輻射遙感估算方法及系統，該方法包括分別獲取晴空狀況下的第一已知遙感數據，以及云天狀況下太陽輻射的第二已知遙感數據；根據該第一已知輻射遙感數據和該第二已知遙感數據，分別構建晴空條件下的第一估算模型和云天條件下的第二估算模型；確定該第一估算模型和該第二估算模型的參數，并以該第一估算模型和該第二估算模型構建全天空狀況下的太陽輻射遙感估算模型；以用戶的輸入遙感數據通過該太陽輻射遙感估算模型獲得對應的實際地表太陽輻射照度。本發明根據MODIS觀測數據，基于寬波段輻射物理參數化方案估算地表太陽輻射，可滿足遙感業務化監測需求，平衡了運行效率和精度。

技術領域

本發明涉及地球科學計算領域，特別是涉及一種寬波段參數化的太陽輻射遙感估算方法。

背景技術

地表太陽輻射是地球生態系統最主要和最直接的能量來源，影響到地球上所有的物理、生物和化學過程；也是地表輻射交換中輻射能量的收入部分，對地表輻射平衡、地氣能量交換以及各地天氣氣候的形成都具有決定性意義。同時也是全球變化研究中關于生態系統碳氮循環模型、水文模型及氣候變化模型的必要參數。因此，地表輻射研究在國內外一些重大的研究計劃中一直受到重視。

太陽輻射觀測臺站可以獲得第一時間內的實測資料，積累大量的環境背景數據，但也存在其局限性，主要表現為：①太陽輻射的觀測成本高，其觀測密度遠少于常規站氣象要素的觀測密度，全世界僅有太陽輻射觀測站1000多個，其中我國約有100多個；②觀測時期較短，且測站空間分布不均勻，不能保證研究所需的時間頻率和空間覆蓋率，獲得較長時間序列、連續直觀的區域地表太陽輻射受到限制。

利用衛星遙感反演得到地表太陽輻射解決了地面觀測臺站的局限。但高質量的遙感數據和復雜的輻射傳輸模型限制了傳統衛星遙感反演的效率，許多經驗關系被用來提高反演計算效率，但在非本地校準的區域內不能保證精度。此外，如何準確區別計算晴空和云天情況下的輻射透過率也是傳統遙感反演方法面臨的一個瓶頸。

故而，在這種背景下，一種新的、能夠平衡地表輻射衛星遙感反演效率和精度的晴空和云天的物理參數化模型，為科研和產業中亟待解決的問題。

發明內容

本發明提出一種太陽輻射遙感估算方法，包括：分別獲取晴空狀況下的第一已知遙感數據，以及云天狀況下太陽輻射的第二已知遙感數據；根據該第一已知遙感數據和該第二已知遙感數據，分別構建晴空條件下的第一估算模型和云天條件下的第二估算模型，并確定該第一估算模型和該第二估算模型的參數；以該第一估算模型和該第二估算模型構建全天空狀況下的太陽輻射遙感估算模型；以用戶的輸入遙感數據通過該太陽輻射遙感估算模型獲得對應的實際地表太陽輻射照度。

進一步的，該太陽輻射遙感估算模型為：其中，R_all為實際地表太陽輻射照度，R_clr為晴空狀況下的地表太陽輻射照度，R_cld為云天狀況下的地表太陽輻射照度，ρ_a,clr為晴空狀況下的大氣球面反照率，ρ_a,cld為云天狀況下的大氣球面反照率，ρ_g為地表反照率，cf為云量參數，0≤cf≤1。

優選的，該第一估算模型為：其中，S為太陽常數，d₁為該第一已知遙感數據對應的地日距離，d₀為地日平均距離，μ₁為該第一已知遙感數據對應的太陽天頂角的余弦值，為晴空狀況下的全波段光束透過率，為晴空狀況下的散射透過率。

優選的，該第二估算模型為：其中，S為太陽常數，d₂為該第二已知遙感數據對應的地日距離，d₀為地日平均距離，μ₂為該第二已知遙感數據對應的太陽天頂角的余弦值，為云天狀況下的全波段光束透過率，為云天狀況下的散射透過率。