[发明专利]卫星遥感海雾特征量的实时提取方法

说明书

技术领域

本发明属于海洋环境监测技术，具体涉及一种卫星遥感海雾特征量的实时提取方法。

背景技术

海雾是我国近海常见的天气现象。有海雾时，水汽凝结产生大量雾滴悬浮在海面上空，雾滴的散射、反射作用使海面能见度降低，对人类海上活动产生重要影响。

已有研究表明，国外文献报道利用NOAA卫星的AVHRR(甚高分辨率辐射计)的通道1、3和4，通过卫星遥感资料反演，可以得到有一定空间总揽性的雾和低云(以下简写为雾/低云)的特征量：雾/低云云滴有效半径r_e、光学厚度τ、液态水路径LWP(Liquidwater path)。但是，已有技术没有将雾与低云分开，实质是没有反演出海雾的特征量，而海雾特征量的变化与海雾的生消有关，根据海雾光学厚度、有效半径和液态水含量的变化可以为海雾消散预报提供重要依据。但是如果没有将海雾与低云区分开，严格说就不能提取海雾特征量，也就无法对海雾的消散预报提供信息。

发明内容

本发明的目的是提供一种卫星遥感海雾特征量的实时提取方法，以克服已有技术的不足。

本发明充分利用EOS/MODIS(Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer中分辨率成像光谱仪)卫星资料，该资料与NOAA卫星搭载的AVHRR相比有以下特点和优势：1)空间分辨率提高，星下点最大可达250m(AVHRR的星下点分辨率最大1.1km)。2)目前MODIS搭载在两颗EOS卫星(TERRA和AQUA)上，其中TERRA过境时间为地方时上午11:30时左右，AQUA为地方时13:30分左右，这对白天反演海雾光学厚度提供了非常理想的时段。3)光谱分辨率提高，EOS/MODIS资料有36个光谱通道(AVHRR有6个光谱通道)，大大增强了对地球复杂情况的观测和识别能力。

本发明具体的技术方案是利用白天EOS/MODIS资料，读入其原始数据文件(PDS)，并且分两大步骤：一、通过分析海雾和低云在光谱特征上的差异，首先把海雾与低云分开，再对海雾特征量进行提取。即采用三级判识方法先后滤出中高低云、晴空水体、太阳耀斑水体、云阴影区，而建立海雾检测方法并得到海雾分布区，生成包括海雾检测结果的文件。然后，二、再根据公式定量计算出海雾特征量——海上雾区的光学厚度、雾滴有效半径、液态水路径、以及雾中能见度和雾顶高度，形成海雾特征量数据文件，即可用GRADS绘图软件，在微机上进行图像显示。

本发明的特点：本发明对海雾和低云进行了分离，针对海雾进行了特征量的提取，对雾中能见度和雾顶高度进行了计算，从而实现了海雾的定量化监测和对海雾的消散预报提供信息。为海面上空飞行安全、海上交通运输、海港和沿海空港作业提供了有效气象资料。

附图说明

图1、本发明的把海雾与低云分开的流程示意图。

图2、本发明提取海雾特征量的流程示意图。

具体实施方式

如图1，本发明的具体步骤如下：

1)数据采集是通过极轨卫星数字可视广播系统(DVBS)，获取并读入PDS文件。

2)再从PDS数据集文件的头文件中读入太阳天顶角、太阳方位角、卫星天顶角、卫星方位角、地理定位数据、定标数据参数，对PDS文件利用常规方法进行数据预处理和质量控制(去除条纹、数据定标和定位等)。经预处理和质量控制后生成HDF文件；再对HDF文件用通用的方法进行几何精校正，生成局地的等经纬度投影数据文件LD3，其中包含了太阳天顶角、卫星天顶角和太阳卫星相对方位角信息和各通道的光谱资料信息。

3)进行一级判识，将目标物初步区分为：云(包括海雾/低云、含海冰、雪盖信息的中高云)、耀斑水体、晴空水体、云阴影。具体方法是首先读入LD3文件，通过投影数据中的太阳和卫星间的相对角度计算耀斑表数据，同时读入海陆模板数据、30年月平均SST(海表面温度)数据。用海陆模板数据将大陆与海洋分开；考虑到有耀斑污染的水体，在可见光、近红外以及短红外甚至中红外波段和轻雾的光谱特性十分接近，容易带来误判，通常用耀斑查算表数据将耀斑水体剔除。云(包括海雾/低云、含海冰、雪盖信息的中高云)、云阴影的识别均采用通用的长波红外亮温及可见光、近红外反照率以及中波红外亮温特征阈值的方法加以区分。利用归一化植被指数NDVI大于-0.05的条件初步滤除晴空水体(包括其中的藻类信息)。这里像元的定义为：卫星传感器对地面景物进行扫描采样的最小单元。