[发明专利]一种基于MODIS三通道加权平均的水汽反演方法

说明书

本发明公开了一种基于MODIS三通道加权平均的水汽反演方法，包括以下步骤：S1：对研究区的MOD021KM数据进行预处理；S2：分别计算17、18和19通道的水汽含量；S3：对步骤S2得到的三个不同通道的水汽含量进行加权平均。相比传统的二通道比值法模型和三通道比值法模型，本发明有效提高了计算精度。

技术领域

本发明涉及大气遥感领域，特别是涉及一种基于MODIS三通道加权平均的水汽反演方法。

背景技术

大气可降水量(PWV)对降水与气候、大气校正、InSAR大气效应的去除、灾害性天气预报等方面具有重要的意义，也是当前GNSS气象学领域所研究的重要分支。目前有多种反演大气可降水量的方法，每种方法都有各自的优点和局限性，因此有必要在充分研究各种方法的基础上，将多种方法进行综合运用，优势互补，得到高时空分辨率且准确的大气可降水量，便于进行更广阔的大气可降水量研究应用。

在利用MODIS(Moderate Resolution Imaging Spectrum-Radiometer)反演大气水汽方面，1992年，Kaufman和Gao等人提出了基于辐射差分吸收原理的通道比值算法，实验数据显示应用MODIS近红外三通道反演大气水汽含量的绝对精度为13％，若能对地表反射光谱、雾霾、温度廓线等的不确定性因素进行很好的改善，精度可以提高到1％。同年，Michael等对利用MODIS数据反演大气水汽含量、气溶胶厚度、云性质也进行过描述。2003年，Gao等人详细阐述了应用MODIS近红外波段数据进行大气水汽反演的算法，并对MODIS2、3级水汽产品的精度进行了验证。Michael等人对MODIS及其大气产品进行了系统详细的描述，并给出了每种大气产品的样品。2005年，王伟民等研究地物反射光谱对MODIS近红外波段水汽反演影响，主要利用在近红外940nm波长附近存在强水汽吸收特性，利用比值法反演大气水汽，同时发现利用近红外波段反演大气水汽时，如果水汽含量高于40mm，大气的路径辐射影响是不可以忽略的。2006年，姜立鹏等基于地物光谱数据库，对l um附近的地物反射率进行了合理的假设，改进了三通道比值加权法。应用大气辐射传输模型模拟了大气透过率与水汽之间的关系，对传感器视角问题进行了讨论分析并解决了该问题。2008年，赵有兵等人研究应用MODIS遥感影像反演大气水汽含量，将反演得到的数据和同地的探空数据进行对比，发现对单一通道的水汽值进行加权运算是有必要的，但是权重因子具体如何选取需要进行研究。

发明内容

发明目的：本发明的目的是提供一种能够解决现有技术中存在的缺陷的基于MODIS三通道加权平均的水汽反演方法。

技术方案：为达到此目的，本发明采用以下技术方案：

本发明所述的基于MODIS三通道加权平均的水汽反演方法，包括以下步骤：

S1：对研究区的MOD021KM数据进行预处理；

S2：分别计算17、18和19通道的水汽含量；

S3：对步骤S2得到的三个不同通道的水汽含量进行加权平均，如式(1)所示：

W＝f₁₇W₁₇+f₁₈W₁₈+f₁₉W₁₉ (1)

式(1)中，W是求得的平均水汽含量，W₁₇、W₁₈、W₁₉分别是步骤S2计算得到的17、18和19三个通道的水汽含量，f₁₇是W₁₇的权重因子，f₁₈是W₁₈的权重因子，f₁₉是W₁₉的权重因子。

进一步，所述步骤S2中，计算17、18和19通道的水汽含量的公式如式(2)所示：