[发明专利]高光谱卫星数据反演氧化亚氮廓线的通道选取方法及装置

说明书

本发明提供一种高光谱卫星数据反演氧化亚氮廓线的通道选取方法及装置，包括：高光谱卫星数据在氧化亚氮υ1和υ3吸收带随气体浓度变化时的亮温变化幅度，选取变化幅度最大的光谱区间作为敏感通道集；根据氧化亚氮υ1和υ3吸收带的气体透过率以及传感器观测噪声，从敏感通道集中选取不被其它气体吸收特性覆盖且传感器噪声较小的通道作为优化通道集；根据权重函数的物理意义，从优化通道集中选取权重函数峰值所在高度不重叠的通道作为反演通道集。本发明根据氧化亚氮的红外吸收特征以及高光谱数据不同通道对不同气压层氧化亚氮吸收敏感的特性选择最优通道，使在所选反演通道上目标气体信息量大，干扰气体信息量小，氧化亚氮廓线的反演精度高。

技术领域

本发明涉及热红外高光谱温室气体卫星遥感监测领域，更具体地，涉及一种高光谱卫星数据反演氧化亚氮廓线的通道选取方法及装置。

背景技术

氧化亚氮是一种非常重要的温室气体和臭氧损耗物。但是由于氧化亚氮的观测资料有限，因此人们对于氧化亚氮的排放、空间分布特点、对气候系统的反馈作用以及对臭氧层分布影响等的定量描述还存在很多的不确定性。传统的地基观测，由于站点稀少，空间覆盖范围不够，不能满足应用需求。利用热红外卫星数据可以反演监测甲烷和二氧化碳气体，但对氧化亚氮的反演还很少见到，所以在我国研究氧化亚氮的热红外遥感反演，自主掌握重要温室气体的卫星探测原理与技术方法，为我国氧化亚氮气体分布规律的探测准备技术储备，对我国全球气候变化研究和国家的应对等，具有重要的现实意义。

反演通道选择是热红外高光谱卫星遥感反演算法中最核心的问题。高光谱分辨率导致在传感器的探测范围内存在大量的光谱通道和单个通道信噪比的降低，同时通道间存在较大的相关性。

发明内容

本发明提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的一种高光谱卫星数据反演氧化亚氮廓线的通道选取方法及装置。

根据本发明的一个方面，提供一种高光谱卫星数据反演氧化亚氮廓线的通道选取方法，包括：S1、根据所述高光谱卫星数据在氧化亚氮υ1吸收带随气体浓度变化时亮温的第一变化幅度、所述高光谱卫星数据在氧化亚氮υ3吸收带随气体浓度变化时亮温的第二变化幅度，获取敏感光谱区间对应的敏感通道集；S2、根据所述氧化亚氮υ1吸收带的气体透过率、所述氧化亚氮υ3吸收带的气体透过率和大气红外探测仪的观测噪声，从所述敏感通道集中的通道进行选择，获得优化通道集；S3、根据所述优化通道集中每一通道的权重函数和所述每一通道的权重函数的峰值，从所述优化通道集中选取若干个通道，获得反演通道集，所述反应通道集中每个通道的权重函数的峰值对应的高度不同。

优选地，所述敏感光谱区间包括所述氧化亚氮υ1吸收带的第一敏感光谱区间和所述氧化亚氮υ3吸收带的第二敏感光谱区间；相应地，所述敏感通道集包括第一敏感通道集和第二敏感通道集，所述第一敏感通道集对应所述第一敏感光谱区间，所述第二敏感通道集对应所述第二敏感光谱区间。

优选地，步骤S1具体包括：S11、当水汽浓度增加10％、氧化亚氮浓度增加2％和甲烷浓度增加2％时，获得所述氧化亚氮υ1吸收带在第一区间亮温的第一变化幅度，当二氧化碳浓度增加2％、一氧化碳浓度增加2％和氧化亚氮浓度增加2％时，获得所述氧化亚氮υ3吸收带在第二区间亮温的第二变化幅度，所述第一区间为1360cm^-1～1220cm^-1，所述第二区间为2260cm^-1～2180cm^-1；S12、将所述第一变化幅度最大对应的光谱区间作为所述第一敏感光谱区间，相应地，获得所述第一敏感通道集，将所述第二变化幅度最大对应的光谱区间作为所述第二敏感光谱区间，相应地，获得所述第二敏感通道集。

优选地，步骤S2中，所述氧化亚氮υ1吸收带的气体透过率具体包括所述氧化亚氮υ1吸收带在所述第一区间的水汽透过率、甲烷透过率和氧化亚氮透过率，所述氧化亚氮υ3吸收带的气体透过率具体包括所述氧化亚氮υ3吸收带在所述第二区间的一氧化碳透过率、二氧化碳透过率和氧化亚氮透过率。