[发明专利]基于地面实测的GF-4 AOD产品高时间分辨率检验

权利要求书

1.基于地面实测的GF-4AOD产品高时间分辨率检验，其特征在于，包括如下步骤：

S1、判断GF-4AOD产品的观测频率，如果卫星在同一个地点一段时间内进行了连续多帧成像，获得多个连续AOD值，转至步骤S2；如果卫星在同一个地点一段时间内只进行了单景成像，转至步骤S3；

S2、选择以站点为中心，大小为5km*5km至10km*10km空间窗口内的GF-4AOD像元进行求均值操作，同时获取与卫星像元成像时间最相近的前后各一个地面观测值，将这两个地面值平均后与像元均值进行匹配，进而进行比较；转至步骤S4；

S3、采用站点50km*50km空间窗口内至少10个质量等级最高像元的AOD值求平均，然后与地面实测的在卫星成像前后各0.5小时内所有观测值的平均进行匹配，并进行真实性检验；进入步骤S5；

S4、将匹配的散点绘制在二维坐标系之中，根据地面观测值、各站点处卫星反演AOD值，进行线性拟合；转至步骤S6；

S5、将卫星高质量等级像元均值与地面相应时段内的观测平均值组成匹配数据对，将各个匹配数据对进行线性拟合；进入步骤S6；

S6、计算精度评价指标，考察卫星反演结果与地面观测之间的一致性，评估AOD反演精度，并分析误差来源。

2.如权利要求1所述的GF-4AOD产品高时间分辨率检验，其特征在于，对于在短时间内获得多个连续AOD值的情况采用精细时空匹配方法：对于每一帧AOD影像，将其与各个地面真实性验证站点进行叠置，提取以各站点为中心，大小为5km*5km至10km*10km、且对应地表类型较为均一的空间窗口内部的AOD像元，对这些像元求均值，完成空间匹配；在时间上，在每一站点处获取与卫星成像时刻最近的前后各一条地面观测记录，对其进行平均，完成时间匹配。

3.如权利要求2所述的GF-4AOD产品高时间分辨率检验，其特征在于，验证时间段为0.5小时，将每0.5小时内的各帧AOD影像生成的卫星与地面的匹配数据对合并验证。

4.如权利要求1所述的GF-4AOD产品高时间分辨率检验，其特征在于，对每一个站点建立缓冲区，缓冲区为以站点为中心的50km*50km范围，即50km*50km空间窗口。

5.如权利要求4所述的GF-4AOD产品高时间分辨率检验，其特征在于，步骤S3包括将研究时段内每一幅高分四号卫星AOD产品与缓冲区的图层进行叠置，统计完全落入各个缓冲区的像元数。

6.如权利要求4所述的GF-4AOD产品高时间分辨率检验，其特征在于，对各个缓冲区内的AOD像元值分别求均值，计算方法如下式所示：

其中N表示高质量等级的像元数量，AOD_i表示第i个高质量AOD像元，AOD_KJ表示经过空间匹配操作之后的平均AOD。

7.如权利要求4所述的GF-4AOD产品高时间分辨率检验，其特征在于，对于每一景AOD产品，选择其成像前0.5小时至成像后0.5小时时间段作为研究时段，选择各个站点在研究时段内的AOD观测。

8.如权利要求1所述的GF-4AOD产品高时间分辨率检验，其特征在于，步骤S4中，以地面数据为横坐标，卫星观测数据为纵坐标，绘制散点图。

9.如权利要求1所述的GF-4AOD产品高时间分辨率检验，其特征在于，步骤S6中，计算精度评价指标包括均方根误差RMSE、落入期望误差范围EE、反演数据的比例P、线性相关系数R，计算公式如下式所示：

ΔAOD＝±(0.05+0.2·AOD_ground)

其中，均方根误差RMSE定量描述卫星反演AOD值AOD_GF4较地面AOD真值AOD_ground之间的差异的大小，于同一地点、同一时间段来说，其值越小，表明验证精度越高；n表示匹配数据对的数量，表示第i个匹配数据对的卫星AOD反演值，表示第i个匹配数据对的地面AOD真值；

ΔAOD定义了理论上卫星反演AOD值的绝对误差范围的最大值与最小值，而期望误差范围内匹配数据比例P则反映了卫星反演AOD值的总体精度。