[发明专利]基于空天地一体化的温室气体监测方法及系统

说明书

本发明公开了基于空天地一体化的温室气体监测方法及系统，涉及环境监测技术领域，其技术方案要点是：通过卫星遥感、无人机遥感和地面站点对温室气体浓度进行监测后对应获得梯度级别依次下降的天基观测数据、空基观测数据和地基观测数据；以梯度级别低的观测数据对梯度级别高的观测数据进行精度验证，并以通过精度验证后的梯度级别高的观测数据对梯度级别低的观测数据中缺失部分进行补充；将天基观测数据、空基观测数据和地基观测数据进行补充融合后可得到不同梯度级别下全覆盖范围的温室气体监测数据。本发明能提高温室气体浓度监测的精度、频率、范围以及时间空间上的连续性，并满足不同梯度级别的需求。

技术领域

本发明涉及环境监测技术领域，更具体地说，它涉及基于空天地一体化的温室气体监测方法及系统。

背景技术

温室效应引发的气候变暖一直是国际上关注的热点问题，大气中的二氧化碳(CO₂)和甲烷(CH₄)作为主要的温室气体，是引起温室效应的重要因素。为了研究大气CO₂、CH₄的分布和全球范围的CO₂、CH₄变化规律，制定合理的CO₂、CH₄减排政策，需要高精度的探测数据的支持。

根据观测平台所处的位置，大气CO₂、CH₄浓度观测的主要方法有基于地面的探测站点、基于空中的飞行平台(无人机、商用航空飞机等)和卫星等平台的观测手段。目前，国内监测温室气体的方法多数是基于地基、空基、天基中的一种或两种组合，没有将地基站点、航空平台和卫星遥感相结合的“空天地一体化”监测方法。基于地面站点的探测方法具有较高的测量精度，但是监测范围较小，在空间上不能连续观测，站点稀疏，且探测为单点测量，站点有限，无法实现大范围区域内的探测。某些空中的观测平台可以到达20km的探测高度，所以产品可以用来研究区域范围内大气CO₂、CH₄的变化特点，还可以成为验证卫星遥感反演CO₂产品的数据源，但是不能在时间和空间上进行连续观测。地基与空基探测都存在探测范围狭小，数据量不足等问题，所以地基和空基观测方法无法满足全球气候变化研究对大气CO₂、CH₄的测量需求。基于天基测量的卫星遥感方法可以实现高频率的全球范围探测，但是探测精度相较于地基、空基差一些。

因此，如何研究设计一种能够克服上述缺陷的基于空天地一体化的温室气体监测方法及系统是我们目前急需解决的问题。

发明内容

为解决现有技术中的不足，本发明的目的是提供基于空天地一体化的温室气体监测方法及系统，将卫星遥感、无人机遥感和地面站点相结合，并将天基观测数据、空基观测数据和地基观测数据进行综合监测分析，提高温室气体浓度监测的精度、频率、范围以及时间空间上的连续性，并满足不同梯度级别的需求，例如全球逐日温室气体浓度、局部区域按季度温室气体浓度或地面站点实时温室气体浓度，为碳排放、碳中和提供数据支持。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

第一方面，提供了基于空天地一体化的温室气体监测方法，包括以下步骤：

通过卫星遥感、无人机遥感和地面站点对温室气体浓度进行监测后对应获得梯度级别依次下降的天基观测数据、空基观测数据和地基观测数据；

以梯度级别低的观测数据对梯度级别高的观测数据进行精度验证，并以通过精度验证后的梯度级别高的观测数据对梯度级别低的观测数据中缺失部分进行补充；

将天基观测数据、空基观测数据和地基观测数据进行补充融合后可得到不同梯度级别下全覆盖范围的温室气体监测数据。

进一步的，所述天基观测数据、空基观测数据和地基观测数据进行补充融合前：

将所有观测数据统一成相同栅格数据；