[发明专利]一种基于太阳-云-卫星观测几何的云下地表温度估算方法

权利要求书

1.一种基于太阳-云-卫星观测几何的云下地表温度估算方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：采集FY-3D MERSI-II的L1级卫星图像数据并对其进行预处理；

S2：晴空地表温度反演；

S3：云阴影、云遮挡与云覆盖区检测；

S4：采用参数化算法反演FY-3D MERSI-II短波净辐射，并对短波净辐射进行SCSG几何效应校正；

S5：选取云下地表温度回归运算的特征变量并对其进行预处理；

S6：针对三种集成回归模型进行参数设置与优化；

S7：针对晴空和阴影区的LST，建立各特征变量到云下地表温度的集成回归模型；

S8：输入待计算图像，采用建立的回归模型对云遮挡与云覆盖区进行LST估算。

2.根据权利要求1所述的基于太阳-云-卫星观测几何的云下地表温度估算方法，其特征在于，所述步骤S1具体包括以下步骤：

S11：计算星上反射率；

S12：计算亮度温度；

S13：基于采用地理查找表(GLT)方法进行系统定位工作，并用Moravec角点检测算法对初步校正的数据进行几何精校正。

3.根据权利要求1所述的基于太阳-云-卫星观测几何的云下地表温度估算方法，其特征在于，所述步骤S2具体包括以下步骤：

使用两个亮度温度通道、相应的波段平均地表发射率和大气透过率的一系列方程来估算LST。

4.根据权利要求1所述的基于太阳-云-卫星观测几何的云下地表温度估算方法，其特征在于，所述步骤S3具体包括以下步骤：

确定云的正射位置：

然后估计对应云阴影的正射投影位置：

式中，(X_cld，Y_cld)为云在地表的正射投影；(X_shw，Y_shw)为云影在地表上的投影位置；(x_map,y_map)是遥感影像中的云位置即云团沿卫星观测方向的投影位置；而H是地面以上的云顶高度，由MERSI-II的云顶高度减去地面高度计算；θ_v和是卫星过境时刻传感器观测天顶角和观测方位角，θ_s和分别是传感器观测时太阳的天顶角和方位角。

5.根据权利要求1所述的基于太阳-云-卫星观测几何的云下地表温度估算方法，其特征在于，所述步骤S4具体包括以下步骤：

短波净辐射反演首先将窄带反射率ρ_i转换为TOA短波段宽带反照率γ，然后用参数化方法得到经验系数来计算NSSR；基于MODTRAN模型可以建立窄波段反射率与宽波段反照率的线性转换公式：

γ＝b₀+b₁ρ₁+b₂ρ₂+b₃ρ₃+b₄ρ₄+b₅ρ₅+b₆ρ₆+b₇ρ₇+b₁₉ρ₁₉ (1-11)

式中，γ为星上短波宽波段反照率，ρ_i为MERSI-II波段i的星上窄波段反射率，b_i为MERSI-II波段i对应的拟合参数；

然后，逐像元确定云及其阴影范围，标定每个云像元与其阴影投影的位置关系，采用Hants算法插值计算生成云遮挡区像元NSSR，云覆盖区的NSSR进行几何位置校正，最终生成经过几何效应校正的短波辐射数据。

6.根据权利要求1所述的基于太阳-云-卫星观测几何的云下地表温度估算方法，其中，云下地表温度回归运算的特征变量具体可以是以下一个或多个变量的组合：叶面积指数、归一化植被指数、增强型植被指数、数字地面高程、坡度、坡向、归一化水体指数、太阳高度角、短波净辐射。