一种沙尘暴监测方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种沙尘暴监测方法及装置，属于天气状态测量仪器领域，应用于沙尘暴监测系统，所述方法包括：所述卫星遥感信息处理器获取所述传感器采集的待监测区域的卫星遥感数据；所述卫星遥感信息处理器判断所述卫星图像中的每个像元的卫星遥感数据是否位于所述判定范围内，若是，标记所述像元为沙尘暴影响区域；将所有被标记为沙尘暴影响区域的像元标记在所述待监测区域的卫星图像上。本发明专利技术的目的在于有效提高现有的基于卫星的沙尘暴监测的实时性和监测范围。

【技术实现步骤摘要】
一种沙尘暴监测方法及装置
本专利技术涉及天气状态测量仪器领域，具体而言，涉及一种沙尘暴监测方法及装置。
技术介绍
北京及周边区域处于半干旱半湿润过渡地带，降水稀少，每年或多或少都会受到沙尘天气的影响。但沙尘生消过程往往较短，快则几个小时慢则几天。基于极轨卫星的沙尘监测，由于卫星每天只有两次飞越地球表面上的同一区域，并且总是在同一时刻前后，很难连续跟踪沙尘天气发生、发展过程，而且极轨卫星遥感覆盖范围相对有限，不能满足实时预测预警及监管的需求。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种沙尘暴监测方法及装置，以有效提高现有的基于卫星的沙尘暴监测的实时性和监测范围。第一方面，本专利技术实施例提供的一种沙尘暴监测方法，应用于沙尘暴监测系统，所述沙尘暴监测系统包括静止卫星和卫星遥感信息处理器，所述卫星遥感信息处理器内预设有判定范围，所述静止卫星搭载有传感器，所述方法包括：所述卫星遥感信息处理器获取所述传感器采集的待监测区域的卫星遥感数据；所述卫星遥感信息处理器判断所述静止卫星拍摄的卫星图像中的每个像元的卫星遥感数据是否位于所述判定范围内，若是，标记所述像元为沙尘暴影响区域；将所有被标记为沙尘暴影响区域的像元标记在所述待监测区域的卫星图像上。结合第一方面，本专利技术实施例还提供了第一方面的第一种可能实施方式，其中，所述传感器设有10.3－11.3μm热红外通道IR和11.5－12.5μm分裂窗通道S，所述判定范围包括第一阈值范围；所述卫星遥感数据包括所述10.3－11.3μm热红外通道IR采集的待监测区域的亮温值和所述11.5－12.5μm分裂窗通道S采集的所述待监测区域的亮温值；所述卫星遥感信息处理器判断所述卫星图像中的每个像元的卫星遥感数据是否位于所述判定范围内，若是，标记所述像元为沙尘暴影响区域，包括：所述卫星遥感信息处理器判断所述卫星图像中的每个像元的所述10.3－11.3μm热红外通道IR采集的亮温值与所述11.5－12.5μm分裂窗通道S采集的亮温值之差是否位于所述第一阈值范围内，若是，标记所述像元为沙尘暴影响区域，其中，所述第一阈值范围为IRk－Sk＜－0.7℃，其中，IRk表示第k个像元在10.3－11.3μm热红外通道IR的亮温值，Sk表示第k个像元在11.5－12.5μm分裂窗通道S的亮温值。结合第一方面的第一种可能实施方式，本专利技术实施例还提供了第一方面的第二种可能实施方式，其中，所述传感器还设有3.5－4.0μm中红外通道MIR，所述判定范围还包括第二阈值范围；所述卫星遥感数据还包括：所述3.5－4.0μm中红外通道MIR采集的所述待监测区域的亮温值；所述卫星遥感信息处理器判断所述卫星图像中的每个像元的卫星遥感数据是否位于所述判定范围内，若是，标记所述像元为沙尘暴影响区域，包括：所述卫星遥感信息处理器判断所述卫星图像中的每个像元的3.5－4.0μm中红外通道MIR采集的亮温值与所述10.3－11.3μm热红外通道IR采集的亮温值之差是否位于所述第二阈值范围内，若是，标记所述像元为沙尘暴影响区域，其中，所述第二阈值范围为MIRk－IRk＞15℃，其中，IRk表示第k个像元在10.3－11.3μm热红外通道IR的亮温值，MIRk表示第k个像元在3.5－4.0μm中红外通道MIR的亮温值。结合第一方面的第二种可能实施方式，本专利技术实施例还提供了第一方面的第三种可能实施方式，其中，所述传感器还设有6.5－7.0μm水汽通道W，所述判定范围还包括第三阈值范围；所述卫星遥感数据还包括：所述6.5－7.0μm水汽通道W采集的所述待监测区域的亮温值；所述卫星遥感信息处理器判断所述卫星图像中的每个像元的卫星遥感数据是否位于所述判定范围内，若是，标记所述像元为沙尘暴影响区域，包括：所述卫星遥感信息处理器判断所述卫星图像中的每个像元的所述10.3－11.3μm热红外通道IR采集的亮温值与所述6.5－7.0μm水汽通道W采集的亮温值之差是否位于所述第三阈值范围内，若是，标记所述像元为沙尘暴影响区域，其中，所述第三阈值范围为IRk－Wk＞10℃，其中，IRk表示第k个像元在10.3－11.3μm热红外通道IR的亮温值，Wk表示第k个像元在6.5－7.0μm水汽通道W的亮温值。结合第一方面的第三种可能实施方式，本专利技术实施例还提供了第一方面的第四种可能实施方式，其中，所述传感器还设有0.55－0.90μm可见光与近红外通道VIS，所述判定范围还包括第四阈值范围；所述卫星遥感数据还包括：所述0.55－0.90μm可见光与近红外通道VIS采集的所述待监测区域的反照率；所述卫星遥感信息处理器判断所述卫星图像中的每个像元的卫星遥感数据是否位于所述判定范围内，若是，标记所述像元为沙尘暴影响区域，包括：所述卫星遥感信息处理器判断所述卫星图像中的每个像元的反照率是否位于所述第四阈值范围内，若是，标记所述像元为沙尘暴影响区域，其中第四阈值范围为0.1＜VISk＜0.3，其中，VISk表示第k个像元在0.55－0.90μm可见光与近红外通道VIS的反照率。结合第一方面的第一种可能实施方式，本专利技术实施例还提供了第一方面的第五种可能实施方式，其中，所述判定范围还包括第五阈值范围，所述方法还包括：设定一个尺度窗口；所述卫星遥感处理器判断所述尺度窗口内的每个像元的所述10.3－11.3μm热红外通道IR采集的亮温值之差是否位于所述第五阈值范围内，若是，标记所述尺度窗口内的每个像元为沙尘暴影响区域，其中，所述第五阈值范围为ΔIR≤3℃，其中，ΔIR表示所述尺度窗口内各像元在10.3－11.3μm热红外通道IR的亮温值之差。结合第一方面或第一方面的第一种可能实施方式或第二种可能实施方式或第三种可能实施方式或第四种可能实施方式或第五种可能实施方式，本专利技术实施例还提供了第一方面的第六种可能实施方式，其中，所述卫星遥感信息处理器判断所述卫星图像中的每个像元的卫星遥感数据是否位于所述判定范围内，若是，标记所述像元为沙尘暴影响区域，包括：所述卫星遥感信息处理器将所述卫星图像按照第一规则进行图像平滑处理，生成多个平滑图像，所述第一规则包括以所述卫星图像的像元为中心的邻近的N个像元组成背景图像，将所述背景图像的全部像元的平均值作为所述平滑图像的像元，其中，N大于等于2；所述卫星遥感信息处理器判断所述平滑图像的每个像元的卫星遥感数据是否位于所述判定范围内，若是，将所述平滑图像的像元标记为沙尘暴影响区域；判断被标记为沙尘暴影响区域的所述平滑图像的像元对应的所述背景图像的像元的卫星遥感数据是否位于所述判定范围内，若是，将所述背景图像的像元标记为沙尘暴影响区域。第二方面，本专利技术实施例提供的一种沙尘暴监测装置，应用于沙尘暴监测系统，所述沙尘暴监测系统包括静止卫星和卫星遥感信息处理器，所述卫星遥感信息处理器包括所述沙尘暴监测装置，所述卫星遥感信息处理器内预设有判定范围，所述静止卫星搭载有传感器，所述沙尘暴监测装置包括：获取单元，用于获取所述传感器采集的待监测区域的卫星遥感数据；判断单元，用于判断所述卫星图像中的每个像元的卫星遥感数据是否位于所述判定范围内，若是，标记所述像元为沙尘暴影响区域；标记单元，用于将所有被标记为沙尘暴影响区域的像元标记在所述待监测区域的卫星图像上。结合第二方面本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种沙尘暴监测方法，其特征在于，应用于沙尘暴监测系统，所述沙尘暴监测系统包括静止卫星和卫星遥感信息处理器，所述卫星遥感信息处理器内预设有判定范围，所述静止卫星搭载有传感器，所述方法包括：所述卫星遥感信息处理器获取所述传感器采集的待监测区域的卫星遥感数据；所述卫星遥感信息处理器判断所述静止卫星拍摄的卫星图像中的每个像元的卫星遥感数据是否位于所述判定范围内，若是，标记所述像元为沙尘暴影响区域；将所有被标记为沙尘暴影响区域的像元标记在所述待监测区域的卫星图像上。

【技术特征摘要】
1.一种沙尘暴监测方法，其特征在于，应用于沙尘暴监测系统，所述沙尘暴监测系统包括静止卫星和卫星遥感信息处理器，所述卫星遥感信息处理器内预设有判定范围，所述静止卫星搭载有传感器，所述方法包括：所述卫星遥感信息处理器获取所述传感器采集的待监测区域的卫星遥感数据；所述卫星遥感信息处理器判断所述静止卫星拍摄的卫星图像中的每个像元的卫星遥感数据是否位于所述判定范围内，若是，标记所述像元为沙尘暴影响区域；将所有被标记为沙尘暴影响区域的像元标记在所述待监测区域的卫星图像上；所述传感器设有10.3－11.3μm热红外通道IR、11.5－12.5μm分裂窗通道S、6.5－7.0μm水汽通道W、0.55－0.90μm可见光与近红外通道VIS，所述判定范围包括第一阈值范围，第三阈值范围、第四阈值范围和第五阈值范围；所述卫星遥感数据包括所述10.3－11.3μm热红外通道IR采集的待监测区域的亮温值和所述11.5－12.5μm分裂窗通道S采集的所述待监测区域的亮温值，所述6.5－7.0μm水汽通道W采集的所述待监测区域的亮温值、所述0.55－0.90μm可见光与近红外通道VIS采集的所述待监测区域的反照率，其中，所述第一阈值范围为IRk－Sk＜－0.7℃，其中，IRk表示第k个像元在10.3－11.3μm热红外通道IR的亮温值，Sk表示第k个像元在11.5－12.5μm分裂窗通道S的亮温值，所述第三阈值范围为IRk－Wk＞10℃，IRk表示第k个像元在10.3－11.3μm热红外通道IR的亮温值，Wk表示第k个像元在6.5－7.0μm水汽通道W的亮温值，第四阈值范围为0.1＜VISk＜0.3，VISk表示第k个像元在0.55－0.90μm可见光与近红外通道VIS的反照率，所述第五阈值范围为ΔIR≤3℃，其中，ΔIR表示尺度窗口内各像元在10.3－11.3μm热红外通道IR的亮温值之差；所述卫星遥感信息处理器判断所述静止卫星拍摄的卫星图像中的每个像元的卫星遥感数据是否位于所述判定范围内，若是，标记所述像元为沙尘暴影响区域的步骤，包括：所述卫星遥感信息处理器判断所述卫星图像中的每个像元的所述10.3－11.3μm热红外通道IR采集的亮温值与所述11.5－12.5μm分裂窗通道S采集的亮温值之差是否位于所述第一阈值范围内；当所述卫星图像中的每个像元的所述10.3－11.3μm热红外通道IR采集的亮温值与所述11.5－12.5μm分裂窗通道S采集的亮温值之差位于所述第一阈值范围内时，判断所述卫星图像中的每个像元的所述10.3－11.3μm热红外通道IR采集的亮温值与所述6.5－7.0μm水汽通道W采集的亮温值之差是否位于所述第三阈值范围内，若是，标记所述像元为沙尘暴影响区域，或者当所述卫星图像中的每个像元的所述10.3－11.3μm热红外通道IR采集的亮温值与所述11.5－12.5μm分裂窗通道S采集的亮温值之差位于所述第一阈值范围内时，判断所述卫星图像中的每个像元的反照率是否位于所述第四阈值范围内，若是，标记所述像元为沙尘暴影响区域，或者当所述卫星图像中的每个像元的所述10.3－11.3μm热红外通道IR采集的亮温值与所述11.5－12.5μm分裂窗通道S采集的亮温值之差位于所述第一阈值范围内时，设定一个尺度窗口，判断所述尺度窗口内的每个像元的所述10.3－11.3μm热红外通道IR采集的亮温值之差是否位于所述第五阈值范围内，若是，标记所述尺度窗口内的中心位置处的像元为沙尘暴影响区域。2.根据权利要求1所述的沙尘暴监测方法，其特征在于：所述卫星遥感信息处理器判断所述卫星图像中的每个像元的卫星遥感数据是否位于所述判定范围内，若是，标记所述像元为沙尘暴影响区域，包括：所述卫星遥感信息处理器将所述卫星图像按照第一规则进行图像平滑处理，生成多个平滑图像，所述第一规则包括以所述卫星图像的像元为中心的邻近的N个像元组成背景图像，将所述背景图像的全部像元的平均值作为所述平滑图像的像元，其中，N大于等于2；所述卫星遥感信息处理器判断所述平滑图像的每个像元的卫星遥感数据是否位于所述判定范围内，若是，将所述平滑图像的像元标记为沙尘暴影响区域；判断被标记为沙尘暴影响区域的所述平滑图像的像元对应的所...

【专利技术属性】
技术研发人员：李令军，赵文慧，姜磊，张运刚，张大伟，
申请(专利权)人：北京市环境保护监测中心，
类型：发明
国别省市：北京;11