云层覆盖下大气温度与湿度廓线处理方法和系统技术方案

本申请提供了一种云层覆盖下大气温度与湿度廓线处理方法和系统，所述方法包括：将微波大气温度和湿度廓线按照光学遥感数据在晴空条件下的大气温度和湿度廓线的垂直气压进行插值；以微波像元为单位，对各微波像元循环执行如下步骤：判断当前微波像元是否全部被云层覆盖，若是，则将当前微波像元区域内云层下的大气温度与湿度廓线用插值后的被动微波遥感数据廓线代替；若否，则利用光学遥感数据中的云掩膜数据计算当前微波像元区域的云层覆盖度，对云层下每一层的大气温度与湿度廓线分别根据温度融合参数和湿度融合参数进行融合计算，生成该微波像元区域内云层下的大气温度与湿度廓线。本申请通过上述手段，可实现光学和微波数据廓线融合。

【技术实现步骤摘要】

本申请涉及遥感数据处理
，特别地，涉及一种云层覆盖下大气温度与湿 度廓线处理方法和系统。
技术介绍
光学遥感是指传感器的工作波段在光波段范围的遥感技术，通过光学遥感数据可 以获得高空间分辨率的大气廓线。然而，由于光学传感器，如中分辨率成像光谱仪(MOD IS， MODerate resolution Imaging Spectroradiometer)，只能工作在光学波段，难于穿透云 层，只能获得晴空条件下的大气数据。 微波遥感是传感器的工作波长在微波波谱区的遥感技术，微波遥感的工作方式包 括主动微波遥感(有源)和被动微波遥感(无源），前者由传感器发射微波波束再接收由地面 或空中物体反射或散射回来的回波，后者接收地面或空中物体自身辐射的微波。微波遥感 的突出优点是能够全天候(晴空或有云层覆盖)监测地表及大气动态变化，获得空间连续廓 线数据，不受云、雨、雾等天气状态的影响，并可在夜间工作。然而，微波遥感数据的空间分 辨率较低，以可以提供大气温湿度及云雨分布特征信息的增强型微波探测器（AMSU， Advanced Microwave Sounding Unit)为例，其分辨率为45km，无法满足局部地区气候与气 象预报、降水、水资源管理、污染气体监测等领域的应用需求。
技术实现思路
本申请提供一种云层覆盖下大气温度与湿度廓线处理方法和系统，用于解决现有 微波遥感数据中的大气垂直方向温度和湿度廓线分辨率过低而影响其应用范围的问题。 本申请公开的一种云层覆盖下大气温度与湿度廓线处理方法，包括:将被动微波 遥感数据的大气温度和湿度廓线按照光学遥感数据在晴空条件下的大气温度和湿度廓线 的垂直气压进行插值，使二者在垂直方向上层层匹配；以被动微波遥感数据的微波像元为 单位，对各微波像元循环执行如下步骤:判断当前微波像元是否全部被云层覆盖，若是，则 将当前微波像元区域内云层下的大气温度与湿度廓线用插值后的被动微波遥感数据廓线 代替;若否，则利用光学遥感数据中的云掩膜数据计算当前微波像元区域的云层覆盖度，对 云层下每一层的大气温度与湿度廓线分别根据温度融合参数和湿度融合参数进行融合计 算，生成当前微波像元区域内云层下的大气温度与湿度廓线;其中，所述温度融合参数包括 当前层该微波像元对应的温度、当前层该微波像元区域内光学遥感数据的每个光学像元对 应的晴空条件下的温度;所述湿度融合参数包括当前层该微波像元对应的湿度、当前层该 微波像元区域内光学遥感数据的每个光学像元对应的晴空条件下的湿度。 优选的，所述对云层下每一层的大气温度与湿度廓线分别根据温度融合参数和湿 度融合参数进行融合计算，采用如下公式： 其中，Tcdcmd和RHcdcmd分别表示融合后的当前微波像元区域云下某层的大气温度和 湿度;T碰和RH碰分别表示当前微波像元对应的云下相应层的大气温度和湿度;fi表示被动 微波传感器对应的点扩散函数;C表示当前微波像元区域的云层覆盖度;N表示当前微波像 元内没有被云层覆盖的光学像元数量;i表示当前微波像元区域内光学像元的序号和 RftgM分别表示当前微波像元中晴空区域相应层的第i个光学像元的大气温度和湿度。 优选的，所述光学遥感数据为M0DIS数据，所述被动微波遥感数据为AMSU数据。 优选的，所述M0DIS数据的分辨率为5km;所述AMSU数据的分辨率为45km。 优选的，所述利用光学遥感数据中的云掩膜数据计算当前微波像元区域的云层覆 盖度C的计算公式具体为： 其中，S表示当前微波像元内包括的光学像元总数量;N表示当前微波像元内没有 被云层覆盖的光学像元数量。 本申请公开的一种云层覆盖下大气温度与湿度廓线处理系统，包括:插值模块，用 于将被动微波遥感数据的大气温度和湿度廓线按照光学遥感数据在晴空条件下的大气温 度和湿度廓线的垂直气压进行插值，使二者在垂直方向上层层匹配;判断模块，用于以被动 微波遥感数据的微波像元为单位，循环判断各微波单元是否全部被云层覆盖;在当前微波 像元全部被云层覆盖时，调度赋值模块生成云层下该微波像元区域内的大气温度与湿度廓 线;在当前微波像元没有全部被云层覆盖时，调度融合模块生成云层下该微波像元区域内 的大气温度与湿度廓线;赋值模块，用于将当前微波像元区域内云层下的大气温度与湿度 廓线用插值后的被动微波遥感数据廓线代替；融合模块，利用光学遥感数据中的云掩膜数 据计算该微波像元区域的云层覆盖度，对云层下每一层的大气温度与湿度廓线分别根据温 度融合参数和湿度融合参数进行融合计算，生成当前微波像元区域内云层下的大气温度与 湿度廓线;其中，所述温度融合参数包括云层覆盖度、当前层微波像元对应的温度、当前层 相应微波像元区域内光学遥感数据的每个光学像元对应的晴空条件下的温度;所述湿度融 合参数包括云层覆盖度、当前层微波像元对应的湿度、当前层相应微波像元区域内光学遥 感数据的每个光学像元对应的晴空条件下的湿度。 优选的，所述融合模块采用如下公式对云层下每一层的大气温度与湿度廓线分别 根据温度融合参数和湿度融合参数进行融合计算： 其中，Tcdcmd和RHcdcmd分别表示融合后的当前微波像元区域云下某层的大气温度和 湿度;T碰和RH碰分别表示当前微波像元对应的云下相应层的大气温度和湿度;fi表示被动 微波传感器对应的点扩散函数;C表示当前微波像元内云层的覆盖度;N表示当前微波像元 内没有被云层覆盖的光学像元数量；i表示当前微波像元区域内光学像元的序号； RftgM分别表示当前微波像元中晴空区域相应层的第i个光学像元的大气温度和湿度。 优选的，所述光学遥感数据为M0DIS数据，所述被动微波遥感数据为AMSU数据。 优选的，所述M0DIS数据的分辨率为5km;所述AMSU数据的分辨率为45km。优选的，所述融合模块利用光学遥感数据中的云掩膜数据计算该微波像元区域的 云层覆盖度C的计算公式具体为： 其中，S表示一个微波像元内包括的光学像元总数量;N表示相应的微波像元内没 有被云层覆盖的光学像元数量。 与现有技术相比，本申请具有以下优点： 本申请优选实施例利用光学遥感与微波遥感各自的优点，在廓线反演领域实现二 者的融合，实现云层覆盖下高分辨率大气温度、湿度廓线的计算，弥补当前该领域存在的空 白和缺陷，为全球变化、气候与气象预报、大气环境遥感监测、福射传输、地表和大气相互作 用、大气边界层、气溶胶、降水、水资源管理、污染气体监测等的一系列研究提供技术和数据 支撑。【附图说明】图1为本申请云层覆盖下大气温度与湿度廓线处理方法一实施例的流程图；图2为本申请云层覆盖下大气温度与湿度廓线处理系统一实施例的结构示意图。【具体实施方式】为使本申请的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实 施方式对当前第1页1 2 3 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种云层覆盖下大气温度与湿度廓线处理方法，其特征在于，包括：将被动微波遥感数据的大气温度和湿度廓线按照光学遥感数据在晴空条件下的大气温度和湿度廓线的垂直气压进行插值，使二者在垂直方向上层层匹配；以被动微波遥感数据的微波像元为单位，对各微波像元循环执行如下步骤：判断当前微波像元是否全部被云层覆盖，若是，则将当前微波像元区域内云层下的大气温度与湿度廓线用插值后的被动微波遥感数据廓线代替；若否，则利用光学遥感数据中的云掩膜数据计算当前微波像元区域的云层覆盖度，对云层下每一层的大气温度与湿度廓线分别根据温度融合参数和湿度融合参数进行融合计算，生成当前微波像元区域内云层下的大气温度与湿度廓线；其中，所述温度融合参数包括当前层该微波像元对应的温度、当前层该微波像元区域内光学遥感数据的每个光学像元对应的晴空条件下的温度；所述湿度融合参数包括当前层该微波像元对应的湿度、当前层该微波像元区域内光学遥感数据的每个光学像元对应的晴空条件下的湿度。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王天星，施建成，姬大彬，
申请(专利权)人：中国科学院遥感与数字地球研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11