一种基于岭回归的气溶胶光学厚度反演偏差纠正方法技术

本发明专利技术公开一种基于岭回归的气溶胶光学厚度反演偏差纠正方法，属于计算机气象应用技术领域。先用“暗目标”算法反演气溶胶光学厚度并将其作为初始化结果；再构建反演偏差纠正框架纠正反演结果，在串联方式中，将“暗目标”算法得到的气溶胶光学厚度作为岭回归模型的一个有效特征对反演结果进行纠正，在并联方式中，用岭回归模型直接学习物理模型的反演结果与真实值间的残差对反演结果进行纠正。本发明专利技术充分融合了物理模型与机器学习模型的优点，在串联方式中利用物理模型反演的气溶胶光学厚度值作为岭回归模型的特征，在并联方式中利用岭回归模型直接学习物理模型的反演结果与真实值间的残差，更好地反演气溶胶光学厚度，提高了反演性能和反演准确率。

A Correction Method of Aerosol Optical Depth Inversion Deviation Based on Ridge Regression

The invention discloses a method for correcting the deviation of aerosol optical thickness inversion based on ridge regression, which belongs to the field of computer meteorological application technology. Firstly, the aerosol optical thickness is inverted by the \dark target\ algorithm as the initial result; then the inversion bias correction framework is constructed to correct the inversion results. In the series mode, the aerosol optical thickness obtained by the \dark target\ algorithm is used as an effective feature of the ridge regression model to correct the inversion results. In the parallel mode, the ridge regression model is used to directly learn physics. The residual error between the inversion results and the real values of the model is used to correct the inversion results. The invention fully integrates the advantages of physical model and machine learning model, uses the aerosol optical thickness value inverted by physical model as the feature of ridge regression model in series mode, and directly learns the residual between the inversion result of physical model and the real value by using ridge regression model in parallel mode, so as to better invert aerosol optical thickness, improve inversion performance and inversion accuracy. Accuracy rate.

【技术实现步骤摘要】
一种基于岭回归的气溶胶光学厚度反演偏差纠正方法
本专利技术涉及一种基于岭回归的气溶胶光学厚度反演偏差纠正方法，属于计算机气象应用

技术介绍
大气气溶胶是指悬浮在大气中的固体以及液体微粒与气体载体共同组成的多相体系，是大气的重要组成部分。一般认为，大气气溶胶粒子的直径在几个纳米到几十微米之间。大气气溶胶的主要来源包括各种源的释放(如人为排放的烟尘,沙漠地区的沙尘等)以及气-粒转换(如大气中的二氧化氮和二氧化硫可以转换为相应的硝酸盐和硫酸盐气溶胶)，其突出的特性在于其物理化学性质的高度时空可变性。气溶胶在地球-大气辐射收支平衡和全球气候变化中扮演着重要的角色，并主要通过直接和间接效应两种机制对气候变化产生影响。直接效应是指气溶胶粒子可以散射和吸收太阳辐射,进而造成到达地面的太阳辐射能、大气顶太阳辐射能以及大气内部太阳辐射能的变化,从而影响地气系统的辐射收支；间接效应是指气溶胶粒子的存在可以改变云的物理和微物理特性,并进而改变云的辐射特性,从而间接的影响太阳辐射能在地气系统中的分配。除此之外，气溶胶还严重影响着人们的日常生活。对我国而言，截止到目前为止，气溶胶对城市污染的衡量，通本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于岭回归的气溶胶光学厚度反演偏差纠正方法，其特征在于：首先采用“暗目标”算法反演气溶胶光学厚度并将其作为初始化结果；然后构建反演偏差纠正框架，通过串联和并联两种方式对反演结果进行纠正，在串联方式中，将“暗目标”算法得到的气溶胶光学厚度作为岭回归模型的一个有效特征，对反演结果进行纠正；在并联方式中，用岭回归模型直接学习物理模型的反演结果与真实值之间的残差，对反演结果进行纠正。

【技术特征摘要】
1.一种基于岭回归的气溶胶光学厚度反演偏差纠正方法，其特征在于：首先采用“暗目标”算法反演气溶胶光学厚度并将其作为初始化结果；然后构建反演偏差纠正框架，通过串联和并联两种方式对反演结果进行纠正，在串联方式中，将“暗目标”算法得到的气溶胶光学厚度作为岭回归模型的一个有效特征，对反演结果进行纠正；在并联方式中，用岭回归模型直接学习物理模型的反演结果与真实值之间的残差，对反演结果进行纠正。2.根据权利要求1所述的基于岭回归的气溶胶光学厚度反演偏差纠正方法，其特征在于：所述方法的具体步骤为：(1)先收集大气顶层的反射率数据并对其进行筛选，去除被云、沙漠、冰雪等覆盖的不可用像素点，然后通过“暗目标”算法反演气溶胶光学厚度(AOD)，并将其作为初始化结果；(2)将“暗目标”算法和岭回归模型f(x；w)进行耦合，形成如下反演偏差纠正模型：式中，表示估计的AOD值，ymod表示“暗目标”算法反演的结果，x表示模型输入特征，w是岭回归模型中的参数向量，符号表示耦合操作；(3)通过串联和并联两种方式的反演偏差纠正模型，进行反演偏差纠正；在串联方式中，将步骤(2)的模型改写为如下形式：其中，上标T表示矩阵的转置，参数w的最优值记为w*；串联方式将“暗目标”...

【专利技术属性】
技术研发人员：杭仁龙，葛玲玲，刘青山，
申请(专利权)人：南京信息工程大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32