基于天地一体化信息的PM制造技术

本发明专利技术公开了一种基于天地一体化信息的PM

【技术实现步骤摘要】
基于天地一体化信息的PM2.5浓度监测方法
本专利技术涉及一种PM2.5浓度监测方法，尤其涉及一种基于天地一体化信息的PM2.5浓度监测方法。
技术介绍
大气细颗粒物(PM2.5)指空气动力学直径小于等于2.5μm的颗粒，它的化学成分主要有有机碳、元素碳、硝酸盐和硫酸盐等，是大气污染的重要成分之一，也是造成灰霾的主要原因。大气细颗粒物极易附带有毒有害物质，长时间在空间中悬浮会被人体呼吸进入呼吸道、支气管和肺部，对人体健康造成很大影响。国家和各级环保部门近年来采取多种措施改善空气质量，对监测系统也尤为重视。传统地面监测手段存在观测点离散、分布不均匀和建造成本高等缺点，与传统的地面监测手段相比，极轨卫星遥感由于具有大范围空间尺度、连续对地观测成像和高时间分辨率过境等优势，为近地面PM2.5浓度信息获取提供了多种可能手段。目前，利用遥感的手段，系统化全自动监测PM2.5颗粒物浓度的方法尚未普及，相关环保部门缺少一种基于天地一体化信息的PM2.5颗粒物浓度自动化流程监测方法来支持雾霾治理工作。专利技术内容本专利技本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于天地一体化信息的PM

【技术特征摘要】
1.一种基于天地一体化信息的PM2.5浓度监测方法，其特征在于，包括以下步骤：
A：从极轨卫星接收站实时接收并获取遥感卫星影像数据；
B：预处理模块对获取的遥感卫星影像数据进行预处理，将遥感卫星影像数据转化为各级影像产品，然后通过几何校正和辐亮度计算最终得到亮度温度值和地表反射率值；
C：进行大气气溶胶光学厚度的反演，即首先进行云识别并剔除干扰像元的干扰，再确定气溶胶模式，利用6S大气辐射传输模型构建查找表，然后通过步骤B中获得的各级影像产品结合查找表，反演得到已确定的气溶胶模式下的大气气溶胶光学厚度；
D：构建卫星遥感监测PM2.5浓度的空间变化系数回归模型；得到待估算点i处的PM2.5浓度yi为：
其中，(ui，vi)为待估算点i的经纬度坐标；β0(ui,vi)为回归常数；βd(ui，vi)表示为观测点(ui，vi)处的第d个回归系数，d＝1，2，3…；βd(ui,vi)是地理位置的函数，xid代表待估算点i的第d个与PM2.5相关的因子，xid包括近地面消光系数、边界层高度、相对湿度、近地面温度和风速；随机误差项服从正态分布εi～N(0，σ2)，随机误差相互独立，不存在序列相关Cov(εi，εj)＝0(i≠j，(i,j＝1，2，…，n))；
E：利用步骤D中得到的待估算点i处的PM2.5浓度yi的计算公式，计算得出待监测区域影像中所有的像素点i处的PM2.5浓度yi，即待监测区域PM2.5浓度分布的反演结果。


2.根据权利要求1所述的基于天地一体化信息的PM2.5浓度监测方法，其特征在于：所述的步骤A中，从极轨卫星接收站实时接收并获取Terra和Aqua的MODIS载荷多颗遥感卫星影像数据。


3.根据权利要求2所述的基于天地一体化信息的PM2.5浓度监测方法，其特征在于，所述的步骤A包括如下具体步骤：
A1：接收处理系统进行卫星轨道两行数据下载，完成两行数据格式化分解后进行两行数据解算，生成轨道预报文件；
A2：根据轨道预报文件中的卫星轨道数据，接收处理系统进行卫星轨道关联和冲突预设消解工作，最终生成跟踪接收计划；
A3：接收处理系统根据生成的跟踪接收计划，进行时间符合，在时间符合成功后接收处理系统对运行调度控制指令进行分析，将运行调度控制指令发送至天线设备，完成卫星的捕获与跟踪；同时，接收处理系统根据预先设置的卫星数据接收设备参数，完成卫星数据锁定与接收；
A4：卫星的数传频段为X波段，接收处理系统采用26.25Mbs-1和15.0Mbs-1的码速率分别接收Terra和Aqua卫星的X频段信号，经过下变频器处理输出得到中频信号，再由接收机解调后输出数字基带信号；
A5：根据不同卫星数传数据格式要求，接收处理系统通过对数字基带信号中帧同步字段的搜索，完成数据帧的字节对齐、容错和填充；
A6：接收处理系统根据卫星数传数据加扰方式，按照多项式生成PN码与数据帧同步字段后面的图像数据进行异或运算进行解扰；再根据卫星数传数据编码方式，对经过解扰后的图像数据进行RS译码以及CRC校验，最终得到影像的原始码流数据，即遥感卫星影像数据。


4.根据权利要求3所述的基于天地一体化信息的PM2.5浓度监测方法，其特征在于，所述的步骤B包括如下具体步骤：
B1：预处理模块实时监控原始码流数据存储路径，当监测到有新的原始码流数据文件产生，且满足新的原始码流数据文件不被占用同时大小大于0KB的条件时，开始对新的原始码流数据文件进行预处理；
B2：预处理模块通过解析新的原始码流数据文件的文件名，根据不同卫星载荷名称自动加载不同卫星载荷相应的xml配置文件；
B3：预处理模块对新的原始码流数据文件按照不同卫星载荷的数据帧格式，进行高级在轨系统帧格式解析，即自动调用新的原始码流数据文件的标准帧并解码，解码包括虚拟通道数据单元分离以及从不同虚拟通道数据单元提取不同信源包，重新定格式后输出虚拟通道数据单元，生成L0级数据产品；
其中，L0级数据产品，指经数据重构，且未进行任何处理的原始数据；L0级数据产品中所有的通信信息被移除，通信信息包括数据帧同步字段、通信头和重复数据；
B4：预处理模块结合辅助数据信息，从L0级数据产品中的CCSDS包解包还原出扫描数据的集合，即预处理模块通过提取辅助数据信息中的星历、姿态、跳秒和世界标准时间信息，对图像进行校正，完成L1A级数据产品的生产；
其中，辅助数据信息包括星历、姿态、跳秒、世界标准时间、辐射定标参数、反射率参数和质量参数信息；L1A级产品，指经数据重构，且具有时间参考及地理坐标参数信息的未进行任何处理的原始数据；
B5：在L1A级数据产品的基础上，预处理模块利用辅助数据信息中的辐射定标参数、反射率参数和质量参数信息，结合L1A级产品中的地理坐标参数信息，根据不同卫星载荷进行定位和定标运算，生成包括经纬度信息、探测器高度和不同通道的大气表观反射率与辐射率的数据集，即L1B级数据产品；
其中，L1B级数据产品，指在L1A级数据产品的基础上，进行定位和定标处理后的数据集；
B6：预处理模块自动调取包含大气表观反射率、辐射率和经纬度信息的L1B级数据产品，通过几何校正和辐亮度计算最终得到亮度温度值和地表反射率值。


5.根据权利要求1所述的基于天地一体化信息的PM2.5浓度监测方法，其特征在于：所述的步骤C中，气溶胶模式为大陆型气溶胶模式。


6.根据权利要求4所述的基于天地一体化信息的PM2.5浓度监测方法，其特征在于：所述的步骤C中包括如下具体步骤：
C1：云识别模块从步骤B6中得到的不同通道的大气表观反射率值和亮度温度值，设定相应的阈值分...

【专利技术属性】
技术研发人员：秦臻，张明，赵永辉，李春晓，连芳，徐金晓，段云龙，郭新望，刘颐芳，冯继锋，阚俊峰，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第二十七研究所，
类型：发明
国别省市：河南;41