静止气象卫星遥感白天和夜间海雾的检测方法技术

本发明专利技术涉及一种静止气象卫星遥感白天和夜间海雾的检测方法。首先利用静止气象卫星数接收处理数据文件Ｓ－ＶＩＳＳＲ，经定标定位、资料订正、等经纬度投影等预处理，得到包含５个通道数据的投影后的ＧＰＦ格式的文件。再利用ＧＰＦ文件中的４个通道数据：２个长波红外窗区分裂窗通道、１个中红外通道３．７μｍ和１个可见光通道０．６７μｍ，根据海雾的运动学特征和光谱特征对海雾信息进行提取，采用三级判识方法，先滤出移动性云边界、中高云云边界，再滤除晴空水体和部分低云，最后利用区域生长法确定海雾区域。本发明专利技术不仅实现了对广袤洋面上海雾的实时监测和对雾区的动态跟踪，而且还为海雾的短时预报提供重要依据，得到至少每小时的海雾实时监测图像。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于海洋环it^测技术，具ft^及一种静止^^MMii白天和夜间海雾的检测方法。 背景狱海戮能鹏小于lkm)由于影响海面的旨觊度而对人魏上的各种赫航影响，随着海上社幾济赫的日益增加，海^S^S穀咲注。由于海±11测资料稀少，iMil感e^^;激羊环M测的1975年美国對寸了第一Kt鹏静止环fflM GOES后，美国、敏州等丌始研^EMMW17层云 检测技术。白，可见光和红外逝宣，夜间只用紛卜ailffl行检测。第一f^瞎二代GOES:ESR有一 个10.7jjm的红外窗区鹏，难以将海雾或低云(以下"海雾或低云"简写为海象低云)与周围晴空 区分开。第三代GOES :ES增加了 3.7Mm纟I^卜ilii，由于海霸低云^g两^lit的亮驢(10.7Hm-3.7pm) 与晴空7乂体的亮驢不同，可以用这种双谱方法，即10.7Mm和3.7Mm两^im的亮温差，比S0地各 海霸低云与其它云以TO围晴空区舰。^^ra双谱方法还不能完全将中低云与海雾区辦。目前， 在国内外mEMffi测方法中玢将海雾和低云作为同--目fet/进行判识。f践，海雾对人类翻影响明 显，耐氐云的影响要小得多，显然，将低云和海雾区分开对海雾的实时监测、雾区的动态S跟 以及海雾 的短时f赚是十分觀的。
技术实现思路
本专利技术的目的是掛共一种气象iSI感白天和夜间海雾的检测方法，以弥补现有技术的不足。 本专利技术的集#^法首先利用静止^miMl[字可mr播系统(DVBS)接iMba的FY-2C、 FY-2D 静止^^週的原始娜文件(S-VISSR)，纟别S-V!SSRi^进行定标定位、资料订正、等纟魏度臓 等予贩理，得到包含5^Iiil^的TO后的GPF格式的文件。再利用GPF文件中的4^iiWffi: 2 ^fe波M卜窗区分裂窗鹏(波长范围为11 12,，简称分裂窗)、1个中紛卜鹏(波长为3.7nm) 和1个可见 直(波长为0.67Mm)，(其中波长为11,和波长为3.7jxm M需要前后两个时次的资 料)，根据海雾的运动對寺征和光i辦御t海雾信tffl行提取，检测海上雾区，艮P翻^^UiR^法，先 滤出移动性云边界、中高云5ii界，再滤除晴S7W标嘟^M氐云，雖禾,区:l^fe长法确定麟区域。 具懒测步骤的，判识如下一鄉跟为读入前后两个时次的GPF文件，分别i谱中鮮卜鹏3.7,和长波紛卜鹏llpm当前 时次和前一时次的韦伯边界，判断3.7pm鹏当前B寸次和前一时次韦伯边界是否重合，如果不重合则判识为移动性的云边界，如果重合则判识为海象低云边界和中高Sa界mil^判识；同时辩斷当前时 次的3.7^ ffiit韦伯边界是否能在llMm ilit韦伯边界中发现，如果倉鹏在ll)jmMit韦伯边界中找到， 判识为ll叫韦伯边界能^M出来的中高云边界，如果不會辦找到，贝U判识为海象低动界和中高云边 界;iiA^判识。二级判识为Xf—级判识中的得到的海雾/低云边界和中高云边界包围的区Jl!^疗海雾、云、晴空7K体分离。首先利用读入的太P日天顶角i(igszA，判断ITb^i界包围的海象低云、中高云和晴穷Jc体的像 元处于白琉是夜晚，再计算被边界包围的像元的分裂窗亮^M纟叙寸值Ar朋=l;/附-12，)|(TBB为黑#^^温度，简称亮温，下同；长波红外窗区分裂窗通道U 12拜，简称分裂窗，下同)，如果在夜晚Ar朋〉o.2K， aA下一步处理，否则判识为夜间晴空和低云；如果在白天，将同时满足 Ar朋〉0. 2K和可见光反照率Re〈0.16的像^4A下一步鹏，否则分别判识为白天(部分)低云和白 天晴空区；禾,llMmilit亮温阈值，将中高云和剕爱性低云滤除，得到像元雾l (以下简称覆l)。考虑到i^判识的剝牛过于严格，部分海熟皮滤除，所吸中满足一级判识但^I^J^判识的娜， 再用双谱法(3.7nm和11^m)进行补判识，找回部分被滤lta量盼海雾，得至條碟2 (以下简称厲2)。 方法是首細分裂窗判Wii界两侧的像元，去掉晴空水体H则，然后用3.7nm和llMmfiit繊，进 《f^理分析将顶，均匀的云(包括中高云、部W氏云)滤出，辩U断像元在白天还是在夜晚，如果在 夜晚，中红外fflm和长波^卜鹏的亮驢满足—7〖< !TR5(3.7戶_ 11//m) < —1〖，判识为雾2，否 贝U判识为夜间低云；如果在白天，亮驢满足7^S(3.7戸—11，)>18K，则判识为雾2，否则判识为 白天低云。以上誠了樹则海雾的^0判识，得到了雾l和雾2aAH^判识进行鹏。考虑到海雾的物理顿比较均匀而舰片分布，因此取雾1和雾2的并集，駄区域生长艘海雾 像元，得到纖的海雾雾区，此为衞则海雾的Hlg判识。方殺取雾1和雾2像元的并集，梳己为 fog一flag，对每一个标记为fog—flag的像元进行联通域起始点赋值r_o/g = r5537^o')、 Re_CWg = Re。6一 (/)，并定义r0 = 7^g11/m (力—7^^— (/)，其中i ^^台点像元、j ^^台点周围八^f象元，即sai敏依 ^r每一个^H己为fog—flag的像^a行iei^s^，即以^f象元为起始点，在相邻的八个点中按照皿斜4 。满足皿斜牛的像元可以认为是海雾雾区像元。以上誠了海^^测的，判识，f袷J^判断斜牛的像元作为海雾像元输出。将检测出盼海雾像元输出为二J4制文^牛，用GRADS，^M会图软^^禾魅会图，以图像形 出。战的2^^波纟I^卜窗区分裂窗鹏范围为ll 12Mm。战的l个中鮮卜鹏盼波长为3.7pm 。 战的1个可见^lit的波长为0.67拜。本专利技术充分利用静止气象:EW有时间^i摔高(每小时^# 30糊获取一次资料)、鶴面积 大的特点，提出一个利用静止气象週銜则白天和夜间海雾的业务运行方法，这个方法弥补巳有M中 海雾、低云不分的缺陷，具有业务运fil急定性，实现了对海雾的实5^业务监测和动态J跟宗。因此i^W去， 不仅实现了对广袤洋面上海雾的实时监测和对雾区的动态S鹏，为海雾的短时彌K^f共觀依据。細 本专利技术可以得到每小时、甚至每半小时盼海雾实时监测图像，并可以根据遊卖前几州次盼海雾区4體 进，豫'龄滩，而_§ 以为麟的临超^^1共顧的#%依据。 附图说明图1、本专利技术的详细^S^意图。本专利技术的方法步骤如下1、 i[ffi予MS^，用韦伯边界飛叙t海雾的边界进行一级判识，得到嗨象低云边界和中高云边界， 艮P为海象低云、中高云和晴空水体三者之间的边界。1) 读入静止^^:HMf[字可mr播系统(DVBS) gtfeM的FY-2C、 FY-2D静止，，的原 始繊文件(S-VISSR)，纟效寸S-VISSR Wffl行定标定位、资料订正、等经讳度臓等予MHi， 得到包含5 11 的&^后的GPF格式的文件；2) 从GPF文件中读入中红外3.7,鹏当前时次和前一时7M^、长波紛h^裂窗11^鹏当 前吋次和前一时 M^g、 12nm当前咏M^、可见光0.67jrniffiit当前附M[ffi，再读AJt陆 微W和太阳天顶角,；3) 11 陆11^得到^31 在海洋上的像元，并对海上像元^fflfflffl的计算韦伯边界的方法， 分别计算当前和前一时次3.本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种静止气象卫星遥感白天和夜间海雾的检测方法，首先利用静止气象卫星数字可视广播系统ＤＶＢＳ接收处理的ＦＹ－２Ｃ、ＦＹ－２Ｄ静止气象卫星的原始数据文件Ｓ－ＶＩＳＳＲ，经对Ｓ－ＶＩＳＳＲ数据进行定标定位、资料订正、等经纬度投影预处理，得到包含５个通道数据的投影后的ＧＰＦ格式的文件；再利用ＧＰＦ文件中的２个长波红外窗区分裂窗通道、１个中红外通道和１个可见光通道，其中波长为１１μｍ和３．７μｍ通道数据需要前后两个时次的资料，根据海雾的运动学特征和光谱特征对海雾信息进行提取，检测海上雾区，采用三级判识方法，先滤出移动性云边界、中高云云边界，再滤除晴空水体和部分低云，最后利用区域生长法确定海雾区域，具体三级判识的检测步骤如下：　一级判识为读入前后两个时次的ＧＰＦ文件，分别计算中红外通道３．７μｍ和长波红外通道１１μｍ 当前时次和前一时次的韦伯边界，判断３．７μｍ当前时次和前一时次韦伯边界是否重合，如果不重合则判识为移动性的云边界，如果重合则判识为海雾／低云边界和中高云边界进入二级判识；同时再判断当前时次的３．７μｍ通道韦伯边界是否能在１１μｍ通道韦伯边界中发现，如果能够在１１μｍ通道韦伯边界中找到，判识为１１μｍ韦伯边界能分辨出来的中高云边界，如果不能够找到，则判识为海雾／低云边界和中高云边界进入二级判识；　二级判识为对一级判识中的得到的海雾／低云边界和中高云边界包围的区域进行海雾、 云、晴空水体分离：首先利用读入的太阳天顶角数据ＳＺＡ，判断被上述边界包围的海雾／低云、中高云和晴空水体的像元处于白天还是夜晚，再计算被边界包围的像元的分裂窗亮温差绝对值ΔＴＢＢ＝｜ＴＢＢ（１１μｍ－１２μｍ）｜，其中ＴＢＢ为黑体亮度温度，如果在夜晚ΔＴＢＢ＞０．２Ｋ，进入下一步处理，否则判识为夜间晴空和低云；如果在白天，将同时满足ΔＴＢＢ＞０．２Ｋ和可见光反照率Ｒｅ＜０．１６的像元进入下一步处理，否则分别判识为白天部分低云和白天晴空区；利用１１μｍ通道亮温阈值，将中高云和非暖性低云滤除，得到像元雾１；　再对满足一级判识但不满足上述判识的数据，再用３．７μｍ和１１μｍ的双谱法方法进行补判识，找回部分被滤除过量的海雾，得到像元雾２：方法是：首先用分裂窗判断边界两侧的像元，去掉晴空水体一侧，然后用３．７μｍ和１ １μｍ通道数据，进行纹理分析，将顶部不均匀的云，包括中高云、部分低云滤出，再判断像元在白天还是在夜晚，如果在夜晚，中红外通道和...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李三妹，刘敬武，刘应辰，吴晓京，杨昌军，张莫生，张苏平，
申请(专利权)人：国家卫星气象中心，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]