一种基于云顶高度算法的红外通道辐射稳定性监测方法技术

本发明专利技术公开了一种基于云顶高度算法的红外通道辐射稳定性监测方法，该方法为：提取对应的云顶高度文件，读取出相关数据，检验算法失效部分；提取对应时刻的L1数据，计算12通道、14通道的亮温；提取可信度较高研究区域的12通道和14通道亮温数据，将所有像元按12通道亮温划分为若干子集，统计对应子集内所有像元的12通道亮温均值以及12通道和14通道的亮温差均值，即可得到12通道与14通道的亮温差随着12通道亮温的变化规律；随着时间累积，得到12通道与14通道的亮温差随12通道亮温和观测时间的二维变化规律。本发明专利技术的监测方法可以很快得到14通道热红外通道亮温的稳定变化规律，能高效监测热红外通道的稳定性。监测热红外通道的稳定性。监测热红外通道的稳定性。

【技术实现步骤摘要】
一种基于云顶高度算法的红外通道辐射稳定性监测方法


[0001]本专利技术涉及遥感信息
，具体来说，涉及一种基于云顶高度算法的红外通道辐射稳定性监测方法。

技术介绍

[0002]经过半个世纪努力，我国已成功发射了17颗气象卫星，目前在轨运行7颗，形成了兼顾成像探测，覆盖可见红外微波等谱段的综合对地观测能力，成为全球同时具有极轨和静止两个系列业务气象卫星的少数几个国家之一。新一代静止轨道气象卫星——风云四号实现了我国静止轨道气象卫星观测系统的更新换代，综合能力部分达到国际领先水平。作为风云四号上搭载的主要遥感仪器，多通道扫描成像辐射计(AGRI)具有14个可见光红外通道，其中远红外通道定标精度优于0.5K，空间分辨率达到4公里，能更好地定量监测云、气溶胶、植被、积雪、火点和水体等要素。
[0003]作为我国独立自主生产的遥感仪器，风云四号AGRI红外通道的辐射衰减一直是制约定量反演大气和地表参数的重要问题之一。因此，通常会采用多源卫星交叉、星地协同等方法对红外通道的辐射稳定性进行监测。其中，多源卫星交叉监测方法受制于卫星过境时间、卫星探测范围，尤其对于高光谱分辨率的载荷其探测范围和过境时间限制更多，因此其监测的时间和范围通常受到较大限制；而星地协同观测的方法需要耗费大量的人力物力维持地面监测场站。同卫星平台甚至同载荷的监测技术，由于其观测时间和视场一致性的特点，显然是更为便捷经济。同时，采取这种方法还需要考虑到遥感仪器之间和通道探测能力的差别，因而需要甄别具体探测对象或者探测条件。
[0004]我国国产可见光红外遥感仪器起步于上世纪六十年代，1988年风云一号卫星是作为中国首颗地球观测卫星，搭载了中国首部可见光红外成像遥感仪器。经过30余年的发展，我国国产可见光红外成像仪已接近国外先进水平，而在定量应用过程中也发现了国产遥感仪器仍然存在一些制约因素，特别是红外通道辐射衰减问题对云、水汽等大气信息定量探测影响尤为明显。
[0005]一般通道辐射衰减问题可以通过地面处理方法订正，但首先需要对红外通道进行长时间监测，采用多源卫星交叉检验和星地实验获得大量样本时间较长，而且维护成本较高，因此采用同卫星平台甚至同载荷的监测技术是一种更为合适的方法，但这就需要选择其中高可信和高稳定的红外通道来对其他红外通道进行监测。此外，由于对地观测的对象非常复杂，并不是所有观测对象都适合用于这种监测，因此还需要快速甄别出具体探测对象，以达到利用高可信度高稳定的红外通道监测其他红外通道辐射稳定性的目标。

技术实现思路

[0006]针对相关技术中的上述技术问题，本专利技术提出一种基于云顶高度算法的红外通道辐射稳定性监测方法，该方法能够快速甄别探测目标，并用同一载荷上高可信度高稳定的红外通道监测其他红外通道辐射稳定性。
[0007]为实现上述技术目的，本专利技术的技术方案是这样实现的：
[0008]一种基于云顶高度算法的红外通道辐射稳定性监测方法，包括以下步骤：
[0009]S1从风云四号业务资源池中提取风云四号二级产品，按照产品名称、观测时间提取对应的云顶高度文件；
[0010]S2从云顶高度文件中读取出相关数据，检验其中算法失效部分；
[0011]S3从资源池提取对应时刻的L1数据，从L1数据中提取出12通道DN值和定标系数，并换算为12通道亮温，从L1数据中提取14通道的DN值和定标系数，并换算为14通道亮温；
[0012]S4将算法失效且12通道亮温低于235K的部分分类为不同联通区，去掉其中像元数量小于50的联通区，将剩下的部分作为可信度较高的研究区域；
[0013]S5提取可信度较高研究区域的12通道和14通道亮温数据，将所有像元按12通道亮温划分为若干子集，统计对应子集内所有像元的12通道亮温均值以及12通道和14通道的亮温差均值，即可得到12通道与14通道的亮温差随着12通道亮温的变化规律；
[0014]S6随着时间累积，得到12通道与14通道的亮温差随12通道亮温和观测时间的二维变化规律。
[0015]进一步地，所述基于云顶高度算法的红外通道辐射稳定性监测方法，还包括：
[0016]S7同步统计一个时间段内的数据：统计所有观测日内同一时间段的所有像元资料，按照12通道亮温划分为若干子集，统计对应子集内所有像元的12通道亮温均值以及12通道和14通道的亮温差均值，即可得到所述时间段内24小时内12通道和14通道的亮温差随着12通道亮温的二维变化规律。
[0017]进一步地，所述基于云顶高度算法的红外通道辐射稳定性监测方法，还包括：
[0018]S8统计步骤S7所述时间段内，各子集在所有像元的占比，得到12通道和14通道的亮温差随12通道亮温和观测日的二维概率图、12通道和14通道的亮温差随12通道亮温和时间的二维概率图。
[0019]进一步地，步骤S2中检验算法失效部分的具体步骤为：筛选出其中无值区域，检验无值区外围是否被有数值区域包围，以确定其是否为均匀对流层云层顶部分算法失效的部分。
[0020]进一步地，步骤S4中将连续的像元标记为同一联通区，相同联通区认为是同一片对流云的算法失效区域。
[0021]本专利技术的有益效果：本专利技术的基于云顶高度算法的红外通道辐射稳定性监测方法利用云顶高度算法对热红外通道高度依赖的特点，针对低温冷目标(对流云、气旋、台风等)云顶高度算法失效是由热红外通道不稳定引起的情况，通过稳定性较高的12通道来监测14通道红外亮温的稳定性，该方法简单可行，可以很快得到14通道热红外通道亮温的稳定变化规律，能高效监测热红外通道的稳定性，为遥感产品反演算法的改进提供必要的重要改进依据，为L1产品精度监测基础；
[0022]此外，本专利技术的基于云顶高度算法的红外通道辐射稳定性监测方法能够在短时间累积相当数量的样本，积累成像仪热红外通道的稳定性监测资料，也能为热红外通道13.5μm通道设计积累必要的长时间序列监测资料，从而为未来同类型仪器热红外通道的设计提供重要的参考依据。
附图说明
[0023]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0024]图1是风云四号AGRI云顶高度算法失效案例2018年9月12日数据结果，(a)、(c)、(e)为采用FCTHA采用风云四号数据结果，(b)、(d)、(f)为采用葵花八号数据结果；
[0025]图2是风云四号AGRI和葵花八号通道差值对比图，(a)为风云四号12通道
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13通道，(c)为风云四号12通道
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14通道，(e)为风云四号13通道
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14通道，(b)为葵花八号14通道
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15通道，(d)为葵花八号14通道
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16通道，(f)为葵花本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于云顶高度算法的红外通道辐射稳定性监测方法，其特征在于，包括以下步骤：S1 从风云四号业务资源池中提取风云四号二级产品，按照产品名称、观测时间提取对应的云顶高度文件；S2 从云顶高度文件中读取出相关数据，检验其中算法失效部分；S3 从资源池提取对应时刻的L1数据，从L1数据中提取出12通道DN值和定标系数，并换算为12通道亮温，从L1数据中提取14通道的DN值和定标系数，并换算为14通道亮温；S4 将算法失效且12通道亮温低于235K的部分分类为不同联通区，去掉其中像元数量小于50的联通区，将剩下的部分作为可信度较高的研究区域；S5 提取可信度较高研究区域的12通道和14通道亮温数据，将所有像元按12通道亮温划分为若干子集，统计对应子集内所有像元的12通道亮温均值以及12通道和14通道的亮温差均值，即可得到12通道与14通道的亮温差随着12通道亮温的变化规律；S6 随着时间累积，得到12通道与14通道的亮温差随12通道亮温和观测时间的二维变化规律。2.根据权利要求1所述的基于云顶高度算法的红外通道辐射稳定性监测方法，其特征在于，进一步包...

【专利技术属性】
技术研发人员：王富，闵敏，陆其峰，徐娜，王志伟，朱琳，
申请(专利权)人：国家卫星气象中心国家空间天气监测预警中心，
类型：发明
国别省市：