一种多层云检测方法技术

本申请公开了一种多层云检测方法，用于判断云层中单层冰云和上层冰云下层水云的多层云分布情况，包括步骤：确定待研究区域，通过光通道的云光学数据判断待研究区域的每个像元为云或者晴空。通过光通道的云光学数据判断为云的像元是冰云或者水云。求出判断为冰云的像元在2.3μm和1.6μm波段光通道反射率之差。反射率之差＞0的像元为单层冰云，反射率之差＜

【技术实现步骤摘要】
一种多层云检测方法


[0001]本申请涉及遥感卫星数据云检测
，尤其涉及一种多层云检测方法。

技术介绍

[0002]云作为地球大气的重要组成部分，一方面通过吸收和散射太阳短波辐射，另一方通过吸收地球的长波辐射，进而影响地球系统的辐射收支平衡。卫星遥感具有大面积观测、快速获取目标物的特点使其成为获取全球云参数的有效手段。目前大多数基于被动卫星遥感技术的云参数反演研究将云均假设为单层云，忽略了云的多层垂直分布结构，这会在计算云层的辐射效应和云参数反演时引入一定的误差。多层云约占总云量的40％，其物理特性以及辐射效应与单层云有较大差异。在多层云的垂直结构上，不同高度的云有不同的光学、微物理特性以及云辐射效应。为了计算云层的辐射效应和云参数反演研究的准确性，区分云层是多层云还是单层云很有必要。

技术实现思路

[0003]本申请实施例提供一种多层云检测方法，解决现有技术没有精确区分上层冰云下层水云的多层云和单层云的问题。
[0004]本申请实施例还提供一种多层云检测方法，用于判断云层中单层冰云和上层冰云下层水云的多层云分布情况，包括以下步骤：
[0005]确定待研究区域，通过光通道的云光学数据判断待研究区域的每个像元为云或者晴空；
[0006]通过光通道的云光学数据判断为云的像元是冰云或者水云；
[0007]求出判断为冰云的像元在2.3μm和1.6μm波段光通道反射率之差；
[0008]反射率之差＞0的像元为单层冰云，反射率之差＜
‑
0.009的像元为多层云。
[0009]优选的，通过单个光通道的反射率判断待研究区域像元为云或者晴空。
[0010]进一步地，波段为0.64μm的光通道，反射率大于0.24为云。
[0011]优选的，通过单个光通道的亮温信息判断待研究区域像元为云或者晴空。
[0012]进一步地，波段为11.2μm的光通道，亮温信息＜285K为云。
[0013]优选的，通过两个光通道的亮度温度差判断待研究区域像元为云或者晴空。
[0014]进一步地，波段为11.2μm和3.9μm光通道之间的亮度温度差＜
‑
11K为云。
[0015]优选的，通过单个光通道的亮温信息判断待研究区域像元为冰云或者水云。
[0016]进一步地，波段为11.2μm的光通道，亮温信息＜270K为冰云。
[0017]优选的，通过设置两个通道亮温差的阈值判断待研究区域像元为冰云或者水云。设置8.6μm和11.2μm通道亮温差的阈值为
‑
0.45，＞
‑
0.45为冰云。
[0018]本申请实施例采用的上述至少一个技术方案能够达到以下有益效果：
[0019]通过光通道判断区分出云层中单层冰云和上层冰云下层水云的多层云的分布情况，提高了计算云层的辐射效应和云参数反演的准确性。
附图说明
[0020]此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：
[0021]图1为本申请一种多层云检测方法的流程图；
具体实施方式
[0022]为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请具体实施例及相应的附图对本申请技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
[0023]图1为本申请一种多层云检测方法的流程图。
[0024]本申请实施例还提供一种多层云检测方法，用于判断云层中单层冰云和上层冰云下层水云的多层云分布情况，包括以下步骤：
[0025]步骤101、确定待研究区域，通过光通道的云光学数据判断待研究区域的每个像元为云或者晴空；
[0026]针对待研究区域，下载多年卫星观测资料，组建历史样本数据，包括反射率、云顶温度、云相态；针对卫星多个通道的反射率或亮温进行了敏感性分析，选取出3个波段:0.64μm、3.9μm和或11.2μm，用于判断晴空和云；
[0027]优选的，通过单个光通道的反射率判断待研究区域像元为云或者晴空。
[0028]进一步地，波段为0.64μm的光通道，反射率大于0.24为云。
[0029]0.64μm的反射率对陆地上的云层有较高的识别度，因为云层在这个波长上通常表现出较大的反射率和较小的吸收值，用该标准可以很好地识别较厚的云，在非常明亮的云层上的检测结果非常可靠，但是在非常薄的卷云和云边界上无效。云层在0.64μm反射率相对较高，而晴空无云的区域反射率较低，通过测试设置0.64μm通道云检测阈值为0.24。像元的反射率大于0.24时定义为云，反之定义为晴空。
[0030]优选的，通过单个光通道的亮温信息判断待研究区域像元为云或者晴空。
[0031]进一步地，波段为11.2μm的光通道，亮温信息＜285K为云。
[0032]利用云在11.2μm通道的亮度温度低于地表这一特征来区分云和晴空，增加云检测结果的准确性。通过测试设置11.2μm通道云检测阈值为285K。当像元的亮度温度小于285K时定义为云，反之定义为晴空。
[0033]优选的，通过两个光通道的亮度温度差判断待研究区域像元为云或者晴空。
[0034]进一步地，波段为11.2μm和3.9μm光通道之间的亮度温度差＜
‑
11K为云。
[0035]利用11.2μm和3.9μm通道之间的亮度温度差可以用来检测云的存在，在白天，由于3.9μm的反射太阳能，11.2μm和3.9μm之间的差异很大且为负值，利用这一特点可以较好地识别晴空和云。设置亮温差阈值为
‑
11K，当像元11.2μm和3.9μm亮度温度差小于
‑
11K时我们定义为有云，反之定义为晴空。
[0036]以上三种方法可以单独使用判断云或晴空，也可以结合使用，使判断结果更为精确。
[0037]分析云和晴空区域在0.64μm、11.2μm通道的反射率和亮度温度差异，并结合11.2μ
m和3.9μm通道的亮温差检测出有云覆盖的区域。
[0038]例如，将0.64μm，11.2μm，11.2和3.9μm之差，三个条件下的检测结果取交集，精确检测结果的范围。
[0039]步骤102、通过光通道的云光学数据判断为云的像元是冰云或者水云；
[0040]针对已经判断为云的像元，选取出波段11.2μm的长波红外通道的亮温信息，或者8.6μm和11.2μm的通道亮温差中的一种，用于判断冰云或者水云；
[0041]优选的，通过单个光通道的亮温信息判断待研究区域像元为冰云或者水云。
[0042]进一步地，波段为11.2μm的光通道，亮温信息＜本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多层云检测方法，用于判断云层中单层冰云和上层冰云下层水云的多层云分布情况，其特征在于，包括以下步骤：确定待研究区域，通过光通道的云光学数据判断待研究区域的每个像元为云或者晴空；通过光通道的云光学数据判断为云的像元是冰云或者水云；求出判断为冰云的像元在2.3μm和1.6μm波段光通道反射率之差；反射率之差＞0的像元为单层冰云，反射率之差＜
‑
0.009的像元为多层云。2.根据权利要求1所述多层云检测方法，其特征在于，通过单个光通道的反射率判断待研究区域像元为云或者晴空。3.根据权利要求2所述多层云检测方法，其特征在于，波段为0.64μm的光通道，反射率大于0.24为云。4.根据权利要求1所述多层云检测方法，其特征在于，通过单个光通道的亮温信息判断待研究区域像元为云或者晴空。5.根据权利要求4所述多层云检测方法，其特征在于，波段为1...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡斯勒图，陈星如，尚华哲，马润，
申请(专利权)人：中国科学院空天信息创新研究院，
类型：发明
国别省市：