本發(fā)明涉及衛(wèi)星遙感，尤其涉及一種基于水汽和冰晶吸收特征的密實(shí)高冰云探測(cè)方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、氣象衛(wèi)星作為天基探測(cè)的主要手段，在氣象觀測(cè)、防災(zāi)減災(zāi)及天氣預(yù)報(bào)中發(fā)揮著越來(lái)越突出的重要作用，尤其是在天氣預(yù)報(bào)領(lǐng)域，利用氣象衛(wèi)星可以探測(cè)臺(tái)風(fēng)的產(chǎn)生地、發(fā)展方向和移動(dòng)方向，并且還可以探測(cè)沙塵暴源地、高原渦演變方向、南極臭氧洞變化方向，氣象衛(wèi)星資料可以更有效地揭示天氣系統(tǒng)發(fā)生、發(fā)展和消亡過(guò)程，為天氣預(yù)報(bào)，特別是短時(shí)臨近預(yù)報(bào)提供客觀依據(jù)，氣象衛(wèi)星在支撐著現(xiàn)代天氣預(yù)報(bào)的同時(shí)，也推動(dòng)著地球系統(tǒng)科學(xué)的發(fā)展。

2、靜止氣象衛(wèi)星在赤道上空以與地球自轉(zhuǎn)速度相同的公轉(zhuǎn)速度繞地飛行，利用氣象衛(wèi)星不同通道的光譜信息，可以完成對(duì)比較大尺度的環(huán)境和災(zāi)害事件的高頻次跟蹤監(jiān)測(cè)。靜止氣象衛(wèi)星能夠以很高的觀測(cè)頻率對(duì)同一區(qū)域進(jìn)行連續(xù)觀測(cè)，特別適用于監(jiān)測(cè)快速變化的中小尺度天氣系統(tǒng)。

3、在夏季的強(qiáng)降水等高影響天氣中，對(duì)流降水往往是在大氣的強(qiáng)烈上沖運(yùn)動(dòng)中完成，大氣隨著高度的迅速上升，溫度急劇降低，大量冰晶出現(xiàn)，對(duì)流云頂表現(xiàn)出密實(shí)、冰晶多的特征。密實(shí)的高冰云，往往對(duì)應(yīng)著云區(qū)覆蓋區(qū)域的強(qiáng)降水天氣，因此，及時(shí)、準(zhǔn)確地探測(cè)出密實(shí)高冰云對(duì)天氣預(yù)測(cè)有十分重要的意義。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明提供一種基于水汽和冰晶吸收特征的密實(shí)高冰云探測(cè)方法及系統(tǒng)，其主要目的在于提供一種密實(shí)高冰云識(shí)別方法，有效提高天氣預(yù)報(bào)的準(zhǔn)確性。

2、第一方面，本發(fā)明實(shí)施例提供一種基于水汽和冰晶吸收特征的密實(shí)高冰云探測(cè)方法，包括：

3、根據(jù)氣象衛(wèi)星針對(duì)目標(biāo)區(qū)域的遙感影像數(shù)據(jù)，獲取水汽吸收譜段探測(cè)數(shù)據(jù)、冰晶吸收譜段探測(cè)數(shù)據(jù)和大氣窗區(qū)譜段探測(cè)數(shù)據(jù)；

4、根據(jù)所述水汽吸收譜段探測(cè)數(shù)據(jù)和所述冰晶吸收譜段探測(cè)數(shù)據(jù)，計(jì)算冰汽指數(shù)；

5、根據(jù)所述水汽吸收譜段探測(cè)數(shù)據(jù)和所述大氣窗區(qū)譜段探測(cè)數(shù)據(jù)，計(jì)算云汽指數(shù)；

6、根據(jù)所述冰汽指數(shù)和所述云汽指數(shù)，計(jì)算密實(shí)高冰云指數(shù)；

7、基于所述密實(shí)高冰云指數(shù)，確定所述目標(biāo)區(qū)域中密實(shí)高冰云的位置。

8、進(jìn)一步地，所述水汽吸收譜段探測(cè)數(shù)據(jù)為1.3um水汽吸收譜段的遙感探測(cè)數(shù)據(jù)，所述冰晶吸收譜段探測(cè)數(shù)據(jù)為1.6um冰晶吸收譜段的遙感探測(cè)數(shù)據(jù)，所述大氣窗區(qū)譜段探測(cè)數(shù)據(jù)為0.6um大氣窗區(qū)譜段的遙感探測(cè)數(shù)據(jù)，所述根據(jù)氣象衛(wèi)星針對(duì)目標(biāo)區(qū)域的遙感影像數(shù)據(jù)，獲取水汽吸收譜段探測(cè)數(shù)據(jù)、冰晶吸收譜段探測(cè)數(shù)據(jù)和大氣窗區(qū)譜段探測(cè)數(shù)據(jù)，步驟包括：

9、收集所述氣象衛(wèi)星針對(duì)所述目標(biāo)區(qū)域的遙感影像數(shù)據(jù)；

10、對(duì)所述遙感影像數(shù)據(jù)進(jìn)行輻射校正、地理校正，得到校正后的遙感影像數(shù)據(jù)；

11、對(duì)于校正后的遙感影像數(shù)據(jù)，提取1.3um水汽吸收譜段的遙感探測(cè)數(shù)據(jù)、1.6um冰晶吸收譜段的遙感探測(cè)數(shù)據(jù)和0.6um大氣窗區(qū)譜段的遙感探測(cè)數(shù)據(jù)。

12、進(jìn)一步地，所述根據(jù)所述水汽吸收譜段探測(cè)數(shù)據(jù)和所述冰晶吸收譜段探測(cè)數(shù)據(jù)，計(jì)算冰汽指數(shù)，計(jì)算公式如下：

13、

14、其中，i1316表示所述冰汽指數(shù)，ref13表示所述水汽吸收譜段探測(cè)數(shù)據(jù)，ref16表示所述冰晶吸收譜段探測(cè)數(shù)據(jù)。

15、進(jìn)一步地，所述根據(jù)所述水汽吸收譜段探測(cè)數(shù)據(jù)和所述大氣窗區(qū)譜段探測(cè)數(shù)據(jù)，計(jì)算云汽指數(shù)，計(jì)算公式如下：

16、

17、其中，i1306表示所述云汽指數(shù)，ref13表示所述水汽吸收譜段探測(cè)數(shù)據(jù)，ref06表示所述大氣窗區(qū)譜段探測(cè)數(shù)據(jù)。

18、進(jìn)一步地，所述根據(jù)所述冰汽指數(shù)和所述云汽指數(shù)，計(jì)算密實(shí)高冰云指數(shù)，計(jì)算公式如下：

19、i′convcloud＝i1306*i1316；

20、其中，i′convcloud表示所述密實(shí)高冰云指數(shù)，i1316表示所述冰汽指數(shù)，i1306表示所述云汽指數(shù)。

21、進(jìn)一步地，所述基于所述密實(shí)高冰云指數(shù)，確定所述目標(biāo)區(qū)域中密實(shí)高冰云的位置，步驟包括：

22、比較所述目標(biāo)區(qū)域的遙感影像數(shù)據(jù)中每一探測(cè)數(shù)據(jù)的密實(shí)高冰云指數(shù)與0.9、0.6的大?。?/p>

23、若任一探測(cè)數(shù)據(jù)的密實(shí)高冰云指數(shù)大于0.9，則將所述任一探測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的位置判定為密實(shí)高冰云，并確定所述目標(biāo)區(qū)域中密實(shí)高冰云的位置；

24、若所述任一探測(cè)數(shù)據(jù)的密實(shí)高冰云指數(shù)位于0.6和0.9之間，則將所述任一探測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的位置判定為疑似密實(shí)高冰云。

25、進(jìn)一步地，在所述根據(jù)所述密實(shí)高冰云指數(shù)識(shí)別所述目標(biāo)區(qū)域是否存在密實(shí)高冰云之后，所述方法還包括：

26、對(duì)所述目標(biāo)區(qū)域的遙感影像數(shù)據(jù)的密實(shí)高冰云指數(shù)進(jìn)行歸一化處理，計(jì)算公式為：

27、其中，imin＝0.6，imax＝1.1，iconvcloud為歸一化后的密實(shí)高冰云指數(shù)，i′convcloud為所述密實(shí)高冰云指數(shù)；

28、并利用歸一化后的密實(shí)高冰云指數(shù)，對(duì)所述遙感影像數(shù)據(jù)進(jìn)行可視化顯示。

29、第二方面，本發(fā)明實(shí)施例提供一種基于水汽和冰晶吸收特征的密實(shí)高冰云探測(cè)系統(tǒng)，包括：

30、采集模塊，用于根據(jù)氣象衛(wèi)星針對(duì)目標(biāo)區(qū)域的遙感影像數(shù)據(jù)，獲取水汽吸收譜段探測(cè)數(shù)據(jù)、冰晶吸收譜段探測(cè)數(shù)據(jù)和大氣窗區(qū)譜段探測(cè)數(shù)據(jù)；

31、冰汽模塊，用于根據(jù)所述水汽吸收譜段探測(cè)數(shù)據(jù)和所述冰晶吸收譜段探測(cè)數(shù)據(jù)，計(jì)算冰汽指數(shù)；

32、云汽模塊，用于根據(jù)所述水汽吸收譜段探測(cè)數(shù)據(jù)和所述大氣窗區(qū)譜段探測(cè)數(shù)據(jù)，計(jì)算云汽指數(shù)；

33、高冰云模塊，用于根據(jù)所述冰汽指數(shù)和所述云汽指數(shù)，計(jì)算密實(shí)高冰云指數(shù)；

34、識(shí)別模塊，用于基于所述密實(shí)高冰云指數(shù)，確定所述目標(biāo)區(qū)域中密實(shí)高冰云的位置。

35、第三方面，本發(fā)明實(shí)施例提供一種計(jì)算機(jī)設(shè)備，包括存儲(chǔ)器、處理器以及存儲(chǔ)在所述存儲(chǔ)器中并可在所述處理器上運(yùn)行的計(jì)算機(jī)程序，所述處理器執(zhí)行所述計(jì)算機(jī)程序時(shí)實(shí)現(xiàn)上述基于水汽和冰晶吸收特征的密實(shí)高冰云探測(cè)方法的步驟。

36、第四方面，本發(fā)明實(shí)施例提供一種計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)介質(zhì)，所述計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)介質(zhì)存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)程序，所述計(jì)算機(jī)程序被處理器執(zhí)行時(shí)實(shí)現(xiàn)上述基于水汽和冰晶吸收特征的密實(shí)高冰云探測(cè)方法的步驟。

37、本發(fā)明實(shí)施例提出的一種基于水汽和冰晶吸收特征的密實(shí)高冰云探測(cè)方法及系統(tǒng)，利用水汽吸收譜段探測(cè)數(shù)據(jù)、冰晶吸收譜段探測(cè)數(shù)據(jù)和大氣窗區(qū)譜段探測(cè)數(shù)據(jù)，生成密實(shí)高冰云探測(cè)指數(shù)，并根據(jù)遙感影像數(shù)據(jù)中每一探測(cè)數(shù)據(jù)的密實(shí)高冰云探測(cè)指數(shù)，確定目標(biāo)區(qū)域中是否存在密實(shí)高冰云以及密實(shí)高冰云的存在位置，實(shí)現(xiàn)密實(shí)高冰云的探測(cè)和增強(qiáng)。與現(xiàn)有技術(shù)相比，減少了誤判和干擾，提高了密實(shí)高冰云的識(shí)別準(zhǔn)確度，從而使得天氣預(yù)報(bào)更加準(zhǔn)確。

技術(shù)特征：

1.一種基于水汽和冰晶吸收特征的密實(shí)高冰云探測(cè)方法，其特征在于，包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于水汽和冰晶吸收特征的密實(shí)高冰云探測(cè)方法，其特征在于，所述水汽吸收譜段探測(cè)數(shù)據(jù)為1.3um水汽吸收譜段的遙感探測(cè)數(shù)據(jù)，所述冰晶吸收譜段探測(cè)數(shù)據(jù)為1.6um冰晶吸收譜段的遙感探測(cè)數(shù)據(jù)，所述大氣窗區(qū)譜段探測(cè)數(shù)據(jù)為0.6um大氣窗區(qū)譜段的遙感探測(cè)數(shù)據(jù)，所述根據(jù)氣象衛(wèi)星針對(duì)目標(biāo)區(qū)域的遙感影像數(shù)據(jù)，獲取水汽吸收譜段探測(cè)數(shù)據(jù)、冰晶吸收譜段探測(cè)數(shù)據(jù)和大氣窗區(qū)譜段探測(cè)數(shù)據(jù)，步驟包括：

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于水汽和冰晶吸收特征的密實(shí)高冰云探測(cè)方法，其特征在于，所述根據(jù)所述水汽吸收譜段探測(cè)數(shù)據(jù)和所述冰晶吸收譜段探測(cè)數(shù)據(jù)，計(jì)算冰汽指數(shù)，計(jì)算公式如下：

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于水汽和冰晶吸收特征的密實(shí)高冰云探測(cè)方法，其特征在于，所述根據(jù)所述水汽吸收譜段探測(cè)數(shù)據(jù)和所述大氣窗區(qū)譜段探測(cè)數(shù)據(jù)，計(jì)算云汽指數(shù)，計(jì)算公式如下：

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于水汽和冰晶吸收特征的密實(shí)高冰云探測(cè)方法，其特征在于，所述根據(jù)所述冰汽指數(shù)和所述云汽指數(shù)，計(jì)算密實(shí)高冰云指數(shù)，計(jì)算公式如下：

6.根據(jù)權(quán)利要求1至5任一所述的基于水汽和冰晶吸收特征的密實(shí)高冰云探測(cè)方法，其特征在于，所述基于所述密實(shí)高冰云指數(shù)，確定所述目標(biāo)區(qū)域中密實(shí)高冰云的位置，步驟包括：

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于水汽和冰晶吸收特征的密實(shí)高冰云探測(cè)方法，其特征在于，在所述根據(jù)所述密實(shí)高冰云指數(shù)識(shí)別所述目標(biāo)區(qū)域是否存在密實(shí)高冰云之后，所述方法還包括：

8.一種基于水汽和冰晶吸收特征的密實(shí)高冰云探測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，包括：

9.一種計(jì)算機(jī)設(shè)備，包括存儲(chǔ)器、處理器以及存儲(chǔ)在所述存儲(chǔ)器中并可在所述處理器上運(yùn)行的計(jì)算機(jī)程序，其特征在于，所述處理器執(zhí)行所述計(jì)算機(jī)程序時(shí)實(shí)現(xiàn)如權(quán)利要求1至7中任一項(xiàng)所述基于水汽和冰晶吸收特征的密實(shí)高冰云探測(cè)方法的步驟。

10.一種計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)介質(zhì)，所述計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)介質(zhì)存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)程序，其特征在于，所述計(jì)算機(jī)程序被處理器執(zhí)行時(shí)實(shí)現(xiàn)如權(quán)利要求1至7中任一項(xiàng)所述基于水汽和冰晶吸收特征的密實(shí)高冰云探測(cè)方法的步驟。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提出一種基于水汽和冰晶吸收特征的密實(shí)高冰云探測(cè)方法及系統(tǒng)，該方法包括：根據(jù)氣象衛(wèi)星針對(duì)目標(biāo)區(qū)域的遙感影像數(shù)據(jù)，獲取水汽吸收譜段探測(cè)數(shù)據(jù)、冰晶吸收譜段探測(cè)數(shù)據(jù)和大氣窗區(qū)譜段探測(cè)數(shù)據(jù)；根據(jù)水汽吸收譜段探測(cè)數(shù)據(jù)和冰晶吸收譜段探測(cè)數(shù)據(jù)，計(jì)算冰汽指數(shù)；根據(jù)水汽吸收譜段探測(cè)數(shù)據(jù)和大氣窗區(qū)譜段探測(cè)數(shù)據(jù)，計(jì)算云汽指數(shù)；根據(jù)冰汽指數(shù)和云汽指數(shù)，計(jì)算密實(shí)高冰云指數(shù)以識(shí)別目標(biāo)區(qū)域是否存在密實(shí)高冰云。本發(fā)明利用水汽吸收譜段探測(cè)數(shù)據(jù)、冰晶吸收譜段探測(cè)數(shù)據(jù)和大氣窗區(qū)譜段探測(cè)數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)密實(shí)高冰云的探測(cè)和增強(qiáng)，與現(xiàn)有技術(shù)相比，減少了誤判和干擾，提高了密實(shí)高冰云的識(shí)別準(zhǔn)確度，從而使得天氣預(yù)報(bào)更加準(zhǔn)確。

技術(shù)研發(fā)人員：林曼筠,韓博威,吳榮華,毛冬艷,任素玲,劉清華,劉旭艷,李小龍
受保護(hù)的技術(shù)使用者：國(guó)家衛(wèi)星氣象中心（國(guó)家空間天氣監(jiān)測(cè)預(yù)警中心）
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/6