[发明专利]极轨气象卫星遥感白天和夜间海雾的检测方法

说明书

技术领域

本发明属于海洋环境监测技术，具体涉及一种极轨气象卫星遥感白天和夜间海雾的检测方法。

背景技术

根据中国气象局《地面气象观测规范》规定，雾指“大量微小水滴浮游空中，常呈乳白色，使水平能见度小于1.0km”。就其物理本质而言，雾与云都是空气中水汽凝结的产物，所以雾升高离开地面就成为云，而云降低到地面就称其为雾。其中云可以细分为雾、低云以及中高云等。中高云由于温度低，加上粒子相态与雾存在较大的区别，容易与雾区分开来。低云由于其在卫星的各光谱通道上的物理特性与雾十分接近，因此在海雾识别过程中，干扰最大而影响区分或识别。

第五代NOAA系列极轨气象卫星(NOAA16-18)安装了改进的甚高分辨率辐射计3型(AVHRR/3)，共有6个可见光红外通道。中国的极轨气象卫星FY-1D是改进型的极轨气象卫星，它的可见光红外扫描辐射计通道数为10个，包括4个可见光通道，1个短红外，2个近红外通道，1个中波红外通道和2个长波红外，星下点的分辨率为1.1km。国内外各类卫星监测都是综合利用以上通道资料，但是目前只能将海雾和低云(简写为：海雾/低云)作为同一目标物进行判识。而海雾对人类海上活动有严重影响，低云的影响要小得多。因此，显然有必要将海雾与低云分离以实现海雾的实时监测。

发明内容

本发明的目的是提供一种极轨气象卫星遥感白天和夜间海雾的检测方法，以弥补现有技术的不足。

本发明是在通常的海雾/低云检测的基础上，进一步对海雾和低云进行分离。

研究发现，海雾和低云的辐射特性有以下不同：在可见光-近红外波段，海雾具有较高的反射率。在短波红外波段(如1.6μm波段)，海雾具有很高的反射率，甚至高于其在可见光波段的反射率，因此海雾的归一化差分积雪指数NDSI为负值。

NDSI=R0.67um-R1.6umR0.67um+R1.6um]]>

R_0.67μm和R_1.6μm分别为波长为0.67μm和1.6μm的反照率。在远红外波段，雾顶亮温与周边晴空海域的亮温十分接近(雾顶亮温与周边晴空海域的亮温差≤3K)，而低云的云顶亮温与周边晴空海域的亮温差要大于海雾，一般高于3K。因此，该判据可以作为海雾和低云分离的有效依据。而在红外云图上，雾区与其邻近的地面几乎没有明显的热差异，两者图像颜色非常接近，有时甚至分不出哪是地面，哪是雾区；而低云则相对明显。海雾的纹理比较模糊，而低云的纹理比较清晰。

本发明的技术路线是利用极轨气象卫星FY-1D或者NOAA16-18资料，读入其原始数据文件(1A)，通过上述光谱分析得到的海雾和低云在光谱特征上的差异，采用三级判识方法先后滤出中高低云、晴空水体、太阳耀斑水体(简称耀斑水体)、海冰雪盖、云阴影区，非暖性低云、暖性碎低云、云边缘滤除，最终检测出海雾区，生成包括海雾检测结果的文件。可用GRADS绘图软件，在微机上进行图像显示。

本发明具体的方法：

步骤1是通过极轨卫星数字可视广播系统，获取并读入1A文件；

步骤2是对1A文件利用常规方法进行数据预处理和质量控制生成1B文件；再对1B文件用通用的方法进行几何精校正，生成局地的等经纬度投影数据集文件LDF；

步骤3是一级判识，将目标物初步区分为：包括含海雾和低云的云、含海冰和雪盖信息的中高云、晴空水体、耀斑水体、云阴影；用海陆模板数据将大陆与海洋分开；用耀斑查算表数据将耀斑水体剔除；用长波红外亮温及可见光、近红外反照率以及中波红外亮温特征阈值将包括海雾和低云的云、含海冰和雪盖信息的中高云、云阴影区分，又利用归一化植被指数NDVI大于-0.05的像元条件初步滤除包括藻类信息的晴空水体，完成了一级判识；