[发明专利]一种极轨气象卫星VIRR海洋上云检测的处理方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种海洋上云检测的处理方法，特别涉及一种极轨气象卫星可见光红外扫描辐射计(VIRR)海洋上云检测的处理方法，属于气象遥感技术领域。

背景技术

风云三号气象卫星是中国的第二代风云极轨气象卫星，卫星上装载的可见光红外扫描辐射计(VIRR)光谱范围为0.43～12.5μm，有10个通道，地面水平分辨率为1.1Km。VIRR有1个短波红外通道(3.55～3.93μm)，2个长波红外通道即分裂窗通道(10.3～11.3μm和11.5～12.5μm)可用于估计海表温度。短波红外通道定标在夜间(太阳天顶角85°～118°之间)受太阳污染影响，暂不用于业务海温反演。海表温度是天气预报业务、气候监测、诊断和预测业务以及气候数值模拟研究的重要输入参数。海洋上云检测是海表温度反演的第一步。

风云三号气象卫星VIRR业务系统云检测算法采用多特征(单通道或多通道)阈值法，各个特征阈值的确定采用动态阈值法或通过辐射传输模式和大气廓线库进行正演模拟确定阈值查找表法。其中动态阈值法选择450×2048像元块进行下垫面区分和直方图统计，而450×2048的像元块容易造成块间云检测结果的不连续性(如附图4所示)。辐射传输模式阈值确定方法要求遥感仪器有理想的光谱响应曲线，且要求大气廓线正确地代表大气状态，这在实际上很难达到，且辐射传输模式本身也有误差。目前风云三号气象卫星VIRR业务系统云检测产品在海洋上存在云的漏判现象(如附图4的C区域)，尤其是夜间，云污染会严重影响反演海温的精度，难以满足用户对海温产品质量日益增高的需求。因此，有必要提高海洋上云检测的准确性以实现高精度海温产品的反演。

发明内容

本发明的目的是为解决极轨气象卫星可见光红外扫描辐射计(VIRR)海洋 上云检测存在漏判的问题，提出了一种极轨气象卫星VIRR海洋上云检测的处理方法。

本发明是通过以下技术方案实现的。

一种极轨气象卫星VIRR海洋上云检测的处理方法，处理方法流程示意图如图1所示，其步骤如下：

步骤一、读取经过定位定标处理后的极轨气象卫星VIRR一级观测数据和平均海温数据，对读入的VIRR一级观测数据及其对应的海陆模板信息进行识别，得到海洋观测数据，计算海洋像元的分裂窗通道4、通道5的亮温T₄和T₅；陆地像元赋予陆地标识2；

步骤二、对海洋像元的T4和T5进行阈值检测，超出亮温阈值的像元赋予噪声标识3；

步骤三、构建以当前海洋像元为中心的3×3的数据块，进行空间一致性检测，不满足空间一致性，则为有云像元，赋予有云标识1；通过则进入步骤四；

步骤四、根据仪器特性，基于长时间序列的匹配数据统计分析，得到适用的回归系数a₀～a₃，并设定亮温阈值Th1与气候海温阈值Th2；

步骤五、对于通过空间一致性检验的海洋像元，根据回归公式计算卫星VIRR反演海温T_s＝a₀+a₁T₄+a₂(T₄-T₅)+a₃(T₄-T₅)(secθ-1)，其中，T_S表示反演海温，T₄、T₅分别表示10.3～11.3μm、11.5～12.5μm通道亮温，a₀～a₃表示回归系数、θ表示卫星天顶角；

步骤六、进行海温阈值检验和气候阈值检验，满足|Ts-T4|＜Th1且|Ts-Tc|≤Th2的像元为晴空像元，赋予晴空像元标识0；否则为云像元，赋予有云标识1；其中，Tc为该像元的气候海温；

步骤七、将检测为晴空海洋(0)、有云海洋(1)、陆地(2)和噪声(3)的结果按像元输出。

作为优选，所述回归系数a₀～a₃采用3个月的卫星观测资料与浮标的匹配信息通过最小二乘法多元线性回归分析得到。

作为优选，所述空间一致性检测通过以下条件判别：|T4-Ta|＜Std，其中Ta表示以该海洋像元为中心的像元块中有效像元的亮温平均值，Std表示以该海洋像元为中心的像元块中有效像元的亮温标准差；所述像元块的大小为3×3。

作为优选，所述Th1＝10K；Th2＝3K。