[发明专利]一种基于卫星云图的反演辐射方法

说明书

本发明涉及大气物理技术领域，具体公开了一种基于卫星云图的反演辐射方法，其中，包括：获取卫星云图数据；对所述卫星云图数据进行图像处理得到云指数；建立晴空模型，并根据所述晴空模型与实测辐射值得到辐射衰减指数；根据所述云指数和所述辐射衰减指数建立对应数学关系；根据所述数学关系进行计算得到区域辐射数据。本发明提供的基于卫星云图的反演辐射方法可以代替地基辐射站辐射数据，节约了建造地基辐射站的高昂成本和对数据质量控制的人力成本，更直观地反应整个地区辐射场的变化情况。

技术领域

本发明涉及大气物理技术领域，尤其涉及一种基于卫星云图的反演辐射方法。

背景技术

地表辐射是我国辐射站观测项目之一。地表辐射的研究对于理解不同区域的生态系统的发生、发展、布局、结构具有重要意义，是研究生态系统水热平衡方程的因子之一。地表辐射也是评价城市环境，特别是判断城市热岛效应强度的一个重要指标，可以帮助我们认识、改善城市环境，提高人类生存质量。地表辐射反映地面热量资源分布情况，对于我们充分利用能源，减灾防灾也是必要的。

然而目前的地基辐射站观测网站点分布不均，不能满足气候研究和全球气候变化和相关领域的研究需要，特别是在青藏高原和广大的海洋、两极等这些不适于人类生存的地区，研究该地区地面辐射收支状况与该地区地面辐射观测站点稀少的矛盾尤为突出，而且建造辐射站的成本也十分高昂，不适合高密度地建造大量辐射站。

发明内容

本发明提供了一种基于卫星云图的反演辐射方法，解决相关技术中存在的地基辐射站观测点分布不均，无法对缺少地基辐射站的地区进行地面辐射观测的问题。

作为本发明的一个方面，提供一种基于卫星云图的反演辐射方法，其中，包括：

获取卫星云图数据；

对所述卫星云图数据进行图像处理得到云指数；

建立晴空模型，并根据所述晴空模型与实测辐射值得到辐射衰减指数；

根据所述云指数和所述辐射衰减指数建立对应数学关系；

根据所述数学关系进行计算得到区域辐射数据。

进一步地，所述对所述卫星云图数据进行图像处理得到云指数，包括：

对所述卫星云图数据进行图像识别和处理，得到云层对应的像素灰度信息；

对比分析所述云层对应的像素灰度信息，得到所述云指数。

进一步地，所述对所述卫星云图数据进行图像识别和处理，得到云层对应的像素灰度信息，包括：

对所述卫星云图数据通过大津法进行图像识别，得到识别出所述卫星云图数据中的云层；

对云层进行图像处理，得到云层对应的像素灰度信息。

进一步地，所述对比分析所述云层对应的像素灰度信息，得到所述云指数，包括：

根据所述云层对应的像素灰度信息与太阳高度角的关系确定云层位置像素的灰度动态变化范围，得到与云层厚度对应的云指数。

进一步地，所述云指数的表达式为：

其中，CI表示云指数，CCC表示余弦校正后的像素灰度，UB和LB分别表示给定的云层位置和时刻的像素灰度动态变化范围的上下界。

进一步地，所述建立晴空模型，并根据所述晴空模型与实测辐射值得到辐射衰减指数，包括：

根据历史实测辐射数据建立晴空模型；

根据所述晴空模型模拟的辐射值与历史实测辐射数据之间的对比分析，得到所述辐射衰减指数。

进一步地，所述晴空模型的表达式为：