[发明专利]综合空间及光谱特征的多角度偏振卫星云检测方法

说明书

本发明提供一种综合空间及光谱特征的多角度偏振卫星云检测方法，包括：获取多角度偏振成像仪像元在N层角度下的观测数据；根据多角度偏振成像仪像元在每层角度下的观测数据，根据多角度偏振成像仪像元在每层角度下对应的陆地云判识结果、海洋云判识结果、耀光海洋云判识结果、混合像元判识结果或者不确定像元判识结果，得到多角度偏振成像仪像元在每层角度下对应的云检测结果，确定多角度偏振成像仪像元在N层角度下被识别为云的次数、被识别为晴空的次数和被识别为不确定像元的次数，根据多角度偏振成像仪像元在N层角度下被识别为云的次数、被识别为晴空的次数和被识别为不确定像元的次数，确定多角度偏振成像仪像元是否为云。

技术领域

本发明涉及大气科学技术领域，尤其涉及一种综合空间及光谱特征的多角度偏振卫星云检测方法。

背景技术

卫星遥感具有瞬时成像、信息探测范围大、空间覆盖连续和空间分辨率高的特点，能够满足生态、环境、资源和气候等多个不同领域对地球关键参数定性和定量探测的需求，弥补了传统费事耗力观测方法的不足，是目前能够实现地球陆地、海洋、大气等多个圈层快速探测的最为有效的手段之一，成为近几十年来的研究热点和重要发展方向。随着遥感技术的发展与应用，定量遥感对遥感图像质量的要求越来越高，而云作为大气中水汽的凝结物，以细小水滴或冰晶的聚合体状态，覆盖着地球表面50％～70％的面积，导致遥感影像中出现大量“盲区”，造成地物信息的丢失，严重降低地表和大气各种参数的反演精度。准确分离云和晴空像元，是卫星遥感定量反演大气和地表各种参数的必要基础。

卫星影像的云检测算法通常利用云的光谱特征进行检测，例如中分辨率成像光谱仪(Moderate-resolution Imaging Spectroradiometer，MODIS)等多光谱传感器利用了云在可见光、红外波段的光谱特性。相较于传统的多光谱卫星观测，多角度偏振是一种探测能力更全面、维度更多的遥感手段，多角度观测大幅提高了观测数据量，在不同视角下刻画云的特征，偏振观测对大气较为敏感，能够更多地聚焦于大气信息。

基于云的纹理和空间特性的检测方法与光谱特征方法本质上都属于阈值法，只是检测的依据不同，光谱特征方法进行遥感图像云检测的依据是辐射值，即辐射信息，而纹理和空间特性的方法进行云检测的依据是图像的空间信息。随着遥感图像空间分辨率的提高，纹理特征在遥感图像处理过程中的作用越来越重要，而遥感图像中云的存在显著增加了辐射度的空间变化性，因此使用云的纹理和空间特性进行云检测是一个有效的途径。纹理特征法主要是利用了云和其它地物图像的空间信息特征(反映了图像的灰度性质及其空间关系)差异进行的一种云检测算法，目前该算法主要应用于中高分辨率的遥感影像数据中，低分辨率影像由于像元分辨率较低导致不同类型地表与云像元的融合现象，纹理特征很难被区分开。

2004年12月发射的法国PARASOL卫星上搭载的POLDER-3是具备多角度偏振探测能力的代表性传感器，POLDER-3在轨稳定运行了约9年的时间，于2013年10月结束探测任务。2018年5月，我国高分系列中的高分五号卫星在太原卫星发射中心成功发射，其上搭h载的多角度偏振成像仪(Directional Polarimetric Camera,DPC)与POLDER-3类似，是具有多波段、多角度、强度、偏振综合探测能力的先进传感器。众多学者基于POLDER-3、DPC数据，发展了一系列基于光谱特征的卫星方法进行云检测，而未充分利用云和其它地物图像的空间信息特征。同时，相较于POLDER-3，DPC的空间分辨率由6km×7km提升至3.3km×3.3km，为对空间分辨率要求较高的基于空间纹理的云检测方法提供了可能性。如何基于我国自主研发的多角度偏振卫星传感器，发展一套综合利用光谱信息与空间信息的云检测方法，从而提高遥感影像精度，为定量遥感提供必要的基础，是一个亟需解决的问题。

发明内容

本发明提供一种综合空间及光谱特征的多角度偏振卫星云检测方法，用以解决现有技术中没有适用于国产多角度偏振卫星传感器DPC/GF-5的云检测方法的问题。

第一方面，本发明提供一种综合空间及光谱特征的多角度偏振卫星云检测方法，包括：