基于多角度偏振数据的云参数反演研究
发布时间：2021-06-18 09:33
云是由水汽凝结而成的悬浮于大气中的细小水滴或冰晶组成的可见聚合体。云的辐射强迫对地气系统的辐射收支起着重要影响,准确获取云的光学和微物理特性及其时空分布对于研究全球气候变化有重要意义。卫星遥感因其覆盖范围广和连续观测的特点,是全球云观测的有效手段。中国科学院安徽光学精密机械研究所研制的首台星载多角度偏振探测仪（Directional Polarimetric Camera,DPC）于 201 8 年 5 月搭载高分计划专项卫星 GF-5发射升空,是国内首台具备业务化多光谱多角度偏振探测能力的星载遥感器。利用DPC多角度偏振数据进行云参数反演研究,对于了解云的光学和微物理特性对辐射平衡的影响以及发展DPC业务化云特性产品有着重要意义。基于此,对如何准确获取表征云特性的三个重要参数——云掩模、云相态和云光学厚度进行了以下研究:1.云掩模算法研究云掩模算法用于获取云像元和晴空像元的相对分布,即云掩模。云掩模是计算区域云覆盖率以及对云展开进一步研究的基础。利用DPC 670nm、865nm反射率和490nm偏振反射率发展了云掩模算法并完成算法验证。将算法应用于DPC数据,获取了 DPC观测区域...
【文章来源】：中国科学技术大学安徽省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：78 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．１?Ｋ－Ｎ算法流程图??２．?ＭＯＤＩＳ?（Ｍｏｄｅｒａｔｅ?Ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ?Ｉｍａｇｉｎｇ?Ｓｐｅｃｔｒｏｒａｄｉｏｍｅｔｅｒ）??如表１．３所示，ＭＯＤＩＳ具有０．４￣１４．４ｕｍ的３６个光谱通道，其中通道１和通??
产品是在??２０１８年３月完成的Ｃ６产品。Ｃ６算法通过与Ａｑｕａ上另一台仪器ＡＩＲＳ（Ａｔｍｏｓｐｈｅｒｅ??Ｉｎｆｒａｒｅｄ?Ｓｏｕｎｄｅｒ）观测结果的对比重新定标了?ＭＯＤＩＳ己出现退化的红外通道【４６］。??Ｃ６基于红外通道云相态的检测结果限制了?Ｃ０２切片法的使用并引入了地表发射??率地图，同时基于不同纬度考虑了海洋上空１１ｐｍ的潜热［４７】。在云相态识别上，??与采用决策树结构的Ｃ５算法不同，Ｃ６采用了投票机制，并结合ＣＡＬＩＯＰ云产??品优化云相态的检测阈值，其逻辑结构如图１．２所示１４８］。涉及云相态识别的检测??有：（ｌ）５ｒ２．１３云顶温度检测［４７］；?（２）三光谱红外检测，即８．５ｎｍ与１１叩１的亮温差检??测（石『８．Ｓ?＿抓１１）结合发射率比值检测（ｆ１２／ｆｌｌ，ｆ８．ｓ／ｓｌｌ，ｆ７．２／ｆｌｌ）丨４８］；⑶ｒｉ．３８检测，??即利用１．３８ｐｍ的水汽吸收带识别薄卷云（４）云光谱有效半径检测，即根据??１＿６呵，２．１呵和３．７ｎｍ云有效半径的检索结果对其进行相态分类１４８］。??Ｃｌｏｕｄ?ｐｈａｓｅ??Ｆｅａｔｕｒｅｓ?ｕｓｅｄ：?ｓｕｐｐｏｒｔ??１?ｋｍ?ｃｌｏｕｄ?ｔｏｐ?ｔｅｍｐ＾ｒａｔＬｉｒｃ??—＾?Ｖｏｌｅ?１????Ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ?ｒａｄｉｕｓ?ａｔ?１?６：２，１?ａｎｄ???＼Ｊ〇＼ｅ２?ｖ??３．７?ｍｉｃｒｏｎｓ????—Ｓｕｍ?）￣ｐ?Ｓａｎｉｔｙ?ｃｈ＊ｃｋ??１．３８?ｄｏｕｄ?ｍａｓｋ?ｔｏｓｔ??ｐ?Ｖｏｔｅ?３????Ｆｉｎａｌ?ｄｏｕｄ??１?ｋｍ?ＩＲ?ｃｌｏｕｄ?ｐｈ．Ｍ?Ｈ——Ｊ???卜―??图１．２?Ｃ
ｉｎｎｉｎｇ?Ｅｎｈａｎｃｅｄ?Ｖｉｓｉｂｌｅ??ａｎｄ?Ｉｎｆｒａｒｅｄ?Ｉｍａｇｅｒ）??ＳＥＶＩＲＩ是欧空局第二代静止轨道气象卫星ＭＳＧ（Ｍｅｔｅｏｓａｔ?Ｓｅｃｏｎｄ?Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ）??上的主要仪器，具有１２个光谱通道，不同通道的主要用途如表１．４所示。其中，??ＨＲＶ（Ｈｉｇｈ－Ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ?Ｖｉｓｉｂｌｅ）通道由９个宽带探测器组成，可获取空间分辨率为??ｌｋｍ的可见光全谱段图像。其余通道由３个窄带探测器组成，空间分辨率为３ｋｍ。??ＳＥＶＩＲＩ的成像原理如图１．３所示，采用逐线扫描的工作方式，配合卫星自旋，由??南向北、由东向西地每１５ｍｉｎ获得一幅完整的地球圆盘图像??图１．３ＳＥＶＩＲ丨工作原理??表１．４?ＳＥＶＩＲＩ的通道配置及各通道的主要用途。??通道中心波长Ｏｉｍ）?主要用途?—??＾?提供白天云和地表图像，帮助区分植被覆盖地表和云??ＨＲＶ?高分辨率即时成像??１．６?识别冰雪地表和云，判别云相态??６７２３?对流层、平流层水汽遥感，云顶温度遥感，测定风速??１８￣￣??８．７?云顶和地表温度遥感，３．８卩ｍ通道尤其用于夜间观测雾??１０．８?和低云???１Ｚ０???９．７?对流层顶和平流层测风，以及总臭氧含量监测＾??１３．４?卷云探测、云顶压强和云髙探测??１０??
【参考文献】：
期刊论文
[1]风云四号气象卫星成像特性及其应用前景[J]. 陆风,张晓虎,陈博洋,刘辉,吴荣华,韩琦,冯小虎,李云,张志清. 海洋气象学报. 2017(02)
[2]中国新一代极轨气象卫星——风云三号[J]. 杨军,董超华,卢乃锰,杨忠东,施进明,张鹏,刘玉洁,蔡斌. 气象学报. 2009(04)
[3]中国气象卫星和卫星气象研究的回顾和发展[J]. 方宗义,许健民,赵凤生. 气象学报. 2004(05)
[4]“风云”1号C卫星的应用与展望[J]. 高火山,李惠增. 中国航天. 2001(08)
本文编号：3236421
【文章来源】：中国科学技术大学安徽省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：78 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．１?Ｋ－Ｎ算法流程图??２．?ＭＯＤＩＳ?（Ｍｏｄｅｒａｔｅ?Ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ?Ｉｍａｇｉｎｇ?Ｓｐｅｃｔｒｏｒａｄｉｏｍｅｔｅｒ）??如表１．３所示，ＭＯＤＩＳ具有０．４￣１４．４ｕｍ的３６个光谱通道，其中通道１和通??
产品是在??２０１８年３月完成的Ｃ６产品。Ｃ６算法通过与Ａｑｕａ上另一台仪器ＡＩＲＳ（Ａｔｍｏｓｐｈｅｒｅ??Ｉｎｆｒａｒｅｄ?Ｓｏｕｎｄｅｒ）观测结果的对比重新定标了?ＭＯＤＩＳ己出现退化的红外通道【４６］。??Ｃ６基于红外通道云相态的检测结果限制了?Ｃ０２切片法的使用并引入了地表发射??率地图，同时基于不同纬度考虑了海洋上空１１ｐｍ的潜热［４７】。在云相态识别上，??与采用决策树结构的Ｃ５算法不同，Ｃ６采用了投票机制，并结合ＣＡＬＩＯＰ云产??品优化云相态的检测阈值，其逻辑结构如图１．２所示１４８］。涉及云相态识别的检测??有：（ｌ）５ｒ２．１３云顶温度检测［４７］；?（２）三光谱红外检测，即８．５ｎｍ与１１叩１的亮温差检??测（石『８．Ｓ?＿抓１１）结合发射率比值检测（ｆ１２／ｆｌｌ，ｆ８．ｓ／ｓｌｌ，ｆ７．２／ｆｌｌ）丨４８］；⑶ｒｉ．３８检测，??即利用１．３８ｐｍ的水汽吸收带识别薄卷云（４）云光谱有效半径检测，即根据??１＿６呵，２．１呵和３．７ｎｍ云有效半径的检索结果对其进行相态分类１４８］。??Ｃｌｏｕｄ?ｐｈａｓｅ??Ｆｅａｔｕｒｅｓ?ｕｓｅｄ：?ｓｕｐｐｏｒｔ??１?ｋｍ?ｃｌｏｕｄ?ｔｏｐ?ｔｅｍｐ＾ｒａｔＬｉｒｃ??—＾?Ｖｏｌｅ?１????Ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ?ｒａｄｉｕｓ?ａｔ?１?６：２，１?ａｎｄ???＼Ｊ〇＼ｅ２?ｖ??３．７?ｍｉｃｒｏｎｓ????—Ｓｕｍ?）￣ｐ?Ｓａｎｉｔｙ?ｃｈ＊ｃｋ??１．３８?ｄｏｕｄ?ｍａｓｋ?ｔｏｓｔ??ｐ?Ｖｏｔｅ?３????Ｆｉｎａｌ?ｄｏｕｄ??１?ｋｍ?ＩＲ?ｃｌｏｕｄ?ｐｈ．Ｍ?Ｈ——Ｊ???卜―??图１．２?Ｃ
ｉｎｎｉｎｇ?Ｅｎｈａｎｃｅｄ?Ｖｉｓｉｂｌｅ??ａｎｄ?Ｉｎｆｒａｒｅｄ?Ｉｍａｇｅｒ）??ＳＥＶＩＲＩ是欧空局第二代静止轨道气象卫星ＭＳＧ（Ｍｅｔｅｏｓａｔ?Ｓｅｃｏｎｄ?Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ）??上的主要仪器，具有１２个光谱通道，不同通道的主要用途如表１．４所示。其中，??ＨＲＶ（Ｈｉｇｈ－Ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ?Ｖｉｓｉｂｌｅ）通道由９个宽带探测器组成，可获取空间分辨率为??ｌｋｍ的可见光全谱段图像。其余通道由３个窄带探测器组成，空间分辨率为３ｋｍ。??ＳＥＶＩＲＩ的成像原理如图１．３所示，采用逐线扫描的工作方式，配合卫星自旋，由??南向北、由东向西地每１５ｍｉｎ获得一幅完整的地球圆盘图像??图１．３ＳＥＶＩＲ丨工作原理??表１．４?ＳＥＶＩＲＩ的通道配置及各通道的主要用途。??通道中心波长Ｏｉｍ）?主要用途?—??＾?提供白天云和地表图像，帮助区分植被覆盖地表和云??ＨＲＶ?高分辨率即时成像??１．６?识别冰雪地表和云，判别云相态??６７２３?对流层、平流层水汽遥感，云顶温度遥感，测定风速??１８￣￣??８．７?云顶和地表温度遥感，３．８卩ｍ通道尤其用于夜间观测雾??１０．８?和低云???１Ｚ０???９．７?对流层顶和平流层测风，以及总臭氧含量监测＾??１３．４?卷云探测、云顶压强和云髙探测??１０??
【参考文献】：
期刊论文
[1]风云四号气象卫星成像特性及其应用前景[J]. 陆风,张晓虎,陈博洋,刘辉,吴荣华,韩琦,冯小虎,李云,张志清. 海洋气象学报. 2017(02)
[2]中国新一代极轨气象卫星——风云三号[J]. 杨军,董超华,卢乃锰,杨忠东,施进明,张鹏,刘玉洁,蔡斌. 气象学报. 2009(04)
[3]中国气象卫星和卫星气象研究的回顾和发展[J]. 方宗义,许健民,赵凤生. 气象学报. 2004(05)
[4]“风云”1号C卫星的应用与展望[J]. 高火山,李惠增. 中国航天. 2001(08)
本文编号：3236421
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