FY-3D卫星光谱成像仪陆上云检测算法研究

发布时间：2020-07-27 16:16

【摘要】：云识别是卫星数据定量反演云、气溶胶等的基础,只有首先进行云检测,才能进一步反演得到云特性、地表特性等物理量。陆地部分由于下垫面类型复杂,对应的云检测也更加困难。我国新一代极轨卫星“风云三号”第四颗星“FY-3D”于2017年11月成功发射,针对其携带的第二代中分辨率光谱成像仪(MERSI-Ⅱ)还没有适用的云检测算法,本文针对MERSI-Ⅱ开发陆地区域上基于经典的MODIS官方算法流程的云检测算法。该算法以MODIS现有产品算法为基础,基于MERSI-Ⅱ进行了相应调整。MERSI-Ⅱ设计含有0.47μm到12μm的25个通道,但是缺少了 MODIS中用于高云检测的13.9μm和6.7μm通道,同时低云检测的亮温差测试中也缺少3.9μm通道,这些通道的缺少,都为MODIS算法在MERSI-Ⅱ上的应用带来了困难。本文首先通过编译和运行IMAPP软件包实现了 MODIS算法的程序设计。由于目前FY-3D的卫星数据还未公布,文中MERSI-Ⅱ的一级辐射数据和地理信息数据通过提取MODIS对应相近通道下的值假设得到。文章针对MERSI-Ⅱ和MODIS光谱通道的差异性,研究了 MERSI-Ⅱ中对应通道缺失的影响。以2005年MODIS观测数据为基础,通过建立样本库、分析研究对象的数值分布特征等分别研究了 MERSI-Ⅱ的3.8μm和4.05μm通道替代3.9μm通道的可行性,最终确定利用3.8μm通道执行对应的亮温差测试;通过大量观测值的统计分析并结合MODIS原有的阈值表确定了通道替换后新的阈值,完成了算法的开发。利用MODIS以及CALIPSO相关云产品对新算法进行评估发现,缺少13.9μmCO2高云检测和6.7μm水汽吸收检测对算法最终检测结果的影响并不大,一定程度上会提高晴空区的检测可信度;而利用3.8μm通道执行红外亮温差测试BT11-BT3.8会降低最终检测结果的可信度,使云区增多,晴空减少,优化阈值后结果得到显著提高;以MODIS结果为真值时,算法在陆地区域总体的判识精度高于88%,其中可信晴空和可信有云的结果判识精度高于可能晴空和可能有云的结果;算法对陆地区域多种不同类型的云,包括较难识别的透明薄卷云的检测结果多以可信有云表示,准确度高,云区的判识精度可达到90%以上(以CALIPSO结果为真值)。
【学位授予单位】：南京信息工程大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：P407
【图文】：

３．］．２针对ＭＥＲＳＩ－ＩＩ通道的选择与分析逡逑ＦＹ－３Ｄ的ＭＥＲＳＩ－ＩＩ有２５个光谱通道，光谱覆盖范围０．４７？１２ｐｍ，包含可见光、逡逑近红外、红外波长范围，图３．２是它的光谱响应函数。针对该传感器，应用ＭＯＤＩＳ算逡逑法时需考虑光谱差异性。表３．２列出了邋ＭＯＤＩＳ云检测算法中运用到的通道、中心波长逡逑以及ＭＥＲＳＩ－ＩＩ中类似通道的存在情况（括号外是通道编号，括号内是中心波长）。可以逡逑发现，ＭＥＲＳＩ－ＩＩ有大部分云检测需要的通道，因此可以很好地适用ＭＯＤＩＳ的云检测算逡逑法。对于ＭＥＲＳＩ－ｎ缺少的通道（主要是３．９阿、６．７ｐｍ和１３．９—），本文考虑删减和替逡逑换，并分析其影响。逡逑ＭＥＲＳ邋卜邋ＩＩ逡逑４｜｜｜７｜邋［［Ｉ逦－逡逑０［邋１１１１．１逦１１１逦ＪｌｉＬＵＬＬ逡逑０逦２逦４逦６逦８逦１０逦１２逦１４逡逑ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ邋（ｐｍ）逡逑图３．２邋ＭＥＲＳＩ－ｉｌ的光谱响应函数逡逑１７逡逑

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图３．３不同地表类型下３．７５｜ｊｍ、４．０５｜ｊｍ分别与３．９（0ｍ的亮温差的分布情况逡逑

【参考文献】

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本文编号：2772073