基于FY-3/VIRR数据青藏高原雪盖提取的关键技术研究与应用
发布时间：2021-01-05 06:58
积雪是陆地与海冰表面覆盖的重要类型,积雪覆盖范围变化对地表能量交换、气候变化、水文过程等具有重要影响,在自然界中表现十分活跃。青藏高原地处北半球中低纬度,是我国三大积雪分区之一,积雪分布影响着当地及全国甚至全球其它区域的气候变化,雪灾会造成当地畜牧业经济损失。因此,开展青藏高原积雪监测具有重要意义,目前主要利用国外卫星数据,国产卫星遥感能力不断提高,研发数据自主性得到加强,本文以青藏高原为研究区域,以国产卫星数据为研究数据,从建立积雪像元判识模型,准确提取雪盖信息,分析雪盖时空变化特征,雪盖信息自动化提取系统等方面展开研究,为青藏高原雪情分析、防灾减灾提供科学依据,降低畜牧业经济损失,促进气象业务发展。本文首先以国内自主研发的FY-3/VIRR数据作为主要研究数据,以地面气象台站雪深观测数据、MODIS雪盖产品数据作为验证对比数据,根据积雪、云以及其它不同地物在可见光与红外不同波段的反射率及亮温特性差异,建立一种多通道综合动态阈值积雪像元判识算法模型,通过多次实例对比验证算法合理可行简便。然后,利用该方法有效提取青藏高原区域雪盖信息,生成相应青藏高原雪盖数据集,分析青藏高原区域年内年际...
【文章来源】：南京信息工程大学江苏省
【文章页数】：71 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图２．１青藏高原数字高程及气象台站点分布图??
◎拍的邮?。化５?１巧３Ｓ０?。５扣？－，—??图２．１青藏高原数字高程及气象台站点分布图??２．２?ＦＹ－３／ＶＩＲＲ数据及预处理??２．２．１?ＦＹ－３／ＶＩ民Ｒ数据介绍??（１）?ＦＹ－３气象卫星??气象卫星就是用于气象探测的人造地球卫星。我国气象卫星和卫星气象事业经过４０多??年的不断发展，己逐步形成Ｌ：ｉ？风云极轨和静止两个系列气象卫星为主的气象观测业务体系，??为国家减灾防灾应对气候变化提供了有力的支撑。极轨气象卫星包括风云一号（ＦＹ－１）和??风云Ｓ号（ＦＹ－３），ＦＹ－３是我国第二代极轨气象卫星，它是在ＦＹ－１气象卫星技术基础上的??发展和提高，实现了从紫外、可见光到红外、微波等多谱段的综合定量遥感观测能力，建??立了集巧对福射能量和绝对福射能量于一体的综合定量观测。随着卫星上有效载荷数量从??ＦＹ－１只有扫描福射计和空间粒子探测器发展到ＦＹ－３的１１种遥感载荷，极轨气象卫星的星??载探测范围能力得到极大提升，ＦＹ－３在功能和技术上向前跨进了一大步，探测精度、灵敏??度、视场、信息量等几个方面有了较大的突破ＦＹ－３气象卫星可实现全球、全天候、多??光谱、＝维、定量的大气、地表和海表特性观测，主要应用目的包括四个方面：为中期数??值天气预报提供全球均匀分辨率的气象参数；研究全球变化包括气候变化规律，为气候预??测提供各种气象及地球物理参数；监测大范围自然灾害和地表生态环境；为各种专业活动??（航空、航海等）提供全球任一地区的气象信息
２．３．１地面气象台站数据??为验证积雪监测的可靠性，本文选择了研究区域内地面气象台站点实测数据作为验证??数据，包括日积雪深度、日最高和最低温度、日平均温度、日降水量等，如图２．６所示。??实际主要Ｗ日积雪深度（Ｖ２０２３５）作为验证指标，３２７００表示＂微量＂、３２７６６为＂缺测??或无观测＂，其它为雪深，Ｗ整数计值，单位为ｃｍ。验巧时，０或３２７００计为无雪，其它??为有雪，３２７６６剔除。故为提高验证准确性，需首先进行地面气象台站数据质量控制，目??前主要有气候界限值检查、台站极值检查和内部一致性检查３种质量控制方法对数据进巧??质量检验和控制，本文主要通过统计分析各气象站点观测数据的＂缺测或无观测＂情况，??一些站点＂缺测或无观测＂情况高比例存在，说明该站点数据不稳定，验证时则去除这些??站点。多数站点数据质量稳定，＂缺测或无观测＂情况较少，利用站点数据评价精度是仅??需舍去＂缺测或无观测＂数据即可。最终选择的站点为研究区内１０４个地面气象台站点数??据，且选择数据时间范围为２００９年１月１日￣２０１４年４月３０日。??ｉｒｒｗ篇肢麵紛５獲迸親勘強継．ｔｘｔ??々巧。说的巧巧巧ｇ＊（Ｖ）?ｇｆｆｉＫＨ）???ｖＯｌＯＯＯ?ＶＯ－ｌＯＯｌ?Ｖ０４００２?Ｖ０４００３?ｖｌ２００１?ｖｌ２〇５２?ｖｌ２０５２＿００１?ｖｌ２０５３?ｖｌ２０５３＿００１?ｖＹｓＳＯ式?ｖＹ云２０４?ｖ。如王?｜、‘２犯３６｜?￣ｖ２５２＾＾￣??巧拭?Ｘ
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于卫星可见光扫描辐射计逐日数据区域雪情监测方法研究[J]. 任伟,张永宏,曹庭,王剑庚,田伟,卢晶. 科学技术与工程. 2014(33)
[2]基于实测数据的FY-3A海表温度业务化算法研究[J]. 赵冬至,王祥,杨建洪. 红外与毫米波学报. 2014(02)
[3]MODIS逐日积雪覆盖率产品验证及算法重建[J]. 张颖,黄晓东,王玮,梁天刚. 干旱区研究. 2013(05)
[4]基于MODIS与AMSR-E数据的新疆雪情参数协同反演研究[J]. 包慧漪,张显峰,廖春华,王长雄. 自然灾害学报. 2013(04)
[5]雪数据集研究综述[J]. 于灵雪,张树文,卜坤,杨久春,颜凤芹,常丽萍. 地理科学. 2013(07)
[6]基于HJ-1B卫星数据的积雪面积制图算法研究[J]. 何咏琪,黄晓东,方金,王玮,郝晓华,梁天刚. 冰川冻土. 2013(01)
[7]太阳高度角对图像能量的影响及其校正[J]. 栗琳,胡勇,巩彩兰,祝令亚,赫华颖. 大气与环境光学学报. 2013(01)
[8]FY-3气象卫星MERSI数据快速预处理的IDL实现[J]. 杨何群,周红妹,尹球,韩涛,葛伟强. 遥感技术与应用. 2012(04)
[9]基于IDL的某地下工程通风系统设计与实现[J]. 周磊,付成群,王月,田成祥,王宁. 电子设计工程. 2012(05)
[10]基于MODIS与AMSR-E数据的中国6大牧区草原积雪遥感监测研究[J]. 李金亚,杨秀春,徐斌,曹云刚,覃志豪,金云翔,赵莉娜. 地理科学. 2011(09)
博士论文
[1]基于遥感和GIS的青藏高原牧区积雪动态监测与雪灾预警研究[D]. 王玮.兰州大学 2014
[2]青藏高原冬春积雪对我国夏季降水分布的影响研究[D]. 朱玉祥.南京信息工程大学 2007
[3]被动微波雪水当量研究[D]. 蒋玲梅.北京师范大学 2005
[4]青藏高原中分辩率亚像元雪填图算法研究[D]. 张洪恩.中国科学院研究生院（遥感应用研究所） 2004
硕士论文
[1]基于FY3A/VIRR数据火情监测系统的设计与实现[D]. 徐拥军.中国地质大学(北京) 2012
[2]不同信息源和方法提取积雪面积的比较研究[D]. 付鹏.西北师范大学 2012
[3]遥感图像中的云区域检测及去除方法研究[D]. 徐慧.安徽大学 2011
[4]基于MODIS数据的北疆积雪信息提取及其应用研究[D]. 裴欢.新疆大学 2006
本文编号：2958239
【文章来源】：南京信息工程大学江苏省
【文章页数】：71 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图２．１青藏高原数字高程及气象台站点分布图??
◎拍的邮?。化５?１巧３Ｓ０?。５扣？－，—??图２．１青藏高原数字高程及气象台站点分布图??２．２?ＦＹ－３／ＶＩＲＲ数据及预处理??２．２．１?ＦＹ－３／ＶＩ民Ｒ数据介绍??（１）?ＦＹ－３气象卫星??气象卫星就是用于气象探测的人造地球卫星。我国气象卫星和卫星气象事业经过４０多??年的不断发展，己逐步形成Ｌ：ｉ？风云极轨和静止两个系列气象卫星为主的气象观测业务体系，??为国家减灾防灾应对气候变化提供了有力的支撑。极轨气象卫星包括风云一号（ＦＹ－１）和??风云Ｓ号（ＦＹ－３），ＦＹ－３是我国第二代极轨气象卫星，它是在ＦＹ－１气象卫星技术基础上的??发展和提高，实现了从紫外、可见光到红外、微波等多谱段的综合定量遥感观测能力，建??立了集巧对福射能量和绝对福射能量于一体的综合定量观测。随着卫星上有效载荷数量从??ＦＹ－１只有扫描福射计和空间粒子探测器发展到ＦＹ－３的１１种遥感载荷，极轨气象卫星的星??载探测范围能力得到极大提升，ＦＹ－３在功能和技术上向前跨进了一大步，探测精度、灵敏??度、视场、信息量等几个方面有了较大的突破ＦＹ－３气象卫星可实现全球、全天候、多??光谱、＝维、定量的大气、地表和海表特性观测，主要应用目的包括四个方面：为中期数??值天气预报提供全球均匀分辨率的气象参数；研究全球变化包括气候变化规律，为气候预??测提供各种气象及地球物理参数；监测大范围自然灾害和地表生态环境；为各种专业活动??（航空、航海等）提供全球任一地区的气象信息
２．３．１地面气象台站数据??为验证积雪监测的可靠性，本文选择了研究区域内地面气象台站点实测数据作为验证??数据，包括日积雪深度、日最高和最低温度、日平均温度、日降水量等，如图２．６所示。??实际主要Ｗ日积雪深度（Ｖ２０２３５）作为验证指标，３２７００表示＂微量＂、３２７６６为＂缺测??或无观测＂，其它为雪深，Ｗ整数计值，单位为ｃｍ。验巧时，０或３２７００计为无雪，其它??为有雪，３２７６６剔除。故为提高验证准确性，需首先进行地面气象台站数据质量控制，目??前主要有气候界限值检查、台站极值检查和内部一致性检查３种质量控制方法对数据进巧??质量检验和控制，本文主要通过统计分析各气象站点观测数据的＂缺测或无观测＂情况，??一些站点＂缺测或无观测＂情况高比例存在，说明该站点数据不稳定，验证时则去除这些??站点。多数站点数据质量稳定，＂缺测或无观测＂情况较少，利用站点数据评价精度是仅??需舍去＂缺测或无观测＂数据即可。最终选择的站点为研究区内１０４个地面气象台站点数??据，且选择数据时间范围为２００９年１月１日￣２０１４年４月３０日。??ｉｒｒｗ篇肢麵紛５獲迸親勘強継．ｔｘｔ??々巧。说的巧巧巧ｇ＊（Ｖ）?ｇｆｆｉＫＨ）???ｖＯｌＯＯＯ?ＶＯ－ｌＯＯｌ?Ｖ０４００２?Ｖ０４００３?ｖｌ２００１?ｖｌ２〇５２?ｖｌ２０５２＿００１?ｖｌ２０５３?ｖｌ２０５３＿００１?ｖＹｓＳＯ式?ｖＹ云２０４?ｖ。如王?｜、‘２犯３６｜?￣ｖ２５２＾＾￣??巧拭?Ｘ
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于卫星可见光扫描辐射计逐日数据区域雪情监测方法研究[J]. 任伟,张永宏,曹庭,王剑庚,田伟,卢晶. 科学技术与工程. 2014(33)
[2]基于实测数据的FY-3A海表温度业务化算法研究[J]. 赵冬至,王祥,杨建洪. 红外与毫米波学报. 2014(02)
[3]MODIS逐日积雪覆盖率产品验证及算法重建[J]. 张颖,黄晓东,王玮,梁天刚. 干旱区研究. 2013(05)
[4]基于MODIS与AMSR-E数据的新疆雪情参数协同反演研究[J]. 包慧漪,张显峰,廖春华,王长雄. 自然灾害学报. 2013(04)
[5]雪数据集研究综述[J]. 于灵雪,张树文,卜坤,杨久春,颜凤芹,常丽萍. 地理科学. 2013(07)
[6]基于HJ-1B卫星数据的积雪面积制图算法研究[J]. 何咏琪,黄晓东,方金,王玮,郝晓华,梁天刚. 冰川冻土. 2013(01)
[7]太阳高度角对图像能量的影响及其校正[J]. 栗琳,胡勇,巩彩兰,祝令亚,赫华颖. 大气与环境光学学报. 2013(01)
[8]FY-3气象卫星MERSI数据快速预处理的IDL实现[J]. 杨何群,周红妹,尹球,韩涛,葛伟强. 遥感技术与应用. 2012(04)
[9]基于IDL的某地下工程通风系统设计与实现[J]. 周磊,付成群,王月,田成祥,王宁. 电子设计工程. 2012(05)
[10]基于MODIS与AMSR-E数据的中国6大牧区草原积雪遥感监测研究[J]. 李金亚,杨秀春,徐斌,曹云刚,覃志豪,金云翔,赵莉娜. 地理科学. 2011(09)
博士论文
[1]基于遥感和GIS的青藏高原牧区积雪动态监测与雪灾预警研究[D]. 王玮.兰州大学 2014
[2]青藏高原冬春积雪对我国夏季降水分布的影响研究[D]. 朱玉祥.南京信息工程大学 2007
[3]被动微波雪水当量研究[D]. 蒋玲梅.北京师范大学 2005
[4]青藏高原中分辩率亚像元雪填图算法研究[D]. 张洪恩.中国科学院研究生院（遥感应用研究所） 2004
硕士论文
[1]基于FY3A/VIRR数据火情监测系统的设计与实现[D]. 徐拥军.中国地质大学(北京) 2012
[2]不同信息源和方法提取积雪面积的比较研究[D]. 付鹏.西北师范大学 2012
[3]遥感图像中的云区域检测及去除方法研究[D]. 徐慧.安徽大学 2011
[4]基于MODIS数据的北疆积雪信息提取及其应用研究[D]. 裴欢.新疆大学 2006
本文编号：2958239
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