风云二号多通道卫星数据对流单体检测

发布时间：2022-02-10 06:02

　　在对流单体检测中,相邻的对流云核很难区分。为了解决这个问题,基于红外和水汽通道卫星数据,提出一种新的检测对流单体方法。首先,针对卫星数据的特点进行数据处理,去除亮温大于241 K（对流系统的基准阈值）的像元,并将其归一化到[0,1]。其次,利用H极大值变换技术提取对流核种子点,设计一种八连通域准则使相邻种子点形成聚类并按顺序进行标记,有效地区分了相邻的种子簇。然后,设计一个新的准则判断相邻的种子簇是否需要合并。最后,根据多个阈值产生的种子点设计了种子簇累加合并方法使种子点生长或者与其他相邻的种子点合并,形成最终的对流核。选取红外和水汽通道的多通道数据开展验证实验,并和雷达资料和其他方法进行对比实验,结果表明该方法可以有效地区分相邻的对流单体,在初生、成熟和消散等中尺度对流系统生命周期均准确。此外,所提方法不仅对单个对流核有效,而且对多个对流核也能准确地检测。 

【文章来源】：遥感学报. 2020,24(08)北大核心EICSCD

【文章页数】：9 页

【部分图文】：

与雷达资料对比

图4(a）为2015-05-19 0000UTC IR1通道灰度图像，可以看出存在多个对流核。图4(b）为同一时刻的水汽通道灰度图像，可以看出两幅灰度图像存在明显差异。图4(c）和图4(d）为相应通道的对流核检测结果（红色部分）。据图4所示，IR1通道检测出的对流核数量明显要多于水汽通道，这是由水汽通道的特点决定的。水汽通道对中高层水汽比较敏感，底层的水汽在水汽通道往往不能有效地检测到。而IR1通道通过微波辐射反应对流云的特征，两个通道的物理特性的差异造成了检测结果的不同。正确的检测结果应是水汽通道检测出的对流核数量更少，因此，图4的对比实验结果符合两个通道的物理特性，说明HTC方法对于水汽通道也是有效的。

式中，h表示检测正确的对流核个数，f表示不是对流核但被检测出是对流核的个数，m表示本应是对流核但未被检测到的个数。POD、FAR和CSI的数值均处于0—1,POD和CSI的数值越大越接近正确预报，FAR数值越小越接近正确预报。检测结果的理想状况是获得高的检测概率和低的虚警概率。使用2013-08-01—31、时间间隔为6 min、空间分辨率为5 km的数据评估这些方法。选取的样本总数为7440个。表2是不同方法的评价结果。HTC方法结合了形态学中的H极大值变换技术，并设计了合并准则区分相邻的对流核，而阈值法、RDT、ETITAN和SA方法没有设计合并准则来提高检测准确率。因此，HTC方法相对于其他方法能够达到更好的性能。该方法的POD约为0.87,FAR约为0.21,CSI约为0.74。和其他方法比较，HTC方法的检测概率更高并且虚警概率更低。

【参考文献】：
期刊论文
[1]基于红外窗区与水汽通道对流云团识别方法研究[J]. 赵文化,单海滨.  气象. 2018(06)
[2]基于卫星和雷达资料的对流云团识别跟踪[J]. 张春桂,周乐照,林炳青.  气象科技. 2017(03)
[3]利用FY-2F数据检测快速发展对流[J]. 汪柏阳,覃丹宇,刘传才.  遥感学报. 2015(05)
[4]基于多阈值的FY2E对流云识别方法[J]. 黄勇,刘慧娟,翟菁,冯妍.  遥感技术与应用. 2014(06)

博士论文
[1]多层云的卫星检测及其辐射效应[D]. 吕巧谊.兰州大学 2017



本文编号：3618377