CALIOP海雾检测及其在MODIS日间海雾遥感中的应用

发布时间：2017-04-06 11:10

  本文关键词：CALIOP海雾检测及其在MODIS日间海雾遥感中的应用，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：使用MODIS遥感海雾是研究海雾的有效手段,但是由于海上观测资料的稀缺,难以获得更多精确的数据对MODIS海雾检测技术进行进一步的研究和改进。星载激光雷达CALIOP能够对全球各类大气目标物进行三维观测,其中在海拔高度8.2 km以下具有30 m的高垂直分辨率数据结构。本文首先开展了利用CALIOP数据进行海雾判别方法的研究,提出了结合CALIOP二级VFM产品和一级后向散射系数数据检测海雾的方法,然后在此基础上,分析和研究了海雾和云体的全球分布情况,包括发生概率和厚度统计等,并提取了大量的海雾、低云、中高云和晴空海表样本点应用于MODIS日间海雾检测的通道选择和静态阈值设定研究中。本文提出的海雾检测方法首先利用了CALIOP二级垂直特征分类标识产品VFM中存在的大量的海表误判点,结合30m分辨率的海拔信息后,提取误判点中上限高度大于60 m的样本点,然后分析一级产品中低云和低空气溶胶的后向散射系数差异,通过35个海雾案例的统计,发现大部分气溶胶的532 nm通道后向散射系数小于0.03 km-1sr-1,1064 nm通道后向散射系数小于0.025 km-1 sr-1,以此为阈值,将样本点中的气溶胶筛除后,得到了与海表相接的云,即海雾。之后使用此方法统计了2008年北太平洋1、4、7、10月份的海雾发生频率,与100年ICOADS数据得到的海雾频率分布进行对比验证了此方法的可行性。本文利用2011年CALIOP二级VFM和CLay产品,对全球的海雾出现概率、海雾厚度、低云和中高云出现概率、云层数量出现概率、云层厚度进行了空间统计分布。统计结果不仅证明了CALIOP二级数据的准确性和东中国海在海雾研究方面的适用性,而且为后文的研究分析提供了重要依据。将CALIOP提取的海雾、低云、中高云和晴空海表样本点地理信息分别匹配Aqua-MODIS的反射率波段和辐亮度波段数据,以多通道阈值组合范围内海雾样本点数量尽可能多同时其他大气目标物样本点尽可能少为原则进行通道选择和阈值设定。反射率波段中,第6和9-16通道在有云海域存在着大量的无效数据,均占全部数据的40%以上,因此本文对这些用于海色、海洋生物化学等其他用途的通道予以筛除。MODIS第26通道专用于卷云的识别,本文在此通道设置闽值0.06,用以剔除高空卷云。对剩余的10个反射率通道通过人机互动设定闽值,首先找到海雾判别准确率指标最高的第8通道,然后在保证海雾漏判率小于40%的基础上,逐一融合剩余的通道,对比海雾判别的准确率指标,最终发现反射率波段中第7和第8通道的阈值组合最适用于海雾的筛选。在辐亮度波段同样应用此方法后发现加入第32通道的阈值限制可最有效的提升MODIS遥感海雾的检测效率。最后使用该静态阈值组合对东中国海发生的两次海雾案例进行了检测,并采用地面探空站数据以及船测数据对检测结果进行了的验证。
【关键词】：CALIOP MODIS 海雾 阈值
【学位授予单位】：中国海洋大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：P714.2;P715.7
【目录】：

• 摘要5-7
• Abstract7-11
• 1 前言11-18
• 1.1 海雾定义11
• 1.2 海雾遥感研究现状11-16
• 1.2.1 海雾研究现状11-14
• 1.2.2 CALIOP海雾遥感研究现状14-15
• 1.2.3 MODIS海雾遥感研究现状15-16
• 1.3 研究意义与研究内容概述16-18
• 2 数据资料18-24
• 2.1 研究区域概况18
• 2.2 CALIOP数据资料18-20
• 2.3 MODIS数据资料20-21
• 2.4 MODIS数据预处理21-24
• 3 CALIOP海雾检测方法24-32
• 3.1 CALIOP海雾检测24-29
• 3.1.1 CALIOP海表误判现象的存在24-26
• 3.1.2 海雾样本点的获取26-28
• 3.1.3 方法说明28-29
• 3.2 海雾分布验证29-32
• 4 海雾和云层出现概率分布32-37
• 4.1 全球海雾分布32-34
• 4.1.1 出现概率分布32-34
• 4.1.2 海雾厚度统计34
• 4.2 全球低云和中高云分布34-37
• 4.2.1 出现概率分布34-35
• 4.2.2 层数概率分布35-36
• 4.2.3 云层厚度统计36-37
• 5 MODIS日间海雾检测37-52
• 5.1 海雾辐射特性及卷云通道阈值设定37-39
• 5.2 反射率波段阈值设定39-44
• 5.2.1 无效通道筛除39-40
• 5.2.2 阈值设定40-44
• 5.3 辐亮度波段阈值设定44-48
• 5.3.1 相似通道筛除44-45
• 5.3.2 阈值设定45-48
• 5.4 检测方法验证48-52
• 6 结论与展望52-54
• 参考文献54-59
• 致谢59-60
• 个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果60

【参考文献】

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1 魏书晓;星载激光雷达在基于MODIS海雾检测中的应用[D];中国海洋大学;2013年

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本文编号：288769