热红外遥感反演云微物理参数的方法与设计方案

1、本申请公开了一种热红外遥感反演云微物理参数的方法，解决了现有技术无法反演夜间云微物理参数的问题。包括以下步骤：运用辐射传输模式RSTAF确定热红外卫星通道数据影响 云微物理参数的敏感性因子；运用辐射传输模式RSTAR单一变量法模拟敏感性因子，构建数据集；根据敏感性因子的因子敏感性，用所述数据集构建查找表；将卫星通道数据和再分析资料输入查找表计算云微物理参数。本技术实现了快速稳定的全天时云参数检测，计算高效且适用范围广。够适用于无太阳光照射条件下的云微物理参数的确定。该方法能够快速稳定地实现卫星遥感数据资料的云微物里参数的反演，计算速度快且精度高。技术要求1. 一种热红外遥感反演 云微物理参数的方法，其特征在于，包括以下步骤：运用辐射传输模式RSTAF确定三个通道的热红外卫星通道数据影响云微物理参数的敏感性因子；所述三个通道为获取卫星通道数据的卫星对于云微物理参数最敏感的三个通道；所述热红外卫星通道数据是亮度温度数据，包含单个通道的亮度温度数据，还包含通道之间亮度温度数据的差值；运用辐射传输模式 RSTAR单一变量法模拟敏感性因子，构建数据集；所述数据集的参数包含：太阳天顶角、卫星天顶角

2、、相对方位角、云光学厚度、有效粒子半径等、云顶高度、地表比辐射率和地表温度;根据敏感性因子的因子敏感性，用所述数据集构建查找表；将卫星通道数据和再分析资料输入查找表计算云微物理参数；所述再分析资料为除卫星通道数据以外途径的获取的参数数据。2. 根据权利要求1所述热红外遥感反演 云微物理参数的方法，其特征在于，还包含步骤：选取热红外通道数据的波段响应函数曲线上多个典型的波段响应函数节点作为积分节点；所述典型的波段响应函数节点要达到0.99勺密集卫星观测通道数据积分值。3. 根据权利要求1所述热红外遥感反演 云微物理参数的方法，其特征在于，还包含步骤：对再分析资料按通道数据空间分辨率进行重采样。4. 根据权利要求1所述热红外遥感反演 云微物理参数的方法，其特征在于，所述卫星通道数据通过校正系数校正。云和水云三种5. 根据权利要求1所述热红外遥感反演 云微物理参数的方法，其特征在于，所述卫星通道数据通过AHI传感器或MODIS传感器获得。6. 根据权利要求1所述热红外遥感反演 云微物理参数的方法，其特征在于，所述数据集有晴空、冰7. 根据权利要求2所述热红外遥感反演 云微物理参数的方法，其特

3、征在于，选取波段响应函数曲线上若干典型波长作为积分节点求积分与卫星通道数据的波段响应函数直接求积分相似度大于0.998. 根据权利要求5所述热红外遥感反演 云微物理参数的方法，其特征在于，所述AHI传感器搭载于葵花-8卫星上。9. 根据权利要求8所述热红外遥感反演 云微物理参数的方法，其特征在于，所述葵花-8热红外卫星通道数据是中心频率为8.6 和11.2卩、12.3卩的亮度温度数据。10. 根据权利要求10所述热红外遥感反演 云微物理参数的方法，其特征在于，所述再分析资料按通道数据分辨率5km进行重采样。技术说明书一种热红外遥感反演云微物理参数的方法技术领域本申请涉及卫星遥感数据云参数反演技术领域，尤其涉及一种热红外遥感反演云微物理参数的方法。背景技术云覆盖地球表面占据50%左右并且对地表辐射收支平衡起着重要作用，进而影响着全球气候模式。云的物理光学特性对地-气系统的辐射收支有很大的影响，准确获得 云的微物理、光学特性有助于计算 云的辐射特性。云辐射性质在很大程度上与 云的光学厚度和有效粒子半径有关， 反演其重要性构成了 云辐射参数化方法的基础。有关云微物理参数反演的工作已经开展多年

4、，国际上，20世纪70年代就开始用机载可见光和近红外探测仪反演云的光学厚度和（或）有效粒子半径，并取得许多成功的试验研究结。目前遥感领域对云微物理属性的反演方法主要有：利用可见光和近红外探测仪观测，结合辐射传输模式模拟和卫星观测通道数据反演 云微物理属性。虽然具有精度高的特点，但是无法夜间反演。技术内容本申请提供一种热红外遥感反演 云微物理参数的方法，解决了现有技术无法反演夜间云微物理参数的问题。本申请实施例提供一种热红外遥感反演云微物理参数的方法，包含以下步骤：运用辐射传输模式RSTAF确定三个通道的热红外卫星通道数据影响云微物理参数的敏感性因子；所述三个通道为获取卫星通道数据的卫星对于云微物理参数最敏感的三个通道；所述热红外卫星通道数据是亮度温度数据，包含单个通道的亮度温度数据，还包含通道之间亮度温度数据的差值；运用辐射传输模式 RSTAR单一变量法模拟敏感性因子，构建数据集；所述数据集的参数包含：太阳天顶角、卫星天顶角、相对方位角、云光学厚度、有效粒子半径等、云顶高度、地表比辐射率和地表温度；根据敏感性因子的因子敏感性，用所述数据集构建查找表；将卫星通道数据和再分析资料输入查找表

5、计算云微物理参数；所述再分析资料为除卫星通道数据以外途径的获取的参数数据。进一步地，还包含步骤：选取热红外通道数据的波段响应函数曲线上多个典型的波段响应函数节点作为积分节点；所述典型的波段响应函数节点要达到0.99的密集卫星观测通道数据积分值。进一步地，还包含步骤: 对再分析资料按通道数据空间分辨率进行重采样。进一步地，所述卫星通道数据通过校正系数校正。优选地，所述卫星通道数据通过 AHI传感器或MODIS传感器获得。优选地，所述数据集有晴空、冰 云和水 云三种。优选地，选取波段响应函数曲线上若干典型波长作为积分节点求积分与卫星通道数据的波段响应函数直接求积分相似度大于0.99。进一步地，所述AHI传感器搭载于葵花-8卫星上。进一步地，所述葵花-8热红外卫星通道数据是中心频率为8.6卩和11.2卩、12.3卩的亮度温度数据。优选地，所述再分析资料按通道数据分辨率5km进行重采样。本申请实施例采用的上述至少一个技术方案能够达到以下有益效果：本技术实现了快速稳定的全天时 云 参数检测，计算高效且适用范围广。够适用于无太阳光照射条件下的云微物理参数的确定。该方法能够快速稳定地实现卫星遥感数据

6、资料的 云微物里参数的反演，计算速度快且精度高。附图说明 此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本 申请的不当限定。在附图中：图1为热红外遥感反演云微物理参数的方法流程图；图2为热红外遥感反演云微物理参数的方法实施例流程图；图3为热红外遥感反演云微物理参数的方法另一种实施例流程图；图4为热红外遥感反演云微物理参数的方法第三种实施例流程图；图5为热红外遥感反演云微物理参数的方法第四种实施例流程图。具体实施方式 为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请具体实施例及相应的附图对本申请技术方案进行清楚、完整地描述。显 然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动 前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。以下结合附图，详细说明本申请各实施例提供的技术方案。图1为热红外遥感反演 云微物理参数的方法流程图。读取卫星的云相态数据，通过辐射传输模式 RSTAR得到卫星不同通道观测数据，所述不同通道指的是云微物理参数

7、最敏感的三个热红外通道。本申请的创新点在于，使用热红外通道代替可见光通道或者近红外通道，而热红外通道的数据为亮度温度值，而非可见光或者近红外的 反射率。通过辐射传输模式 RSTAR单一变量法得到敏感性因子的模式数据。通过敏感性因子的模式数据跟像元对应的几何角度和下垫面性 质构建查找表。再分析资料数据重采样得到与卫星不同通道观测数据相同频率的数据，经过重采样的再分析数据与卫星不同通道观测数据组 成状态向量。所述状态向量为 云相态参数的集合，包含 云光学厚度、 云粒子有效半径、 云顶温度和地表温度。状态向量带入查找表，通过最 佳估算法计算代价函数最小值即为 云微物理参数。实施例 1图2为一种热红外遥感反演 云微物理参数的方法流程图。本申请实施例提供一种热红外遥感反演 云微物理参数的方法，包含以下步骤：步骤101、运用辐射传输模式 RSTAF确定三个通道的热红外卫星通道数据影响云微物理参数的敏感性因子。所述三个通道为获取卫星通道数据的卫星对于 云微物理参数最敏感的三个通道； 所述热红外卫星通道数据是亮度温度数据，包含单个通道的亮度温度数据，还包含通道之间亮度温度数据的差值。现有技术中可见光和

8、近红 外卫星通道数据是反射率数据，按照单波段单值方法作敏感性分析，可以得到所有敏感性因子，热红外通道用单波段单值方法无法得到所有 敏感性因子，在利用传统的单波段单值方法对热红外通道敏感性分析的基础上运用差值法进行敏感性分析，得到全部敏感性因子。所述卫星通道数据通过校正系数校正。本申请实施例中使用的卫星观测数据都需要经过校正，校正系数可以从卫星观测数据中读取，具体的 做法是将卫星观测数据乘以校正系数即可。所述卫星通道数据可以通过 AHI传感器获得，也可以通过 MODIS传感器获得。所述 AHI传感器搭载于葵花-8卫星上。所述 MODIS传感器搭载于 Terras星上。根据选取的卫星选择传感器种类。需要说明的是，任何卫星只要有热红外通道数据产品，均可以用于本技术，这里不做进一步限定。不同卫星提供的数据可能略有差别，但不 影响结果。例如，葵花-8的可见光和红外扫描辐射计（AHI）包括以下波段：0.46 卩,0.51 卩,0.64 卩,0.86 卩,m 1.6 卩 mnn2.3 卩,3.9 卩,6.2 卩,6.9 卩,7.3 卩,8.6 卩,9.6 卩,10.4 卩,11.2 卩,m 12.4

9、 卩,13.3 皆m AHI一级产品中存放基本观测数据，如反射率和亮度温度等。其中8.6卩、11.2卩和12.3卩是对云微物理参数最敏感的三个通道，因此所述葵花-8热红外卫星通道数据是中心频率为8.6卩、11.2卩和12.3卩的亮度温度数据。所述一级卫星产品为 DN值，需要将其转换为有物理含义的数值，公式为：y= scale_factor DN+add_offset （1）其中DN为卫星产品读取出来的数值，scale_factO和 add_offse可直接从卫星产品里读取，y为太阳天顶角，此时具有物理含义。步骤103、运用辐射传输模式 RSTAR单一变量法模拟敏感性因子，构建数据集。所述数据集的参数包含：太阳天顶角、卫星天顶角、相对方位角、云光学厚度、有效粒子半径等、 云顶高度、地表比辐射率和地表温度。云相态是进行 云微物理参数反演必须考虑的因素，因此要考虑 云的不同相态的数据集，所述数据集有晴空、冰 云和水 云三种。基于辐射传输 模式，单一变量法模拟卫星天顶角、 云微物理参数 云条件 （云光学厚度、有效粒子半径等、云顶高度 ）和下垫面性质 （地表比辐射率、地表温度），构建晴空和有 云条件的三种数据集：晴空一种，有 云条件两套 （水云一种，冰云一种）。利用热红外辐射传输模型所正向模拟出亮度温度时候需要考虑下垫面性质-比辐射率因子，并运用普朗克函数进行辐射通量密度与亮度温度之间的转换。而传统的正向模拟方法所模拟出的是反射率，并假定物体是朗伯体，而热红外考虑的是发射辐射因此在正向模拟过程中加入了比 辐射率因素。步骤104、根据敏感性因子的因子敏感性，用所述数据集构建查找

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