[发明专利]一种基于偏振图像的污染云分类识别方法

说明书

本发明适用于污染云检测技术领域，提供了一种基于偏振图像的污染源分类识别方法，包括如下步骤：对陆地上空的云像元进行相态识别，标识为陆地上空的水云像元和陆地上空的冰云像元；基于水云像元偏振辐射亮度曲线斜率绝对值和水云像元偏振辐射亮度区间对陆地上空水云像元进行识别，标识为陆地上空的污染水云像元和陆地上空的清洁水云像元；然后再对陆地上空污染水云像元进行识别，标识为陆地上空的人为污染水云像元与陆地上空的自然污染水云像元。本发明提供的污染云检测方法，弥补了基于偏振遥感识别污染云的空白；潜在地给气候模型带来新的约束，有助于减少气溶胶间接效应的不确定性，为研究人为气溶胶和自然气溶胶对云的影响提供一个新思路。

技术领域

本发明属于污染云检测技术领域，提供了一种基于偏振图像的污染云分类识别方法。

背景技术

云覆盖地球表面的67％，通过与辐射的多重相互作用，云对地球大气辐射平衡以及气候有重要影响。人类活动排放出大量的污染小粒子，这些污染粒子进入低层大气，使低层的水云受到污染。人为活动排放出的污染小粒子与自然活动排放出大粒子会对云的属性产生不同影响。识别自然污染云与人为污染云有利于理解与量化人为气溶胶和自然气溶胶对云的影响，为检测污染源以及污染类型提供一个新思路。

近年来，偏振在云和气溶胶的研究中起着非常重要的作用。POLDER因其独有的多角度多光谱偏振观测数据非常适用于探测云和气溶胶的微物理特性。由于污染云中含有很多小粒子，而偏振反射率对小粒子十分敏感，因此利用偏振遥感识别污染云是一个十分有效的手段。另外，GF-5号卫星作为我国高分辨率对地观测系统的重要组成部分即将发射，GF-5搭载了大气气溶胶多角度偏振探测仪(DPC)，具有与POLDER具有相同的偏振通道。利用POLDER数据研究污染云可为我国高分5号卫星研究污染云奠定了基础，因此急需一种污染云类型的识别方法。

发明内容

本发明实施例提供了一种基于偏振图像的污染云分类识别方法，基于人为污染云与自然污染云在近红外波段的偏振辐射亮度随散射角变化特征及光谱反射率曲线的变化特征，提出了自然污染云与人为污染云的分类识别方法。

本发明是这样实现的，一种基于偏振图像的污染云分类识别方法，该方法包括如下步骤：

S1、对陆地上空的云像元进行相态识别，标识为陆地上空的水云像元及陆地上空的冰云像元；

S2、基于水云像元偏振辐射亮度曲线斜率绝对值及水云像元偏振辐射亮度区间对陆地上空水云像元进行识别，标识为陆地上空的污染水云像元及陆地上空的清洁水云像元；

S3、对陆地上空污染水云像元进行识别，标识为陆地上空的人为污染水云像元与陆地上空的自然污染水云像元。

进一步的，基于水云像元及冰云像元在近红外波段的不同多角度偏振特征进行相态识别，其中，陆地上空的水云像元满足如下条件：

条件1：在近红外波段，散射角在60°～140°间的云像元偏振辐射曲线斜率为正值；

条件2：在近红外波段，散射角在135°～145°间的云像元最大偏振辐射值大于0.03，

陆地上空的冰云像元满足如下条件：

条件3：在近红外波段，散射角在60°～140°间的云像元偏振辐射曲线斜率为负值；

条件4：在近红外波段，散射角在135°～145°间的云像元最大偏振辐射值小于等于0.03。

进一步的，所述步骤S2具体包括如下步骤：

S21、进行散射角的判断，若水云像元的散射角范围无法达到140°，则无法进行污染水云像元及清洁水云像元的检测；

S22、若散射角位于145°～165°散射角区间的水云像元个数达到3个以上，则进行污染水云像元及清洁水云像元的识别，识别方法具体如下：