[发明专利]一种基于卫星图像的空气污染估计方法

说明书

本发明提供了一种基于卫星图像的空气污染估计方法，包括：将获取的Landsat‑8卫星中10‑TIRS波段的热红外灰度图进行预处理后得到符合预设标准的热红外灰度图；对图像进行开操作，阈值过滤，将经过阈值过滤的图像进行关键点检测，计算重叠率对获得的检测关键点去重，得到分散的检测关键点与检测范围；对分散的检测关键点与检测范围的图像进行阈值过滤，去除像素值低于阈值的检测关键点，将剩余的检测关键点与检测范围在原图像中还原。本发明利用单幅京津冀的东北部分区域的卫星热红外检测的图像对京津冀东北部分区域的空气污染进行估计。并通过将估计数据作为天气能见度的辅助数据，辅助京津冀的部分地区的天气能见度的预测，该方法提高了计算速度、降低了成本。

技术领域

本发明属空气污染估计技术领域，尤其涉及一种基于卫星图像的空气污染估计方法。

背景技术

现有技术中，天气能见度的预测的方法一般为读取卫星数据中云量产品并和对应的判据进行比较，确定云或霾出现可能性较大的范围；利用卫星数据中云光学厚度信息和对应的判据进行比较，进一步提取霾分布的区域；利用卫星数据中云相位信息和对应的判据进行比较,进一步提取霾分布的区域；利用云顶压力数据和对应的判据进行比较，进一步提取霾分布的区域。

发明人在研究的过程中发现：现有的技术需要获取数据量大，获取大量的数据进行处理的成本较大，同时较大的数据量会造成计算速度慢，消耗计算资源大。

发明内容

本发明的目的是利用单幅京津冀的部分区域的卫星热红外检测的图像对京津冀东北部分区域的空气污染进行估计。并通过将估计数据作为天气能见度的辅助数据，辅助京津冀的东北部分地区的天气能见度的预测，提供一种基于卫星图像的空气污染估计方法，该方法可提高计算速度、降低成本。

遥感技术具有高效收集地表信息的能力，本发明所使用的遥感数据介绍：2013年2月11日，美国航空航天局(NASA)成功发射Landsat-8卫星。Landsat-8卫星上携带两个传感器，分别是OLI陆地成像仪(Operational Land Imager)和TIRS热红外传感器(ThermalInfrared Sensor)。

Landsat-8在空间分辨率和光谱特性等方面与Landsat 1-7保持了基本一致，卫星一共有11个波段，波段1-7，9-11的空间分辨率为30米，波段8为15米分辨率的全色波段，卫星每16天可以实现一次全球覆盖。

OLI陆地成像仪有9个波段，成像宽幅为185x 185km。与Landsat-7上的ETM传感器相比，OLI陆地成像仪做了以下调整：1.Band 5的波段范围调整为0.845–0.885μm，排除了0.825μm处水汽吸收的影响；2.Band 8全色波段范围较窄，从而可以更好区分植被和非植被区域；3.新增两个波段。Band 1蓝色波段(0.433–0.453μm)主要应用于海岸带观测，Band 9短波红外波段(1.360–1.390μm)应用于云检测。LandSat-8上携带的TIRS热红外传感器主要用于收集地球两个热区地带的热量流失，目标是了解所观测地带水分消耗。

本发明将使用TIRS热红外传感器所收集的10-TIRS波段的卫星图像数据进行排放估计。

10-TIRS波段(30米)的用途是进行地表温度反演，火灾检测，土壤湿度评价，夜间成像，所使用的波段/μm:10.60-11.19。10-TIRS波段对高温的工厂排放点及高温排放物敏感，在10-TIRS波段的卫星图中，温度越高的物体在图中体现为像素值越高。本发明针对10-TIRS波段这一特性，对卫星采集图像的相应区域进行排放检测估计排放的范围。

为达到上述目的，本发明通过以下技术方案来具体实现：

本发明提供一种基于卫星图像的空气污染估计方法，包括：

步骤一、将获取的Landsat-8卫星中10-TIRS波段的热红外灰度图进行预处理后得到符合预设标准的热红外灰度图；