[发明专利]一种基于气象卫星光谱成像仪的快速辐射传输方法及系统

权利要求书

1.一种基于气象卫星光谱成像仪的快速辐射传输方法，其特征在于，分别针对气象卫星的各个卫星通道，执行如下步骤，收集卫星通道中所吸收的各种大气气体，进一步获得各个卫星通道的大气顶部反射率、以及亮温值：

步骤A、收集气象卫星中各卫星通道所吸收的各种大气气体，并获取各种大气气体所对应的光谱数据，基于卫星通道所吸收各种大气气体的光谱数据，提取该卫星通道所吸收各种大气气体的光谱数据的预设各类型的特征值，获取预设数量个预设大气压层和预设温度层，进而获得该卫星通道所吸收各种大气气体在各预设大气压层和各预设温度层下的吸收系数，随后进入步骤B；

步骤A中基于气象卫星中各卫星通道所吸收的各种大气气体对应的光谱数据，光谱数据的预设各类型的特征值包括气体在不同波长下的吸收系数、气体在不同波长下的光学厚度，根据每种气体在不同波长下的吸收系数或光学厚度，获取预设数量个预设大气压层和预设温度层，进而基于各个预设气压层和各个预设温度层，选择一个参考气压层和一个参考温度层作为参考大气，根据以下公式：

获得该卫星通道ch中N种吸收大气气体的吸收系数k(ch,G₁,G₂,…,G_N)，其中，G₁,G₂,…,G_N分别为N种吸收气体相对于参考大气的含量，k₀(ch)为参考大气的吸收系数，k_n(ch)为大气气体n的吸收系数，n的取值为1至N；

步骤B、基于步骤A所收集的气象卫星中各卫星通道所吸收的各种大气气体的光谱数据，分别针对各种大气气体，针对该卫星通道所吸收大气气体分别在不同预设大气压层、不同预设温度层下的吸收系数进行拟合，得到该卫星通道的拟合大气吸收系数、以及该卫星通道的大气透过率，构建并获得以该卫星通道所吸收各种大气气体分别所对应的光谱数据为输入，以该卫星通道的大气透过率为输出的大气透过率计算模型，随后进入步骤C；

步骤C、针对气象卫星中各卫星通道所吸收的各种大气气体中的有云粒子和有气溶胶粒子，获得该卫星通道中有云粒子和有气溶胶粒子的通道散射特性，进而获得有云粒子和有气溶胶粒子的双向反射分布函数BRDF、以及双向透射分布函数BTDF，随后进入步骤D；

步骤D、将气象卫星所对应的地表作为朗伯体，收集包含各种地表类型的光谱数据，根据各地表类型对应的光谱数据对地表进行分类，获得不同地表类型的反照率，随后进入步骤E；

步骤E、以大气透过率计算模型、双向反射分布函数BRDF、双向透射分布函数BTDF、以及各类型地表的反照率为基础，利用优化辐射传输计算方法处理大气中的有云粒子和有气溶胶粒子在散射过程中的复杂性，计算获得该卫星通道的大气顶部反射率、以及亮温值，即获得气象卫星的各个卫星通道的大气顶部反射率、以及亮温值。

2.根据权利要求1所述的一种基于气象卫星光谱成像仪的快速辐射传输方法，其特征在于，所述步骤B具体包括以下步骤：

步骤B1、根据该卫星通道所吸收大气气体分别在各预设大气压层和各预设温度层下的各个吸收系数，对大气气体的吸收系数进行排序，基于参考大气选择预设数量个有效积分点，获得不同大气气体的吸收系数的概率分布，当吸收系数的复杂度大于预设阈值时，根据以下公式：将该吸收系数化简为吸收系数与概率分布的关系函数，通过预设数量个有效积分点计算获得在各气压层和各温度层下的通道吸收系数K，

K(g,P₀,T)＝exp(a1(g,P₀)+a2(g,P₀)×(T-260)+a3(g,P₀)×(T-260)²)

获得该卫星通道的拟合大气吸收系数K(g,P₀,T)，其中，P₀为预设大气压层，T为预设温度层，g为有效积分点，a1、a2、a3为回归系数；

步骤B2、根据该卫星通道所吸收的大气气体，通过回归系数a1、a2、a3，并结合该卫星通道所吸收各种大气气体分别在预设数量个预设大气压层和预设温度层下的吸收系数，进行线性拟合获得该卫星通道的大气透过率。