[发明专利]基于辐射传输模式的大气探测通道定位偏差评估方法

说明书

本发明公开了一种基于辐射传输模式的大气探测通道定位偏差评估方法，该方法为：获取微波辐射计窗区通道和探测通道的定标亮温数据，定位后的经纬度、观测几何参数，用于辐射传输模拟的数值预报场数据，及全球海岸线矢量数据；进行窗区通道海岸线叠加检验；模拟计算得到所有通道各观测位置的模拟亮温；进行窗区通道观测模拟亮温差计算与分析、探测通道观测模拟亮温差计算与分析，评估探测通道定位偏差。本发明利用辐射传输模式模拟的亮温，构建了窗区通道和探测通道的联系，可以在轨评估两组通道的配准精度，从而也可以在轨评估探测通道的定位精度。通过本发明的方法评估检验后，通道间配准偏差和探测通道的定位偏差均可保证到亚像元级。

技术领域

本发明涉及遥感信息技术领域，具体来说，涉及一种基于辐射传输模式的大气探测通道定位偏差评估方法。

背景技术

星载微波探测仪是搭载在卫星上的接收机，接收来自地球的微波辐射，可以对大气温度和湿度进行全球覆盖，全天候，和长期的探测。利用大气中氧气和水汽对地表和大气发射电磁波的吸收特征，可以通过特定频段的电磁辐射能量解算大气垂直高度各个剖面层的温度和湿度信息。在50~60GHz氧气吸收谱段，183GHz水汽吸收谱段，气体分子对微波辐射的吸收强度从吸收带的中心57.2GHz和183.31GHz向两边逐渐递减。越靠近吸收中心的频率，对大气温度和湿度的探测高度越高，越远离吸收中心，探测的信息就越接近地表，由此可以通过整个吸收带频率电磁波的探测，获得大气各垂直高度层的信息。此信息对天气分析，数值预报同化，气候分析极具价值。微波探测仪的探测通道空间分辨率一般在15-33km，每个像元定位的精度对气象和气候分析有极大影响。

现有星载微波探测仪在设置大气探测通道的同时，会设置窗区通道，即受大气吸收作用相对较小的频率。如ATMS在设置有50~60GHz频段和183GHz大气探测通道的同时，设置有23.4GHz，89GHz，166GHz等窗区通道，FY-3/MWHS同时设置了183GHz通道和89GHz和150GHz通道。

微波辐射计的地理定位常是结合卫星参数（如卫星位置、飞行速度及瞬时姿态）和辐射计的参数（如扫描几何信息，时间参数等），精确计算出每个观测像元的经纬度和观测几何参数，其精度是星载微波探测仪观测质量评估和应用分析效果的重要保障。但是仪器的安装矩阵可能不是理想的，会存在偏差，因此可能导致理论计算的定位出现偏差。此时一般是采用通过与海岸边界线叠加来校准。

窗区通道从接收图像中可以清晰看到海洋和陆地，因此这类通道的定位精度一般通过海陆分界和海岸边界线的叠加，统计二者的像元偏差得到。而探测通道由于只能探测到大气中上层的辐射，无法从图像上区分海洋和陆地。在实际仪器研制中，可能因为电路设计导致各通道间几何特征存在差异，也可能存在时间序列上的差异，从而导致通道间的配准存在偏差。通常在发射前会测量天线指向精度和所有通道的配准精度，若小于设计指标，则认为定位精度可以等同于窗区通道。但仪器随卫星升空后，天线指向和通道间配准可能存在变化，与地面测量状态不符，又不可在轨直接测量。如果探测通道与窗区通道存在配准偏差，则窗区通道的定位结果不适用于探测通道，探测通道的定位精度无法使用海岸线法检验也无法得到保障。

发明内容

针对相关技术中的上述技术问题，本发明提出一种基于辐射传输模式的大气探测通道定位偏差评估方法，能够克服现有技术的上述不足。

为实现上述技术目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种基于辐射传输模式的大气探测通道定位偏差评估方法，该方法包括以下步骤：

S1 数据准备，获取微波辐射计窗区通道和探测通道的定标亮温数据，定位后的经纬度、观测几何参数，用于辐射传输模拟的数值预报场数据，及全球海岸线矢量数据；

S2 窗区通道海岸线叠加检验，在定位定标后的微波探测数据中，叠加海岸边界线，查看海岸边界线的叠加效果；