[发明专利]一种卫星载荷观测模拟数据的计算方法及系统

说明书

本发明公开了一种卫星载荷观测模拟数据的计算方法及系统，涉及卫星仪器观测仿真模拟技术领域，方法包括：确定数值预报数据集；数值预报数据集包括多个数值预报数据；获取卫星在各扫描点的观测数据；根据数值预报数据集和卫星在各扫描点的观测数据生成卫星在各扫描点的结构化数据；每个扫描点的结构化数据均包括：数值预报数据、卫星在当前扫描点的观测几何数据和对应规则；根据卫星在各扫描点的结构化数据生成卫星在各扫描点的大气廓线；利用辐射传输模型，根据卫星在各扫描点的大气廓线计算卫星载荷观测模拟数据。本发明设置结构化数据，降低了辐射传输模拟所需内存资源、计算资源和存储资源的要求，提高了节点计算效率。

技术领域

本发明涉及卫星仪器观测仿真模拟技术领域，特别是涉及一种卫星载荷观测模拟数据的计算方法及系统。

背景技术

经过半个世纪努力，中国已成功发射了18颗气象卫星，目前在轨运行8颗，形成了兼顾成像、探测，覆盖可见、红外、微波等谱段的综合对地观测能力，成为全球同时具有极轨和静止两个系列业务气象卫星的少数几个国家之一。中国第二代极轨风云气象卫星——风云四号上搭载了成像仪、快速成像仪与探测仪等载荷。作为中国独立自主生产的遥感仪器，风云四号B星上的GIIRS(FY-4A大气垂直探测仪)已具有1687个通道，其数据产品经过偏差订正后，已得到国内外同行的广泛认可，其数据质量已达到国外同类仪器水准，相关数据已经在中国气象局数值天气预报中心、欧洲中尺度天气预报中心(ECMWF)、英国气象局等全球主要的数值预报中心得到了业务同化应用。

风云四号B星上的载荷，仪器创新发展速度非常迅速，而需要精确评估卫星载荷探测资料的长期稳定性和定标精度，即需要以数值天气预报模式数据作为输入，利用快速辐射传输模式计算得到卫星载荷观测模拟数据，而由于通道多，且每15分钟生成28个驻留点，生成频次高，业务应用要求所有数据处理需要在15分钟内完成，这就对高光谱数据正演计算的效率提出了更高的要求。

现有的关于卫星载荷观测模拟数据的计算方法占用内存大，且计算效率低。

发明内容

本发明的目的是提供一种卫星载荷观测模拟数据的计算方法及系统，提高了卫星载荷观测模拟数据的计算速度。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种卫星载荷观测模拟数据的计算方法，所述方法包括：

确定数值预报数据集；所述数值预报数据集包括多个数值预报数据；

获取卫星在各扫描点的观测数据；每个所述扫描点的观测数据均包括：观测几何数据和扫描时间；所述观测几何数据包括：经度、纬度、太阳天顶角、太阳方位角、卫星天顶角和卫星方位角；

根据所述数值预报数据集和所述卫星在各所述扫描点的观测数据生成所述卫星在各所述扫描点的结构化数据；每个所述扫描点的结构化数据均包括：所述数值预报数据、所述卫星在当前扫描点的观测几何数据和对应规则；所述对应规则为所述卫星在当前扫描点的观测几何数据与所述数值预报数据在空间以及扫描时间上的映射；

根据所述卫星在各所述扫描点的结构化数据生成所述卫星在各所述扫描点的大气廓线；所述卫星在一个所述扫描点的结构化数据对应生成一条所述大气廓线；

利用辐射传输模型，根据所述卫星在各所述扫描点的大气廓线计算卫星载荷观测模拟数据，所述卫星载荷观测模拟数据用于判断所述卫星载荷探测功能的稳定性和定标精度。

可选地，所述确定数值预报数据集，具体包括：

获取数值天气预报数据集；所述数值天气预报数据集包括：温度廓线、湿度廓线、海冰、云水含量、云冰含量、2米饱和水气压、地表温度、地表压力和痕迹气体；

按照设定规则，对所述数值天气预报数据集进行标准化处理，得到所述数值预报数据集。