[发明专利]一种基于三维数据空间图像的快速云检测方法

说明书

本发明公开了一种基于三维数据空间图像的快速云检测方法，包括如下步骤：S1：数据读取和处理；S2：数据清洗；S3：构建三维数据空间图像；S4：阈值的分析和确定；S5：快速云检测方法；S6：云检测结果评估和验证。本发明能够对FY3/VIRR进行快速云检测，有效地提高数据应用时效，同时能为后续产品或用户提供云图象元的晴空信息，为卫星数据的应用推广提供支撑。

技术领域

本发明是关于卫星云检测的技术领域，特别是关于一种基于三维数据空间图像的快速云检测方法。

背景技术

云是重要的气象和气候要素之一，它通过多种物理、化学和热力动力学作用，一方面调节地球大气系统内部的辐射能量平衡，另一方面对水分循环起重要作用。同时，也是大气中发生错综复杂的物理过程的具体表现之一。对云的观测和研究，一直是气象工作的一项重要的内容。随着卫星探测技术的不断发展及其探测分辨率的不断提高，卫星资料已被广泛地用于研究云的性质及其作用等各方面，并用于云参数的反演和云分析等工作。

云识别在卫星资料的反演中非常重要，是在实际定量分析中应用卫星遥感资料首要解决的问题之一。关于云检测国内外已经进行了大量的工作。迄今为止，已发展了多种自动云检测，但以阈值方法为最基本、最主要的方法。在先期云检测算法中阈值存在较明显的时空局限性(如随季节变化)，不利于业务化。由于阈值的确定主要是通过人机交互操作进行，因而带有一定的主观性，而且可能具有时间上和区域上的局限性。即对于不同时相、不同地区及不同传感器的图像数据，检测阈值可能区别很大。

随着卫星技术的发展，探测通道的增多，判识条件逐步发展，如今的阈值云判别方法已发展成为以多通道多阈值判识为主且动态确定阈值的云检测方法。

常见的云检测算法都是利用云和地表的物理特征的差异性来构建相应模型来实现。这些算法需要考虑下垫面、空间、时间等特点，进而使算法变得复杂。

公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于三维数据空间图像的快速云检测方法，其能够解决算法需要考虑下垫面、空间、时间等使算法复杂的问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种基于三维数据空间图像的快速云检测方法，包括如下步骤：

S1、数据读取和处理，读取的数据包括：读取卫星通道观测数据、卫星地理定位信息数据、地表水陆标识信息、地面温度观测、离线静态参数；

S2、数据清洗，对步骤S1得到的原始数据进行清洗和处理，得到卫星通道上的亮温；

S3、构建三维数据空间图像，通过清洗处理后的卫星通道观测数据，构建三维数据空间特征向量；

S4、阈值的分析和确定，定义三维数据空间特征向量与云特征向量之间的空间图像距离，获取云和晴空的空间图像距离阈值以及卫星通道上的亮温与地表温度的差值阈值；

S5、快速云检测方法，分别判断三维数据空间特征向量与云特征向量之间的空间图像距离，亮温与地表温度的差值。

进一步地，还包括步骤

S6、云检测结果的评估和验证。

进一步地，步骤S1中，数据读取和处理具体包括如下步骤：

S11、数据读取，读取卫星通道观测数据、卫星地理定位信息数据、地表水陆标识信息数据、地面温度观测数据、离线静态参数数据；

S12、根据卫星通道观测数据得到1、9、7、3、4、5通道数据；

S13、根据卫星地理定位信息数据得到地理位置(即经纬信息)、日期、时间、太阳天顶角；