[发明专利]静止气象卫星遥感白天和夜间海雾的检测方法

摘要

本发明涉及一种静止气象卫星遥感白天和夜间海雾的检测方法。首先利用静止气象卫星数接收处理数据文件S-VISSR，经定标定位、资料订正、等经纬度投影等预处理，得到包含5个通道数据的投影后的GPF格式的文件。再利用GPF文件中的4个通道数据：2个长波红外窗区分裂窗通道、1个中红外通道3.7μm和1个可见光通道0.67μm，根据海雾的运动学特征和光谱特征对海雾信息进行提取，采用三级判识方法，先滤出移动性云边界、中高云云边界，再滤除晴空水体和部分低云，最后利用区域生长法确定海雾区域。本发明不仅实现了对广袤洋面上海雾的实时监测和对雾区的动态跟踪，而且还为海雾的短时预报提供重要依据，得到至少每小时的海雾实时监测图像。

主权项

1、一种静止气象卫星遥感白天和夜间海雾的检测方法，首先利用静止气象卫星数字可视广播系统DVBS接收处理的FY-2C、FY-2D静止气象卫星的原始数据文件S-VISSR，经对S-VISSR数据进行定标定位、资料订正、等经纬度投影预处理，得到包含5个通道数据的投影后的GPF格式的文件；再利用GPF文件中的2个长波红外窗区分裂窗通道、1个中红外通道和1个可见光通道，其中波长为11μm和3.7μm通道数据需要前后两个时次的资料，根据海雾的运动学特征和光谱特征对海雾信息进行提取，检测海上雾区，采用三级判识方法，先滤出移动性云边界、中高云云边界，再滤除晴空水体和部分低云，最后利用区域生长法确定海雾区域，具体三级判识的检测步骤如下：一级判识为读入前后两个时次的GPF文件，分别计算中红外通道3.7μm和长波红外通道11μm当前时次和前一时次的韦伯边界，判断3.7μm当前时次和前一时次韦伯边界是否重合，如果不重合则判识为移动性的云边界，如果重合则判识为海雾/低云边界和中高云边界进入二级判识；同时再判断当前时次的3.7μm通道韦伯边界是否能在11μm通道韦伯边界中发现，如果能够在11μm通道韦伯边界中找到，判识为11μm韦伯边界能分辨出来的中高云边界，如果不能够找到，则判识为海雾/低云边界和中高云边界进入二级判识；二级判识为对一级判识中的得到的海雾/低云边界和中高云边界包围的区域进行海雾、云、晴空水体分离：首先利用读入的太阳天顶角数据SZA，判断被上述边界包围的海雾/低云、中高云和晴空水体的像元处于白天还是夜晚，再计算被边界包围的像元的分裂窗亮温差绝对值ΔTBB＝|TBB(11μm-12μm)|，其中TBB为黑体亮度温度，如果在夜晚ΔTBB>0.2K，进入下一步处理，否则判识为夜间晴空和低云；如果在白天，将同时满足ΔTBB>0.2K和可见光反照率Re<0.16的像元进入下一步处理，否则分别判识为白天部分低云和白天晴空区；利用11μm通道亮温阈值，将中高云和非暖性低云滤除，得到像元雾1；再对满足一级判识但不满足上述判识的数据，再用3.7μm和11μm的双谱法方法进行补判识，找回部分被滤除过量的海雾，得到像元雾2：方法是：首先用分裂窗判断边界两侧的像元，去掉晴空水体一侧，然后用3.7μm和11μm通道数据，进行纹理分析，将顶部不均匀的云，包括中高云、部分低云滤出，再判断像元在白天还是在夜晚，如果在夜晚，中红外通道和长波红外通道的亮温差满足-7K18K，则判识为像元雾2，否则判识为白天低云；即完成了检测海雾的二级判识，得到了像元雾1和像元雾2进入三级判识继续进行处理；再取像元雾1和像元雾2的并集，进入区域生长搜索海雾像元，得到连续的海雾雾区，此为检测海雾的三级判识：具体方法是：取像元雾1和像元雾2的并集，标记为fog_flag，对每一个标记为fog_flag的像元进行联通域起始点赋值：T-Orig＝TBB3.7μm(i)、Re_Orig＝Re0.67μm(i)，并定义T0＝TBB11μm(j)-TBB11μm(i)，其中i表示起始点像元、j表示起始点周围八个像元，即联通域；依次对每一个标记为fog_flag的像元进行联通域搜索，即以这些像元为起始点，在相邻的八个点中按照搜索条件搜索，满足搜索条件的像元为是海雾雾区像元；最后将检测出的海雾像元输出为二进制文件，用GRADS或其他绘图软件编程绘图，以图像形式输出。