利索能及
我要发布
收藏
专利号: 2021112692323
申请人: 南京信息工程大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-06-16
缴费截止日期: 暂无
联系人

摘要:

权利要求书:

1.一种基于双层云的云特性定量反演方法,用于对目标区域内对应有云对象的采样点位置进行云特性反演,获得定量分离的双层云云特性反演数据信息,其特征在于,通过以下步骤A至步骤E对包含有云对象的采样点位置进行云特性分析,获得定量分离的双层云云特性反演数据信息:步骤A、分别针对各个采样点位置,收集采样点位置的激光雷达数据、以及光谱数据,基于激光雷达数据以及光谱数据,获得采样点位置有云对象的分别对应预设各目标数据类型的数据信息,预设各目标数据类型的数据信息包括经纬度数据、观测几何数据、反射率数据、以及云层数检测数据,随后进入步骤B;

步骤B、分别针对各个采样点位置,利用云层数检测数据确定采样点位置中所包含的云层类别,云层类别包括单层云、双层云、以及多层云,选取双层云的像素点并对其进行云相态判定,筛选出满足上层云为冰相,下层云为水相的各个目标双层云,进一步得到各个目标双层云所对应采样点位置的光谱数据,随后进入步骤C;

步骤C、分别针对各个包含目标双层云的采样点位置,以该采样点位置的激光雷达经纬度数据为依据,对该采样点位置的各光谱数据分别进行像素级耦合,基于临近点原则,以采样点位置的经纬度数据为参照值,筛选出距离该采样点位置距离最近的相邻采样点,进而获得该相邻采样点位置所对应的各个光谱数据,作为该采样点的像素级耦合数据,随后进入步骤D;

步骤D、分别针对各个双层云所对应的采样点位置,基于双层云所在区域对应的数据信息,以该采样点位置所对应的各个像素级耦合数据为输入,以该采样点位置所包含双层云的预设云特性数据为初始化输入量,利用离散纵标辐射传输模式对大气辐射传输方程求解,获得各个双层云对应的模拟反射率、以及该双层云对应采样点位置的代价函数,即获得各个采样点位置分别所对应的模拟反射率、以及相应的代价函数,随后进入步骤E;

步骤E、分别针对各个采样点位置,以采样点位置中的反射率数据、以及该采样点位置所包含双层云的光谱数据为基础,对双层云的模拟反射率进行更新,当模拟反射率与反射率数据的差异收敛至预设范围时,提取差异最小的模拟反射率值和云特性值,作为双层云云特性反演数据。

2.根据权利要求1所述的一种基于双层云的云特性定量反演方法,其特征在于,光谱数据包括MODIS光谱数据、以及VIIRS光谱数据,MODIS光谱数据包括采样点位置的经纬度数据、观测几何数据、以及2.13微米短波红外通道反射率数据,VIIRS光谱数据包括采样点位置的经纬度数据、观测几何数据、以及0.87、1.61、2.25微米短波红外通道反射率数据;

激光雷达数据包括采样点位置的经纬度数据和云垂直廓线数据。

3.根据权利要求2所述的一种基于双层云的云特性定量反演方法,其特征在于,所述步骤B中利用云层数检测数据判断云类别,以激光雷达数据得到的目标区域内云层数检测数据为依据,云层数为一层的归类为单层云,云层数为两层的归类为双层云,云层数大于二的归类为多层云,筛选其中的双层云采样点;其次,以目标区域内的云垂直廓线数据为依据,进一步对包含双层云的采样点位置进行筛选,获得上层云为冰相,下层云为水相的各个目标双层云,进一步提取各个目标双层云所对应采样点位置的光谱数据。

4.根据权利要求3所述的一种基于双层云的云特性定量反演方法,其特征在于,所述步骤C中对各激光雷达采样点进行像素级耦合具体包括以下步骤:步骤C1、针对包含各个目标双层云的采样点位置,将该采样点位置的经纬度数据作为参照值,遍历相同目标区域内各个采样点位置的光谱数据;

步骤C2、分别针对各个采样点位置的光谱数据,判断光谱数据中包含的经纬度数据与参照值之间的直线距离d,根据公式:

2 2 2

d=(lat‑lat0) +(lon‑lon0)

其中,lat为采样点位置对应光谱数据的经度,lat0为采样点位置对应激光雷达数据的经度,lon为采样点位置对应光谱数据的纬度,lon0为采样点位置对应激光雷达数据的纬度;

步骤C3、基于参照值所对应的采样点位置作为参照采样点位置,筛选出与该参照采样点位置之间直线距离最小的目标采样点位置,获得该目标采样点位置的光谱数据,作为耦合后的目标采样点位置;

步骤C4、重复步骤C1~C3,直至完成目标区域内所有激光雷达采样点位置的光谱数据的耦合工作。

5.根据权利要求4所述的一种基于双层云的云特性定量反演方法,其特征在于,所述步骤D中,离散纵标辐射传输模式的输入量为上层冰云的光学厚度、有效粒径和下层水云的光学厚度、有效粒径;输出量即为0.87、1.61、2.13和2.25微米四个短波红外通道的模拟反射率,通过设定预设输入量初始值,利用离散纵标辐射传输模式计算得到初始值对应的模拟反射率,并结合步骤A至步骤C中筛选出的目标双层云,基于目标双层云的光谱数据获得该2

采样点位置的观测反射率,计算代价函数J=(R0‑Robs) ,其中,R0为模拟反射率,Robs为对应光谱成像仪采样点观测反射率。

6.一种基于双层云的云特性定量反演系统,其特征在于,包括:

一个或多个处理器;

存储器,存储可被操作的指令,所述指令在通过所述一个或多个处理器执行时使得所述一个或多个处理器执行操作,所述操作包括执行权利要求1‑5中任意一项所述基于双层云的云特性定量反演方法。

7.一种存储软件的计算机可读取介质,其特征在于,所述软件包括能通过一个或多个计算机执行的指令,所述指令在被所述一个或多个计算机执行时执行如权利要求1‑5中任意一项所述基于双层云的云特性定量反演方法。