一種大氣中灰霾總量的遙感測算方法及裝置與流程
本發(fā)明涉及大氣遙感污染探測技術(shù)領(lǐng)域，具體而言，涉及一種大氣中灰霾總量的遙感測算方法及裝置。
背景技術(shù)：
灰霾是大量顆粒污染物積聚在大氣中，引起能見度下降的空氣混濁現(xiàn)象。近年來，在經(jīng)濟(jì)的持續(xù)高速發(fā)展過程中，工業(yè)活動以及機(jī)動車的急劇增加等因素不斷加劇我國大氣質(zhì)量的惡化，高濃度大氣顆粒物及其前體物的大量排放，造成嚴(yán)重的區(qū)域性污染。近年來，城村密集的華北地區(qū)，灰霾污染頻發(fā)，且灰霾發(fā)生期間通常綿延幾十萬平方公里，對公眾健康與生活帶來極大威脅和不便。
對灰霾污染形成和相關(guān)特性的觀測和研究是有效防治大氣污染的基礎(chǔ)，同時(shí)也是大氣化學(xué)和氣候變化研究中不確定性很大的問題。對流層氣溶膠中的細(xì)粒子，壽命僅在一周左右，時(shí)空分布變化極大。工業(yè)化石燃燒，機(jī)動車尾氣，沙塵傳輸，生物質(zhì)燃燒等局地污染與區(qū)域污染在不同氣象條件驅(qū)動下，影響著空氣質(zhì)量和灰霾分布，因此，對大區(qū)域灰霾進(jìn)行快速監(jiān)測和定量分析具有重要的現(xiàn)實(shí)意義和科學(xué)價(jià)值。
由于我國復(fù)雜的氣溶膠特性和排放、擴(kuò)散特征，傳統(tǒng)地面站點(diǎn)監(jiān)測存在很多不確定性。由于灰霾污染層在垂直和水平方向都很可能是非均勻分布的，有限數(shù)量的地面站點(diǎn)不能很好地表征大區(qū)域的污染分布情況，而且單點(diǎn)采樣很可能高估附近源的貢獻(xiàn)，監(jiān)測代表性較差。僅靠地面站點(diǎn)監(jiān)測的方法很難監(jiān)測頻發(fā)的區(qū)域性污染的分布范圍、變化過程、污染總量等的大尺度特征。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
有鑒于此，本發(fā)明實(shí)施例的目的在于提供一種大氣中灰霾總量的遙感測算方法及裝置，能夠?qū)崟r(shí)識別灰霾污染區(qū)域中的灰霾區(qū)域并確定該灰霾區(qū)域的灰霾總量，其監(jiān)測結(jié)果準(zhǔn)確度較高且能夠監(jiān)測頻發(fā)的區(qū)域性污染。
第一方面，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種大氣中灰霾總量的遙感測算方法，包括：
獲取選定的灰霾污染區(qū)域的衛(wèi)星觀測圖像；
根據(jù)衛(wèi)星的不同波段對應(yīng)的被測目標(biāo)識別判據(jù)，識別所述衛(wèi)星觀測圖像中的灰霾區(qū)域；所述被測目標(biāo)識別判據(jù)至少包括灰霾識別判據(jù)；
根據(jù)所述灰霾區(qū)域中的灰霾強(qiáng)度、灰霾區(qū)域面積、灰霾厚度以及灰霾的垂直分布廓線，確定選定的灰霾污染區(qū)域中的灰霾總量。
結(jié)合第一方面，本發(fā)明實(shí)施例提供了第一方面的第一種可能的實(shí)施方式，其中，衛(wèi)星的不同波段對應(yīng)的被測目標(biāo)識別判據(jù)的獲取方法，包括：
統(tǒng)計(jì)衛(wèi)星各個波段獲取的衛(wèi)星觀測圖像，組建觀測圖像樣本集；
根據(jù)不同高度層和地表覆蓋類型將所述觀測圖像樣本集進(jìn)行分類，得到多個樣本區(qū)；
從多個所述樣本區(qū)中選擇目標(biāo)樣本區(qū)，并分別對所述目標(biāo)樣本區(qū)中的被測目標(biāo)進(jìn)行識別和統(tǒng)計(jì)，得到對應(yīng)于所述衛(wèi)星的各個波段的被測目標(biāo)識別判據(jù)。
結(jié)合第一方面的第一種可能的實(shí)施方式，本發(fā)明實(shí)施例提供了第一方面的第二種可能的實(shí)施方式，其中，根據(jù)衛(wèi)星的不同波段對應(yīng)的被測目標(biāo)識別判據(jù)，識別所述衛(wèi)星觀測圖像中的灰霾區(qū)域，包括：
根據(jù)衛(wèi)星的不同波段對應(yīng)的各個被測目標(biāo)識別判據(jù)，識別所述衛(wèi)星觀測圖像中的各個被測目標(biāo)，所述被測目標(biāo)至少包括：灰霾、云、亮地表和雪；
根據(jù)各個被測目標(biāo)的類型，分別對識別得到的各個被測目標(biāo)進(jìn)行標(biāo)識；
統(tǒng)計(jì)所有的灰霾標(biāo)識，并將所有灰霾標(biāo)識對應(yīng)的區(qū)域作為灰霾區(qū)域。
結(jié)合第一方面的第二種可能的實(shí)施方式，本發(fā)明實(shí)施例提供了第一方面的第三種可能的實(shí)施方式，其中，根據(jù)衛(wèi)星的不同波段對應(yīng)的各個被測目標(biāo)識別判據(jù)，識別所述衛(wèi)星觀測圖像中的各個被測目標(biāo)，包括：
分別根據(jù)衛(wèi)星的每一個波段對應(yīng)的被測目標(biāo)識別判據(jù)對衛(wèi)星觀測圖像進(jìn)行識別；
當(dāng)根據(jù)所述被測目標(biāo)識別判據(jù)得到的被測目標(biāo)識別結(jié)果僅包括灰霾結(jié)果或者僅包括非灰霾結(jié)果時(shí)，確定所述被測目標(biāo)為灰霾或者非灰霾；
當(dāng)根據(jù)所述被測目標(biāo)識別判據(jù)得到的被測目標(biāo)識別結(jié)果包括灰霾結(jié)果和至少另一種非灰霾結(jié)果時(shí)，確定所述被測目標(biāo)為非灰霾。
結(jié)合第一方面的第二種可能的實(shí)施方式，本發(fā)明實(shí)施例提供了第一方面的第四種可能的實(shí)施方式，其中，灰霾區(qū)域面積的確定方法，包括：
提取所述灰霾區(qū)域中的灰霾像元；
對所述灰霾像元進(jìn)行投影轉(zhuǎn)換處理，得到帶有投影信息的灰霾矢量數(shù)據(jù)；
根據(jù)所述帶有投影信息的灰霾矢量數(shù)據(jù)，計(jì)算所述灰霾區(qū)域面積。
結(jié)合第一方面的第二種可能的實(shí)施方式，本發(fā)明實(shí)施例提供了第一方面的第五種可能的實(shí)施方式，其中，灰霾厚度的確定方法，包括：
提取所述灰霾區(qū)域中灰霾邊緣的邊緣灰霾像元；
判斷所述邊緣灰霾像元所在的海拔高度是否大于平原區(qū)對應(yīng)的海拔高度；
若是，將所述邊緣灰霾像元與數(shù)字高程模型dem數(shù)據(jù)進(jìn)行匹配，得到所述灰霾邊緣對應(yīng)的經(jīng)緯度和dem數(shù)值；所述dem數(shù)值即所述灰霾厚度。
結(jié)合第一方面的第二種可能的實(shí)施方式，本發(fā)明實(shí)施例提供了第一方面的第六種可能的實(shí)施方式，其中，灰霾的垂直分布廓線的確定方法，包括：
獲取激光雷達(dá)采集的灰霾的消光系數(shù)廓線以及再分析模式氣象資料；所述再分析模式氣象資料包括：風(fēng)場數(shù)據(jù)和濕度數(shù)據(jù)；
根據(jù)所述再分析模式氣象資料中的濕度數(shù)據(jù)對所述消光系數(shù)廓線進(jìn)行濕度訂正，得到干氣溶膠消光系數(shù)廓線；
根據(jù)所述干氣溶膠消光系數(shù)廓線以及所述干氣溶膠消光系數(shù)廓線與地面監(jiān)測灰霾的統(tǒng)計(jì)模型關(guān)系，計(jì)算所述地面監(jiān)測灰霾的質(zhì)量濃度廓線；所述灰霾的質(zhì)量濃度廓線通過pm2.5進(jìn)行表征；
根據(jù)不同高度的顆粒物特征、氣象因素以及所述地面監(jiān)測灰霾的質(zhì)量濃度廓線，計(jì)算所述灰霾質(zhì)量濃度的歸一化廓線；其中，所述顆粒物特征至少包括：顆粒物組分和粒徑大小。
結(jié)合第一方面的第六種可能的實(shí)施方式，本發(fā)明實(shí)施例提供了第一方面的第七種可能的實(shí)施方式，其中，根據(jù)所述灰霾區(qū)域中的灰霾強(qiáng)度、灰霾區(qū)域面積、灰霾厚度以及灰霾的垂直分布廓線，確定選定的灰霾污染區(qū)域中的灰霾總量，包括：
根據(jù)所述灰霾區(qū)域面積對所述地面監(jiān)測灰霾的質(zhì)量濃度進(jìn)行插值計(jì)算，得到選定的灰霾污染區(qū)域中灰霾的質(zhì)量濃度；
根據(jù)所述灰霾質(zhì)量濃度的歸一化廓線，對選定的灰霾污染區(qū)域中所述灰霾的質(zhì)量濃度進(jìn)行水平積分和垂直積分，得到選定的灰霾污染區(qū)域中的灰霾總量。
結(jié)合第一方面、第一方面的第一種可能的實(shí)施方式至第一方面的第六種可能的實(shí)施方式中任意一種可能的實(shí)施方式，本發(fā)明實(shí)施例提供了第一方面的第八種可能的實(shí)施方式，其中，根據(jù)衛(wèi)星的不同波段對應(yīng)的所述被測目標(biāo)識別判據(jù)，識別所述衛(wèi)星觀測圖像中的各個被測目標(biāo)，包括：
當(dāng)所述衛(wèi)星觀測圖像中任一區(qū)域中的被測目標(biāo)滿足所述灰霾識別判據(jù)時(shí)，確定當(dāng)前區(qū)域的被測目標(biāo)為灰霾；所述灰霾識別判據(jù)至少包括以下條件：r0.47大于thr1以及(r0.64-r2.25)/(r0.64+r2.25)大于thr2小于thr3且r2.25大于thr4和bt11大于275且dem大于1200或igbp等于16或7或10；其中，r0.47、r0.64、r2.25分別表示所述衛(wèi)星觀測圖像在可見光波段1、可見光波段3和可見光波段6的反射率；bt11表示所述衛(wèi)星觀測圖像在紅外光波段14的亮溫；thr1、thr2、thr3、thr4為對應(yīng)判據(jù)的閾值，依據(jù)季節(jié)不同具體閾值不同；dem為高程數(shù)據(jù)；igbp為地表覆蓋類型數(shù)據(jù)。
第二方面，本發(fā)明實(shí)施例還提供了一種大氣中灰霾總量的遙感測算裝置，包括：
獲取模塊，用于獲取選定的灰霾污染區(qū)域的衛(wèi)星觀測圖像；
識別模塊，用于根據(jù)衛(wèi)星的不同波段對應(yīng)的被測目標(biāo)識別判據(jù)，識別所述衛(wèi)星觀測圖像中的灰霾區(qū)域；所述被測目標(biāo)識別判據(jù)至少包括灰霾識別判據(jù)；
第一確定模塊，用于根據(jù)所述灰霾區(qū)域中的灰霾強(qiáng)度、灰霾區(qū)域面積、灰霾厚度以及灰霾的垂直分布廓線，確定選定的灰霾污染區(qū)域中的灰霾總量。
本發(fā)明實(shí)施例提供的一種大氣中灰霾總量的遙感測算方法及裝置，包括：獲取選定的灰霾污染區(qū)域的衛(wèi)星觀測圖像；根據(jù)衛(wèi)星的不同波段對應(yīng)的被測目標(biāo)識別判據(jù)，識別衛(wèi)星觀測圖像中的灰霾區(qū)域；被測目標(biāo)識別判據(jù)至少包括灰霾識別判據(jù)；根據(jù)灰霾區(qū)域中的灰霾強(qiáng)度、灰霾區(qū)域面積、灰霾厚度以及灰霾的垂直分布廓線，確定選定的灰霾污染區(qū)域中的灰霾總量，與現(xiàn)有技術(shù)中的傳統(tǒng)地面站點(diǎn)監(jiān)測灰霾的方法監(jiān)測準(zhǔn)確度較差且很難監(jiān)測頻發(fā)的區(qū)域性污染相比，其能夠根據(jù)衛(wèi)星的不同波段對應(yīng)的被測目標(biāo)識別判據(jù)，實(shí)時(shí)識別選定的灰霾污染區(qū)域中的灰霾區(qū)域并監(jiān)測該灰霾區(qū)域中的灰霾總量，實(shí)現(xiàn)了灰霾污染層的垂直分布結(jié)構(gòu)探測、霾污染整層厚度的探測以及霾污染空間分布監(jiān)測，能夠監(jiān)測頻發(fā)的區(qū)域性污染且監(jiān)測結(jié)果準(zhǔn)確度較高。
為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，下文特舉較佳實(shí)施例，并配合所附附圖，作詳細(xì)說明如下。
附圖說明
為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例中所需要使用的附圖作簡單地介紹，應(yīng)當(dāng)理解，以下附圖僅示出了本發(fā)明的某些實(shí)施例，因此不應(yīng)被看作是對范圍的限定，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他相關(guān)的附圖。
圖1示出了本發(fā)明實(shí)施例所提供的一種大氣中灰霾總量的遙感測算方法的流程圖；
圖2示出了本發(fā)明實(shí)施例所提供的另一種大氣中灰霾總量的遙感測算方法的流程圖；
圖3示出了本發(fā)明實(shí)施例所提供的另一種大氣中灰霾總量的遙感測算方法的流程圖；
圖4示出了本發(fā)明實(shí)施例所提供的另一種大氣中灰霾總量的遙感測算方法的流程圖；
圖5示出了本發(fā)明實(shí)施例所提供的另一種大氣中灰霾總量的遙感測算方法的流程圖；
圖6示出了本發(fā)明實(shí)施例所提供的另一種大氣中灰霾總量的遙感測算方法的流程圖；
圖7示出了本發(fā)明實(shí)施例所提供的另一種大氣中灰霾總量的遙感測算方法的流程圖；
圖8示出了本發(fā)明實(shí)施例所提供的一種大氣中灰霾總量的遙感測算裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖9示出了本發(fā)明實(shí)施例所提供的另一種大氣中灰霾總量的遙感測算裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
主要標(biāo)號說明：11、獲取模塊；12、識別模塊；13、第一計(jì)算模塊；14、第二計(jì)算模塊；15、統(tǒng)計(jì)模塊；16、分類模塊；17、識別統(tǒng)計(jì)模塊。
具體實(shí)施方式
為使本發(fā)明實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中附圖，對本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。通常在此處附圖中描述和示出的本發(fā)明實(shí)施例的組件可以以各種不同的配置來布置和設(shè)計(jì)。因此，以下對在附圖中提供的本發(fā)明的實(shí)施例的詳細(xì)描述并非旨在限制要求保護(hù)的本發(fā)明的范圍，而是僅僅表示本發(fā)明的選定實(shí)施例?；诒景l(fā)明的實(shí)施例，本領(lǐng)域技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動的前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
由于灰霾污染層在垂直和水平方向都很可能是非均勻分布的，有限數(shù)量的地面站點(diǎn)不能很好的標(biāo)征大區(qū)域的污染分布情況，而單點(diǎn)采樣很可能高估附近源的貢獻(xiàn)，監(jiān)測代表性較差。僅靠地面站點(diǎn)監(jiān)測的方法很難監(jiān)測頻發(fā)的區(qū)域性污染的分布范圍、變化過程、污染總量等的大尺度特征。
衛(wèi)星大氣遙感技術(shù)以及激光雷達(dá)大氣探測技術(shù)的快速發(fā)展為綜合觀測和解析區(qū)域性灰霾污染提供了新的機(jī)遇。激光雷達(dá)可以實(shí)現(xiàn)灰霾污染層垂直空間的探測，衛(wèi)星可實(shí)現(xiàn)霾污染整層的探測以及空間分布監(jiān)測為實(shí)現(xiàn)灰霾污染實(shí)時(shí)監(jiān)控提供保障。本發(fā)明實(shí)施例設(shè)計(jì)針對我國的云、霧、灰霾識別算法為進(jìn)一步研究灰霾的形成和污染輸送等信息打下基礎(chǔ)。
基于此，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種大氣中灰霾總量的遙感測算方法及裝置，下面通過實(shí)施例進(jìn)行描述。
參考圖1所示的流程圖，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種大氣中灰霾總量的遙感測算方法，所述方法包括：
s101、獲取選定的灰霾污染區(qū)域的衛(wèi)星觀測圖像。
s102、根據(jù)衛(wèi)星的不同波段對應(yīng)的被測目標(biāo)識別判據(jù)，識別所述衛(wèi)星觀測圖像中的灰霾區(qū)域；所述被測目標(biāo)識別判據(jù)至少包括灰霾識別判據(jù)。
本發(fā)明實(shí)施例中，預(yù)先針對步驟101中選定的灰霾污染區(qū)域，即監(jiān)測區(qū)域，統(tǒng)計(jì)衛(wèi)星通過各個波段采集的歷史數(shù)據(jù)(即預(yù)設(shè)時(shí)間段內(nèi)的監(jiān)測區(qū)域的衛(wèi)星觀測圖像)的像元值，將這些歷史數(shù)據(jù)組建為觀測圖像樣本集，然后對組建的觀測圖像樣本集包括的各個被測目標(biāo)進(jìn)行區(qū)分，其中，上述被測目標(biāo)可以包括灰霾、云、亮地表、晴空和雪等，當(dāng)然本發(fā)明實(shí)施例中不限定于上述被測目標(biāo)，然后分別對上述各個被測目標(biāo)，如灰霾、云、亮地表、晴空和雪進(jìn)行采樣統(tǒng)計(jì)，確定上述各個被測目標(biāo)對應(yīng)于衛(wèi)星各個波段的被測目標(biāo)識別判據(jù)，然后預(yù)先將上述被測目標(biāo)識別判據(jù)存儲到數(shù)據(jù)庫中。
本發(fā)明實(shí)施例中，衛(wèi)星主要通過可見光波段和紅外光波段采集的歷史數(shù)據(jù)，其中，在可見光波段中，不同被測目標(biāo)對應(yīng)的反射率不同，在紅外光波段中，不同被測目標(biāo)對應(yīng)的亮溫不同，并根據(jù)反射率和亮溫兩個參數(shù)最終計(jì)算得到分別對應(yīng)于可見光波段和紅外光波段的被測目標(biāo)識別判據(jù)；該被測目標(biāo)識別數(shù)據(jù)至少包括：灰霾識別判據(jù)、云識別判據(jù)、晴空識別判據(jù)、亮地表識別判據(jù)和雪識別判據(jù)。
具體的，衛(wèi)星在通過可見光波段和紅外光波段采集了衛(wèi)星觀測圖像后，同樣的，直接從數(shù)據(jù)庫中調(diào)用對應(yīng)于可見光波段和紅外光波段的被測目標(biāo)識別判據(jù)，然后通過上述被測目標(biāo)識別判據(jù)分別對衛(wèi)星觀測圖像中的反射率和亮溫進(jìn)行比較，區(qū)分和識別所述衛(wèi)星觀測圖像采集的選定區(qū)域中的被測目標(biāo)，確定云、灰霾、亮地表、晴空、雪等各個被測目標(biāo)以及上述各個被測目標(biāo)在選定區(qū)域中的存在區(qū)域，并上述識別結(jié)果中統(tǒng)計(jì)所有灰霾存在的區(qū)域，得到所有灰霾區(qū)域。
s103、根據(jù)所述灰霾區(qū)域中的灰霾強(qiáng)度、灰霾區(qū)域面積、灰霾厚度以及灰霾的垂直分布廓線，確定選定的灰霾污染區(qū)域中的灰霾總量。
本發(fā)明實(shí)施例中，上述灰霾區(qū)域中各個立體參數(shù)的計(jì)算過程具體包括：
第一，灰霾強(qiáng)度的計(jì)算方法：上述灰霾的強(qiáng)度可由地面測站的pm2.5數(shù)據(jù)表征；
第二，灰霾區(qū)域面積的計(jì)算方法：在識別得到灰霾區(qū)域后，對灰霾區(qū)域中的灰霾像元進(jìn)行投影轉(zhuǎn)換處理，并根據(jù)投影轉(zhuǎn)換處理結(jié)果計(jì)算上述灰霾區(qū)域面積。
第三，灰霾厚度的計(jì)算方法：在識別得到灰霾區(qū)域后，確定灰霾區(qū)域中的灰霾邊緣，并獲取灰霾邊緣的邊緣灰霾像元，根據(jù)dem(digitalelevationmodel，數(shù)字高程模型)對邊緣灰霾像元進(jìn)行匹配處理，計(jì)算灰霾邊緣對應(yīng)的經(jīng)緯度以及灰霾在對應(yīng)經(jīng)緯度處的高度，通過計(jì)算得到的上述高度數(shù)據(jù)定量表征灰霾的空間特征；上述高度數(shù)據(jù)即灰霾厚度。
第四，灰霾的垂直分布廓線的計(jì)算方法：在識別得到灰霾區(qū)域后，基于激光雷達(dá)測得的灰霾的消光系數(shù)廓線(即氣溶膠消光系數(shù)廓線廓線)，結(jié)合地面和氣象資料(即再分析模式氣象資料)，計(jì)算地面監(jiān)測灰霾的質(zhì)量濃度廓線，即灰霾(pm2.5質(zhì)量濃度)的垂直分布函數(shù)f(x)，x為高度，單位m，并用計(jì)算得到的f(x)除以最低一層(即地面)的pm2.5的質(zhì)量濃度，獲得灰霾質(zhì)量濃度的歸一化廓線p(x)；其中，p(x)為無量綱量，x為高度，單位m。
然后根據(jù)得到的上述灰霾強(qiáng)度、灰霾區(qū)域面積、灰霾厚度以及灰霾的垂直分布廓線，確定選定的灰霾污染區(qū)域中的灰霾總量。具體確定方法包括：選定的灰霾污染區(qū)域?yàn)樾^(qū)域，對于上述小區(qū)域的選定區(qū)域，獲取該選定區(qū)域中一臺激光雷達(dá)得到灰霾的歸一化廓線p0(x)，利用p0(x)在灰霾高度h以下的激光雷達(dá)的歸一化灰霾廓線，得到的結(jié)果即表示為選定區(qū)域內(nèi)灰霾分布，然后，根據(jù)選定區(qū)域內(nèi)灰霾分布對選定區(qū)域中灰霾的質(zhì)量濃度進(jìn)行水平和垂直積分，得到灰霾總量。
本發(fā)明實(shí)施例提供的一種大氣中灰霾總量的遙感測算方法，與傳統(tǒng)地面站點(diǎn)監(jiān)測灰霾技術(shù)難以監(jiān)測區(qū)域性污染的范圍、變化過程、垂直特性等特征的局限性相比，其能夠根據(jù)衛(wèi)星的不同波段對應(yīng)的被測目標(biāo)識別判據(jù)，實(shí)時(shí)識別選定的灰霾污染區(qū)域中的灰霾區(qū)域并監(jiān)測該灰霾區(qū)域中的灰霾總量，實(shí)現(xiàn)了灰霾污染層垂直空間的大氣探測、霾污染整層的探測以及霾污染空間分布監(jiān)測，能夠監(jiān)測頻發(fā)的區(qū)域性污染且監(jiān)測結(jié)果準(zhǔn)確度較高。
進(jìn)一步的，參考圖2，本發(fā)明實(shí)施例中，根據(jù)衛(wèi)星的不同波段對應(yīng)的被測目標(biāo)識別判據(jù)，識別所述衛(wèi)星觀測圖像中的灰霾區(qū)域之前，首先獲取該衛(wèi)星的不同波段對應(yīng)的被測目標(biāo)識別判據(jù)，具體獲取方法，包括：
s201、統(tǒng)計(jì)衛(wèi)星以各個波段獲取的所述衛(wèi)星觀測圖像，組建觀測圖像樣本集。
具體的，針對研究區(qū)域?qū)?yīng)的一個或者多個衛(wèi)星，獲取衛(wèi)星各個波段采集的歷史數(shù)據(jù)，統(tǒng)計(jì)這些歷史數(shù)據(jù)(即預(yù)設(shè)時(shí)間段內(nèi)的監(jiān)測區(qū)域的衛(wèi)星觀測圖像)波段像元值，組建觀測圖像樣本集，以便根據(jù)得到的觀測圖像樣本集進(jìn)行訓(xùn)練，得到衛(wèi)星不同波段對應(yīng)的被測目標(biāo)識別判據(jù)。
本發(fā)明實(shí)施例中，衛(wèi)星主要通過可見光波段和紅外光波段采集的歷史數(shù)據(jù)。
s202、根據(jù)不同高度層和地表覆蓋類型將所述觀測圖像樣本集進(jìn)行分類，得到多個樣本區(qū)。
具體的，不同高度層通常用高程數(shù)據(jù)表示，結(jié)合高程數(shù)據(jù)的不同高度層和地表覆蓋類型將所述觀測圖像樣本集進(jìn)行分類，得到多個樣本區(qū)，從這多個樣本區(qū)中選擇一個或者多個目標(biāo)樣本區(qū)，以便根據(jù)選擇的目標(biāo)樣本區(qū)中的歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行訓(xùn)練識別，得到衛(wèi)星不同波段對應(yīng)的被測目標(biāo)識別判據(jù)。
s203、從多個所述樣本區(qū)中選擇目標(biāo)樣本區(qū)，并分別對所述目標(biāo)樣本區(qū)中的被測目標(biāo)進(jìn)行識別和統(tǒng)計(jì)，得到對應(yīng)于所述衛(wèi)星的各個波段的被測目標(biāo)識別判據(jù)。
具體的，在選擇了一個或者多個目標(biāo)樣本區(qū)后，獲取目標(biāo)樣本區(qū)中的歷史數(shù)據(jù)(即衛(wèi)星觀測圖像)，然后對這些衛(wèi)星觀測圖像中的被測目標(biāo)(如灰霾、云、晴空、亮地表和雪等)進(jìn)行識別和區(qū)分，以排除云、晴空、亮地表和雪對灰霾的干擾，并訓(xùn)練得到對應(yīng)于衛(wèi)星各個波段的各個被測目標(biāo)的識別判據(jù)。
本發(fā)明實(shí)施例中，衛(wèi)星主要通過可見光波段和紅外光波段采集的歷史數(shù)據(jù)，其中，在可見光波段中，不同被測目標(biāo)對應(yīng)的反射率不同，在紅外光波段中，不同被測目標(biāo)對應(yīng)的亮溫不同，并根據(jù)反射率和亮溫兩個參數(shù)最終計(jì)算得到分別對應(yīng)于可見光波段和紅外光波段的被測目標(biāo)識別判據(jù)；該被測目標(biāo)識別數(shù)據(jù)至少包括：灰霾識別判據(jù)、云識別判據(jù)、晴空識別判據(jù)、亮地表識別判據(jù)和雪識別判據(jù)。
進(jìn)一步的，參考圖3，本發(fā)明實(shí)施例中，步驟102中，根據(jù)衛(wèi)星的不同波段對應(yīng)的被測目標(biāo)識別判據(jù)，識別所述衛(wèi)星觀測圖像中的灰霾區(qū)域，包括：
s1021、根據(jù)衛(wèi)星的不同波段對應(yīng)的各個被測目標(biāo)識別判據(jù)，識別所述衛(wèi)星觀測圖像中的各個被測目標(biāo)。
具體的，當(dāng)同一地物(即同一被測目標(biāo))既被識別為灰霾又被識別為非灰霾時(shí)，則該地物最終確定為非灰霾。
s1022、根據(jù)各個被測目標(biāo)的類型，分別對識別得到的各個被測目標(biāo)進(jìn)行標(biāo)識。
s1023、統(tǒng)計(jì)所有的灰霾標(biāo)識，并將所有灰霾標(biāo)識對應(yīng)的區(qū)域作為灰霾區(qū)域。
結(jié)合步驟1021-步驟1023，上述識別判據(jù)至少包括：灰霾識別判據(jù)、云識別判據(jù)、晴空識別判據(jù)、亮地表識別判據(jù)和雪識別判據(jù)；
具體的，基于上述各個被測目標(biāo)識別判據(jù)，首先用灰霾識別判據(jù)初步識別灰霾的范圍，并將識別的灰霾區(qū)域標(biāo)識為1；用云識別判據(jù)識別云，并將識別的云區(qū)域標(biāo)識為2；用雪識別判據(jù)識別雪，并將識別的雪區(qū)域標(biāo)識為3；然后，用亮地表識別判據(jù)識別亮象元地表，并將識別的亮象元地表區(qū)域設(shè)為0，去除灰霾誤識別的亮地表地區(qū)。在對衛(wèi)星觀測圖像進(jìn)行識別以后，統(tǒng)計(jì)標(biāo)識為1的所有區(qū)域，作為灰霾區(qū)域。
當(dāng)所述衛(wèi)星觀測圖像中任一區(qū)域中的被測目標(biāo)滿足所述灰霾識別判據(jù)時(shí)，確定當(dāng)前區(qū)域的被測目標(biāo)為灰霾；所述灰霾識別判據(jù)至少包括以下條件：r0.47大于thr1以及(r0.64-r2.25)/(r0.64+r2.25)大于thr2小于thr3且r2.25大于thr4和bt11大于275且dem大于1200或igbp等于16或7或10；其中，r0.47、r0.64、r2.25分別表示所述衛(wèi)星觀測圖像在可見光波段1、可見光波段3和可見光波段6的反射率；bt11表示所述衛(wèi)星觀測圖像在紅外光波段14的亮溫；thr1、thr2、thr3、thr4為對應(yīng)判據(jù)的閾值，依據(jù)季節(jié)不同具體閾值不同；dem為高程數(shù)據(jù)；igbp為地表覆蓋類型數(shù)據(jù)。
當(dāng)所述衛(wèi)星觀測圖像滿足云識別判據(jù)時(shí)，判定所述衛(wèi)星觀測圖像中匹配區(qū)域的被測目標(biāo)為云；云的識別包括以下判據(jù)：
1)r0.47在3*3窗口的絕對標(biāo)準(zhǔn)差(標(biāo)準(zhǔn)差*平均反射率/
2)r0.47大于thrc3，該判據(jù)識別厚云。
3)r0.87-r0.64大于thrc5且小于thrc6或小于thrc7，該判據(jù)識別厚云和水體。
4)r0.87/r0.64大于thrc4，進(jìn)一步識別云。
5)bt3.9-bt10.4大于thrc9，該判據(jù)識別低云薄云和小塊積云。
6)bt11-bt13.3小于thrc11，該判據(jù)識別云邊緣。
7)bt13.3小于thrc9，該判據(jù)識別高云及云邊緣。
其中，r0.47、r0.64、r0.87分別表示衛(wèi)星觀測圖像在可見光波段1、可見光波段3和可見光波段4的反射率；bt3.9、bt10.4、bt11、bt13.3、分別表示衛(wèi)星的紅外光波段7、紅外光波段13、紅外光波段14和紅外光波段16的亮溫；thrc為云識別對應(yīng)判據(jù)的閾值.當(dāng)所述衛(wèi)星觀測圖像滿足亮地表識別判據(jù)時(shí)，判定所述衛(wèi)星觀測圖像中匹配區(qū)域的被測目標(biāo)為亮地表；亮地表的識別包括以下判據(jù)：
1)(r0.64-r2.25)/(r0.64+r2.25)小于thrb1，同時(shí)r2.25大于thrb2。
2)當(dāng)像元植被占主導(dǎo)，則(r0.64-r2.25)/(r0.64+r2.25)大于thrb3。
其中，r1.6、r2.25分別表示衛(wèi)星觀測圖像在可見光波段5、可見光波段6的反射率；thrb為云識別對應(yīng)判據(jù)的閾值，根據(jù)季節(jié)不同而不同，如不同季節(jié)對應(yīng)有不同值的thrb1和thrb2。
當(dāng)所述衛(wèi)星觀測圖像滿足雪識別判據(jù)時(shí)，判定所述衛(wèi)星觀測圖像中匹配區(qū)域的被測目標(biāo)為雪；本發(fā)明實(shí)施例中，雪識別判據(jù)為r0.51-r0.64大于0.4；其中，r0.51、r0.64表示衛(wèi)星觀測圖像在可見光波段2、可見光波段3的反射率。
具體的，將衛(wèi)星觀測圖像中各個可見光波段和各個紅外光波段的反射率和亮溫分別與被測目標(biāo)識別判據(jù)(具體包括：灰霾識別判據(jù)、云識別判據(jù)、晴空識別判據(jù)、亮地表識別判據(jù)和雪識別判據(jù))中反射率和亮溫條件進(jìn)行比較，識別衛(wèi)星觀測圖像包括的各個區(qū)域的被測目標(biāo)信息。
進(jìn)一步的，本發(fā)明實(shí)施例提供的大氣中灰霾總量的遙感測算方法，步驟1021，根據(jù)衛(wèi)星的不同波段對應(yīng)的各個被測目標(biāo)識別判據(jù)，識別所述衛(wèi)星觀測圖像中的各個被測目標(biāo)，包括：
1021a、分別根據(jù)衛(wèi)星的每一個波段對應(yīng)的被測目標(biāo)識別判據(jù)對衛(wèi)星觀測圖像進(jìn)行識別。
1021b、當(dāng)根據(jù)所述被測目標(biāo)識別判據(jù)得到的被測目標(biāo)識別結(jié)果僅包括灰霾結(jié)果或者僅包括非灰霾結(jié)果時(shí)，確定所述被測目標(biāo)為灰霾或者非灰霾。
1021c、當(dāng)根據(jù)所述被測目標(biāo)識別判據(jù)得到的被測目標(biāo)識別結(jié)果包括灰霾結(jié)果和至少另一種非灰霾結(jié)果時(shí)，確定所述被測目標(biāo)為非灰霾。
具體的，本發(fā)明實(shí)施例中，云識別判據(jù)的優(yōu)先級高于灰霾識別判據(jù)，雪識別判據(jù)的優(yōu)先級高于灰霾識別判據(jù)，亮地表識別判據(jù)的優(yōu)先級高于灰霾識別判據(jù)，即當(dāng)衛(wèi)星觀測圖像中的某個區(qū)域部分既被識別為灰霾，又被識別為云或者雪或者亮地表，則最終確定該區(qū)域部分為云或者雪或者亮地表，而非灰霾。
進(jìn)一步的，參考圖4，本發(fā)明實(shí)施例中，大氣中灰霾總量的遙感測算方法，灰霾區(qū)域面積的確定方法，包括：
s301、提取所述灰霾區(qū)域中的灰霾像元。
s302、對所述灰霾像元進(jìn)行投影轉(zhuǎn)換處理，得到帶有投影信息的灰霾矢量數(shù)據(jù)。
s303、根據(jù)所述帶有投影信息的灰霾矢量數(shù)據(jù)，計(jì)算所述灰霾區(qū)域面積。
結(jié)合步驟301-步驟303，具體的，在上述步驟中，本發(fā)明實(shí)施例將所有標(biāo)識1的區(qū)域作為灰霾區(qū)域，然后取出標(biāo)識為1的灰霾區(qū)域，本步驟中獲取灰霾區(qū)域中的所有像元，將取出的所有像元轉(zhuǎn)換為shapefile文件，然后將shapefile文件的投影信息設(shè)置為適合中國的albert等積投影，最后使用arcgis軟件計(jì)算shapefile文件的面積，得到灰霾區(qū)域面積s。
進(jìn)一步的，參考圖5，本發(fā)明實(shí)施例中，大氣中灰霾總量的遙感測算方法中，灰霾厚度的確定方法，包括：
s401、提取所述灰霾區(qū)域中灰霾邊緣的邊緣灰霾像元。
s402、判斷所述邊緣灰霾像元所在的海拔高度是否大于平原區(qū)對應(yīng)的海拔高度。
s403、若是，將所述邊緣灰霾像元與數(shù)字高程模型dem數(shù)據(jù)進(jìn)行匹配，得到所述灰霾邊緣對應(yīng)的經(jīng)緯度和dem數(shù)值；所述dem數(shù)值即所述灰霾厚度。
結(jié)合步驟401-步驟403，本發(fā)明實(shí)施例中，基于地形(如華北區(qū)域的燕山、太行山以及山東的魯中山地)對測算灰霾厚度的方法進(jìn)行闡述：將大氣假設(shè)為在某一范圍內(nèi)是均質(zhì)的，基于上述步驟中識別的灰霾區(qū)域，從該灰霾區(qū)域中確定灰霾邊緣，并提取灰霾邊緣的像元，然后對灰霾邊緣的像元進(jìn)行逐像元進(jìn)行高度判別，如果判斷像元處于平原區(qū)，則忽略；如果判斷像元處于山區(qū)則進(jìn)行如下操作，具體包括：將灰霾邊緣的像元與dem數(shù)據(jù)進(jìn)行匹配，得到灰霾邊緣對應(yīng)的經(jīng)緯度以及dem數(shù)值；其中，上述dem數(shù)值為灰霾在對應(yīng)經(jīng)緯度處的高度(即灰霾厚度)；基于上述均質(zhì)性假設(shè)，可以將灰霾在對應(yīng)經(jīng)緯度處的高度近似表征一定地區(qū)范圍內(nèi)灰霾的高度h，定量表征灰霾的空間特征。
進(jìn)一步的，參考圖6，本發(fā)明實(shí)施例中，所述灰霾的垂直分布廓線的計(jì)算方法，包括：
s501、獲取激光雷達(dá)采集的灰霾的消光系數(shù)廓線以及再分析模式氣象資料；所述再分析模式氣象資料包括：風(fēng)場數(shù)據(jù)和濕度數(shù)據(jù)。
本發(fā)明實(shí)施例中，獲取激光雷達(dá)站點(diǎn)經(jīng)緯度對應(yīng)位置的預(yù)設(shè)高度層內(nèi)的顆粒污染物的消光系數(shù)；其中，上述預(yù)設(shè)高度層如1000hpa-700hpa，對應(yīng)為海平面起0m-3000m左右的高度，該高度層可以認(rèn)為是邊界層高度，一般污染物都集中在這一層內(nèi)。
上述模式模擬的再分析氣象場資料(即再分析模式氣象資料)，是經(jīng)過實(shí)際觀察氣象資料訂正后的氣象場數(shù)據(jù)，比預(yù)報(bào)場資料具有更高的可靠性，目前在國際上已成為可被直接應(yīng)用的氣象數(shù)據(jù)資源。再分析場資料(即再分析模式氣象資料)不但可以提供逐高度層的風(fēng)場數(shù)據(jù)，而且同樣能夠獲取逐高度層的相對濕度數(shù)據(jù)，風(fēng)場數(shù)據(jù)和相對濕度數(shù)據(jù)都具有較高的精度，中尺度模式輸出數(shù)據(jù)(如wrf、mm5模式)的空間分辨率高達(dá)5km﹡5km，完全可以滿足對風(fēng)場和濕度場數(shù)據(jù)的精度需求和空間需求。且再分析場數(shù)據(jù)為模式模擬同化獲得，獲取相對簡單，成本非常低廉。
s502、根據(jù)所述再分析模式氣象資料中的濕度數(shù)據(jù)對所述消光系數(shù)廓線進(jìn)行濕度訂正，得到干氣溶膠消光系數(shù)廓線。
由于自然情況下，氣溶膠粒子吸收了環(huán)境空氣中的水分，發(fā)生吸濕增長。激光雷達(dá)測得環(huán)境空氣中氣溶膠粒子的消光系數(shù)即為濕粒子的消光系數(shù)，而地面觀測的顆粒污染物的質(zhì)量濃度則為干燥后的干粒子(即干氣溶膠粒子)的質(zhì)量濃度，所以需要根據(jù)再分析模式氣象資料中的濕度數(shù)據(jù)對激光雷達(dá)測得的消光系數(shù)進(jìn)行濕度訂正，以獲得干氣溶膠消光系數(shù)。
s503、根據(jù)所述干氣溶膠消光系數(shù)廓線以及所述干氣溶膠消光系數(shù)廓線與地面監(jiān)測灰霾的統(tǒng)計(jì)模型關(guān)系，計(jì)算所述地面監(jiān)測灰霾的質(zhì)量濃度廓線；所述灰霾的質(zhì)量濃度廓線通過pm2.5進(jìn)行表征。
具體的，要想計(jì)算激光雷達(dá)輸送通量，首先需要建立干氣溶膠消光系數(shù)kex_d與對應(yīng)時(shí)刻的觀測的pm的折算關(guān)系，然后根據(jù)上述折算關(guān)系和干氣溶膠消光系數(shù)計(jì)算顆粒物垂直分布廓線，其中，該顆粒物垂直分布廓線中包括整層的顆粒物的質(zhì)量濃度pm。
s504、根據(jù)不同高度的顆粒物特征、氣象因素以及所述地面監(jiān)測灰霾的質(zhì)量濃度廓線，計(jì)算所述灰霾質(zhì)量濃度的歸一化廓線；其中，所述顆粒物特征至少包括：顆粒物組分和粒徑大小。
具體的，地面監(jiān)測灰霾的質(zhì)量濃度除以最低一層(即地面)的灰霾的質(zhì)量濃度，獲得灰霾質(zhì)量濃度的歸一化廓線。
結(jié)合步驟501-步驟504，基于激光雷達(dá)測得的氣溶膠消光系數(shù)廓線，結(jié)合地面和氣象資料，計(jì)算獲取灰霾(pm2.5質(zhì)量濃度)的垂直分布函數(shù)f(x)，利用得到的f(x)除以最低一層(地面)的pm2.5的質(zhì)量濃度，獲得灰霾的歸一化廓線p(x)；上述p(x)為無量綱量，其中，x為高度，單位m。
具體的，上述p(x)為一組不同高度上的pm2.5質(zhì)量濃度歸一化系數(shù)數(shù)組，代表不同高度層的灰霾濃度相對于地面灰霾濃度的倍數(shù)?；诖髿饩|(zhì)性假設(shè)，認(rèn)為在此激光雷達(dá)探測的灰霾廓線p0，代表一定范圍內(nèi)灰霾的垂直分布。對于小區(qū)域，可以用一臺激光雷達(dá)數(shù)據(jù)代表灰霾廓線；對于大范圍區(qū)域，可以增加激光雷達(dá)數(shù)量，以獲取更大的代表性，每個雷達(dá)的灰霾廓線為pi，i為任意一臺雷達(dá)。大區(qū)域雷達(dá)的布點(diǎn)可結(jié)合氣象場和污染特征，進(jìn)行有選擇布點(diǎn)。
進(jìn)一步的，參考圖7，本發(fā)明實(shí)施例提供的大氣中灰霾總量的遙感測算方法中，步驟103中，根據(jù)所述灰霾區(qū)域中的灰霾強(qiáng)度、灰霾區(qū)域面積、灰霾厚度以及灰霾的垂直分布廓線，確定選定的灰霾污染區(qū)域中的灰霾總量，包括：
s1041、根據(jù)所述灰霾區(qū)域面積對所述地面監(jiān)測灰霾的質(zhì)量濃度進(jìn)行插值計(jì)算，得到選定的灰霾污染區(qū)域中灰霾的質(zhì)量濃度。
s1042、根據(jù)所述灰霾質(zhì)量濃度的歸一化廓線，對選定的灰霾污染區(qū)域中所述灰霾的質(zhì)量濃度進(jìn)行水平積分和垂直積分，得到選定的灰霾污染區(qū)域中的灰霾總量。
結(jié)合步驟1041-步驟1042，灰霾的強(qiáng)度由地面測站的pm2.5數(shù)據(jù)表征，灰霾范圍和面積由衛(wèi)星提供，可將灰霾范圍內(nèi)測站的pm2.5進(jìn)行空間插值，獲取區(qū)域灰霾的質(zhì)量濃度pmi，單位μg/m3。對于小區(qū)域，利用一臺激光雷達(dá)的灰霾廓線p0(x)，截取灰霾高度h以下的激光雷達(dá)的灰霾廓線，認(rèn)為小區(qū)域內(nèi)灰霾分布都如廓線所示，通過下述公式對灰霾質(zhì)量濃度進(jìn)行水平積分和垂直積分，得到灰霾總量：
本發(fā)明實(shí)施例提供一種大氣中灰霾總量的遙感測算方法，與傳統(tǒng)地面站點(diǎn)監(jiān)測灰霾技術(shù)難以監(jiān)測區(qū)域性污染的范圍、變化過程、垂直特性等特征的局限性相比，其能夠根據(jù)衛(wèi)星的不同波段對應(yīng)的被測目標(biāo)識別判據(jù)，實(shí)時(shí)識別選定的灰霾污染區(qū)域中的灰霾區(qū)域并監(jiān)測該灰霾區(qū)域中的灰霾總量，實(shí)現(xiàn)了灰霾污染層垂直空間的大氣探測、霾污染整層的探測以及霾污染空間分布監(jiān)測，能夠監(jiān)測頻發(fā)的區(qū)域性污染且監(jiān)測結(jié)果準(zhǔn)確度較高。
本發(fā)明實(shí)施例還提供了一種大氣中灰霾總量的遙感測算裝置，所述裝置用于執(zhí)行上述大氣中灰霾總量的遙感測算方法，參考圖8，所述裝置具體包括：
獲取模塊11，用于獲取選定的灰霾污染區(qū)域的衛(wèi)星觀測圖像；
識別模塊12，用于根據(jù)衛(wèi)星的不同波段對應(yīng)的被測目標(biāo)識別判據(jù)，識別所述衛(wèi)星觀測圖像中的灰霾區(qū)域；所述被測目標(biāo)識別判據(jù)至少包括灰霾識別判據(jù)；
第一確定模塊13，用于根據(jù)所述灰霾區(qū)域中的灰霾強(qiáng)度、灰霾區(qū)域面積、灰霾厚度以及灰霾的垂直分布廓線，確定選定的灰霾污染區(qū)域中的灰霾總量。
進(jìn)一步的，本發(fā)明實(shí)施例提供的大氣中灰霾總量的遙感測算裝置，參考圖9，還包括：
統(tǒng)計(jì)模塊15，用于統(tǒng)計(jì)衛(wèi)星各個波段獲取的衛(wèi)星觀測圖像，組建觀測圖像樣本集；
分類模塊16，用于根據(jù)不同高度層和地表覆蓋類型將所述觀測圖像樣本集進(jìn)行分類，得到多個樣本區(qū)；
識別統(tǒng)計(jì)模塊17，用于從多個所述樣本區(qū)中選擇目標(biāo)樣本區(qū)，并分別對所述目標(biāo)樣本區(qū)中的被測目標(biāo)進(jìn)行識別和統(tǒng)計(jì)，得到對應(yīng)于所述衛(wèi)星的各個波段的被測目標(biāo)識別判據(jù)。
進(jìn)一步的，本發(fā)明實(shí)施例提供的大氣中灰霾總量的遙感測算裝置，識別模塊12，包括：
識別單元，用于根據(jù)衛(wèi)星的不同波段對應(yīng)的各個被測目標(biāo)識別判據(jù)，識別所述衛(wèi)星觀測圖像中的各個被測目標(biāo)；
標(biāo)識單元，用于根據(jù)各個被測目標(biāo)的類型，分別對識別得到的各個被測目標(biāo)進(jìn)行標(biāo)識；
統(tǒng)計(jì)單元，用于統(tǒng)計(jì)所有的灰霾標(biāo)識，并將所有灰霾標(biāo)識對應(yīng)的區(qū)域作為灰霾區(qū)域。
進(jìn)一步的，本發(fā)明實(shí)施例提供的大氣中灰霾總量的遙感測算裝置，識別單元具體用于根據(jù)衛(wèi)星的每一個波段對應(yīng)的被測目標(biāo)識別判據(jù)對衛(wèi)星觀測圖像進(jìn)行識別；當(dāng)根據(jù)所述被測目標(biāo)識別判據(jù)得到的被測目標(biāo)識別結(jié)果僅包括灰霾結(jié)果或者僅包括非灰霾結(jié)果時(shí)，確定所述被測目標(biāo)為灰霾或者非灰霾；當(dāng)根據(jù)所述被測目標(biāo)識別判據(jù)得到的被測目標(biāo)識別結(jié)果包括灰霾結(jié)果和至少另一種非灰霾結(jié)果時(shí)，確定所述被測目標(biāo)為非灰霾。
進(jìn)一步的，本發(fā)明實(shí)施例提供的大氣中灰霾總量的遙感測算裝置，還包括：
第一提取單元，用于提取所述灰霾區(qū)域中的灰霾像元；
投影轉(zhuǎn)換處理單元，用于對所述灰霾像元進(jìn)行投影轉(zhuǎn)換處理，得到帶有投影信息的灰霾矢量數(shù)據(jù)；
第一計(jì)算單元，用于根據(jù)所述帶有投影信息的灰霾矢量數(shù)據(jù)，計(jì)算所述灰霾區(qū)域面積。
進(jìn)一步的，本發(fā)明實(shí)施例提供的大氣中灰霾總量的遙感測算裝置，還包括：
第二提取單元，用于提取所述灰霾區(qū)域中灰霾邊緣的邊緣灰霾像元；
判斷單元，用于判斷所述邊緣灰霾像元所在的海拔高度是否大于平原區(qū)對應(yīng)的海拔高度，并是的條件下，將所述邊緣灰霾像元與數(shù)字高程模型dem數(shù)據(jù)進(jìn)行匹配，得到所述灰霾邊緣對應(yīng)的經(jīng)緯度和dem數(shù)值；所述dem數(shù)值即所述灰霾厚度。
進(jìn)一步的，本發(fā)明實(shí)施例提供的大氣中灰霾總量的遙感測算裝置，還包括：
第一獲取單元，用于獲取激光雷達(dá)采集的灰霾的消光系數(shù)廓線以及再分析模式氣象資料；所述再分析模式氣象資料包括：風(fēng)場數(shù)據(jù)和濕度數(shù)據(jù)；
濕度訂正單元，用于根據(jù)所述再分析模式氣象資料中的濕度數(shù)據(jù)對所述消光系數(shù)廓線進(jìn)行濕度訂正，得到干氣溶膠消光系數(shù)廓線；
第二計(jì)算單元，用于根據(jù)所述干氣溶膠消光系數(shù)廓線以及所述干氣溶膠消光系數(shù)廓線與地面監(jiān)測灰霾的統(tǒng)計(jì)模型關(guān)系，計(jì)算所述地面監(jiān)測灰霾的質(zhì)量濃度廓線；所述灰霾的質(zhì)量濃度廓線通過pm2.5進(jìn)行表征；
第三計(jì)算單元，用于根據(jù)不同高度的顆粒物特征、氣象因素以及所述地面監(jiān)測灰霾的質(zhì)量濃度廓線，計(jì)算所述灰霾質(zhì)量濃度的歸一化廓線；其中，所述顆粒物特征至少包括：顆粒物組分和粒徑大小。
進(jìn)一步的，本發(fā)明實(shí)施例提供的大氣中灰霾總量的遙感測算裝置中，第一確定模塊13，包括：
插值計(jì)算單元，用于根據(jù)所述灰霾區(qū)域面積對所述地面監(jiān)測灰霾的質(zhì)量濃度進(jìn)行插值計(jì)算，得到選定的灰霾污染區(qū)域中灰霾的質(zhì)量濃度；
積分計(jì)算單元，用于根據(jù)所述灰霾質(zhì)量濃度的歸一化廓線，對選定的灰霾污染區(qū)域中所述灰霾的質(zhì)量濃度進(jìn)行水平積分和垂直積分，得到選定的灰霾污染區(qū)域中的灰霾總量。
進(jìn)一步的，本發(fā)明實(shí)施例提供的大氣中灰霾總量的遙感測算裝置中，
識別單元具體用于，在所述衛(wèi)星觀測圖像中任一區(qū)域中的被測目標(biāo)滿足所述灰霾識別判據(jù)時(shí)，確定當(dāng)前區(qū)域的被測目標(biāo)為灰霾；所述灰霾識別判據(jù)至少包括以下條件：r0.47大于thr1以及(r0.64-r2.25)/(r0.64+r2.25)大于thr2小于thr3且r2.25大于thr4和bt11大于275且dem大于1200或igbp等于16或7或10；其中，r0.47、r0.64、r2.25分別表示所述衛(wèi)星觀測圖像在可見光波段1、可見光波段3和可見光波段6的反射率；bt11表示所述衛(wèi)星觀測圖像在紅外光波段14的亮溫；thr1、thr2、thr3、thr4為對應(yīng)判據(jù)的閾值，依據(jù)季節(jié)不同具體閾值不同；dem為高程數(shù)據(jù)；igbp為地表覆蓋類型數(shù)據(jù)。
本發(fā)明實(shí)施例提供的一種大氣中灰霾總量的遙感測算方法，與現(xiàn)有技術(shù)中的傳統(tǒng)地面站點(diǎn)監(jiān)測灰霾的方法監(jiān)測準(zhǔn)確度較差且很難監(jiān)測頻發(fā)的區(qū)域性污染相比，其能夠根據(jù)衛(wèi)星的不同波段對應(yīng)的被測目標(biāo)識別判據(jù)，實(shí)時(shí)識別選定的灰霾污染區(qū)域中的灰霾區(qū)域并監(jiān)測該灰霾區(qū)域中的灰霾總量，實(shí)現(xiàn)了灰霾污染層垂直空間的大氣探測、霾污染整層的探測以及霾污染空間分布監(jiān)測，能夠監(jiān)測頻發(fā)的區(qū)域性污染且監(jiān)測結(jié)果準(zhǔn)確度較高。
本發(fā)明實(shí)施例所提供的一種大氣中灰霾總量的遙感測算的裝置可以為設(shè)備上的特定硬件或者安裝于設(shè)備上的軟件或固件等。本發(fā)明實(shí)施例所提供的裝置，其實(shí)現(xiàn)原理及產(chǎn)生的技術(shù)效果和前述方法實(shí)施例相同，為簡要描述，裝置實(shí)施例部分未提及之處，可參考前述方法實(shí)施例中相應(yīng)內(nèi)容。所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員可以清楚地了解到，為描述的方便和簡潔，前述描述的系統(tǒng)、裝置和單元的具體工作過程，均可以參考上述方法實(shí)施例中的對應(yīng)過程，在此不再贅述。
在本發(fā)明所提供的實(shí)施例中，應(yīng)該理解到，所揭露裝置和方法，可以通過其它的方式實(shí)現(xiàn)。以上所描述的裝置實(shí)施例僅僅是示意性的，例如，所述單元的劃分，僅僅為一種邏輯功能劃分，實(shí)際實(shí)現(xiàn)時(shí)可以有另外的劃分方式，又例如，多個單元或組件可以結(jié)合或者可以集成到另一個系統(tǒng)，或一些特征可以忽略，或不執(zhí)行。另一點(diǎn)，所顯示或討論的相互之間的耦合或直接耦合或通信連接可以是通過一些通信接口，裝置或單元的間接耦合或通信連接，可以是電性，機(jī)械或其它的形式。
所述作為分離部件說明的單元可以是或者也可以不是物理上分開的，作為單元顯示的部件可以是或者也可以不是物理單元，即可以位于一個地方，或者也可以分布到多個網(wǎng)絡(luò)單元上?？梢愿鶕?jù)實(shí)際的需要選擇其中的部分或者全部單元來實(shí)現(xiàn)本實(shí)施例方案的目的。
另外，在本發(fā)明提供的實(shí)施例中的各功能單元可以集成在一個處理單元中，也可以是各個單元單獨(dú)物理存在，也可以兩個或兩個以上單元集成在一個單元中。
所述功能如果以軟件功能單元的形式實(shí)現(xiàn)并作為獨(dú)立的產(chǎn)品銷售或使用時(shí)，可以存儲在一個計(jì)算機(jī)可讀取存儲介質(zhì)中。基于這樣的理解，本發(fā)明的技術(shù)方案本質(zhì)上或者說對現(xiàn)有技術(shù)做出貢獻(xiàn)的部分或者該技術(shù)方案的部分可以以軟件產(chǎn)品的形式體現(xiàn)出來，該計(jì)算機(jī)軟件產(chǎn)品存儲在一個存儲介質(zhì)中，包括若干指令用以使得一臺計(jì)算機(jī)設(shè)備(可以是個人計(jì)算機(jī)，服務(wù)器，或者網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等)執(zhí)行本發(fā)明各個實(shí)施例所述方法的全部或部分步驟。而前述的存儲介質(zhì)包括：u盤、移動硬盤、只讀存儲器(rom，read-onlymemory)、隨機(jī)存取存儲器(ram，randomaccessmemory)、磁碟或者光盤等各種可以存儲程序代碼的介質(zhì)。
應(yīng)注意到：相似的標(biāo)號和字母在下面的附圖中表示類似項(xiàng)，因此，一旦某一項(xiàng)在一個附圖中被定義，則在隨后的附圖中不需要對其進(jìn)行進(jìn)一步定義和解釋，此外，術(shù)語“第一”、“第二”、“第三”等僅用于區(qū)分描述，而不能理解為指示或暗示相對重要性。
最后應(yīng)說明的是：以上所述實(shí)施例，僅為本發(fā)明的具體實(shí)施方式，用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對其限制，本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，盡管參照前述實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解：任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，其依然可以對前述實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改或可輕易想到變化，或者對其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而這些修改、變化或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明實(shí)施例技術(shù)方案的精神和范圍。都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)以所述權(quán)利要求的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。
- 還沒有人留言評論。精彩留言會獲得點(diǎn)贊！