基于风云2号静止卫星数据的白天海雾监测算法研究

发布时间：2017-12-10 23:21

  本文关键词：基于风云2号静止卫星数据的白天海雾监测算法研究

  更多相关文章： 卫星遥感 海雾 光谱特性 动态阈值 云雾分离

【摘要】：海雾使得海上和沿海地区的能见度降低,对航海、海上渔业生产、沿岸人们的生活以及军事行动造成不利影响,是引发多种事故的重要原因。由于海上观测站点稀少,传统监测手段无法对海雾进行实时和大范围监测,而卫星遥感技术以其实时、动态、覆盖范围广、信息源可靠的特点弥补了传统观测方法的不足,能够对海雾进行实时、大范围的识别监测,特别是静止卫星具有时间分辨率较高的优点,能够对海雾进行连续性观测。本文利用风云2号静止卫星的数据,通过分析云、雾和下垫面的光谱辐射特性,构建白天海雾检测算法,实现了中国附近海域白天海雾的自动监测,并采用实测数据和极轨卫星FY-3B的雾产品数据分别对检测结果进行精度验证。得到了以下主要结论:1.云雾和海面在可见光波段的反射率差异较大,通常情况下,云雾的反射率明显高于海面的反射率,因此,可见光波段的反射率可用于区分云雾区和海面。由于中高云所处的高度高于低层云雾,导致中高云在长波红外波段的亮温低于低层云雾,据此可以分离中高云和低层云雾。在中红外波段,云雾的反射率大小主要由其中小水滴或小冰晶的粒子大小决定,粒子半径减小,云雾的反射率增大,一般情况下,海雾的粒子半径最小,反射率最大,该光谱特性可用于低云和海雾的分离。2.改进了Alan等提出的用于云检测的动态阈值法。在保证拟合优度R2相对最优的条件下,自动确定直方图的平滑间距和最小二乘法的拟合阶数,对可见光波段反射率的统计直方图进行最小二乘法曲线拟合,使统计数据更加平滑,求得的动态阈值更加精确,而且避免了一些异常数据造成的误差,但同时造成运算量增大,处理时间增加。3.根据云、雾、海面的光谱辐射特性和空间纹理特性,提出了一套白天海雾自动监测算法。该算法通过云检测、云顶高度检测、海雾判别指数、薄低云检测和平滑稳定度分析多种方法,逐步完成云雾与海面的分离、中高云与低层云雾的分离、低云与海雾的分离,最终实现海雾的自动识别。然后,分别利用广州热带海洋气象研究所提供的实测数据和国家卫星气象中心发布的极轨卫星FY-3B雾监测业务产品数据对检测结果进行精度验证,结果表明,本文提出的白天海雾检测算法取得了较好的检测结果。最后,对2014年2月26日和2014年4月8日的两次海雾个例分析表明,利用静止卫星的高时间频次数据可较好地实现海雾过程的动态监测。
【学位授予单位】：华南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：P715.7;P714.2

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本文编号：1276292