一种利用卫星观测产品计算云遮挡概率的方法技术

本发明专利技术公开了一种利用卫星观测产品计算云遮挡概率的方法，涉及遥感科学技术领域，基本步骤为：根据研究区两点经纬度信息及起止时间，匹配静止卫星数据并读取两点视距上所有像素点云顶高度、云光学厚度、经纬度信息及长时间序列数据统计的云垂直分布概率；判断两点视距上每个像素点云顶高度是否大于飞行高度；将大于飞行高度的像素点计算平均云光学厚度，赋予权重得到当前飞行高度上的加权云光学厚度，并判断是否大于可见阈值；计算有云天与总天数比值，获得飞行航线上两点之间云遮挡概率。本发明专利技术利用卫星观测产品获得云水平及垂直分布信息，计算飞行航线上两点之间云遮挡概率，具有卫星观测数据客观合理、遮挡概率计算精度高等优点。等优点。等优点。

【技术实现步骤摘要】
一种利用卫星观测产品计算云遮挡概率的方法


[0001]本专利技术涉及遥感科学
，具体涉及一种利用卫星观测产品计算云遮挡概率的方法。

技术介绍

[0002]云的三维时空分布对空基和天基光学、红外传感器的使用有着明显影响，如光学成像时较厚的云有可能完全阻挡光线穿过。云量对于地气系统的辐射收支和大气的平衡具有重要的影响，特别是低纬海区，云量的多寡对于温盐环流、热量交换及海气相互作用都会产生重要影响。尽管随着机载气象设备的越来越先进，航空己成为运输史上第一个超安全系统；然而天气仍然是影响飞行安全、导致航空事故的主要原因。
[0003]地面观测对底层云的探测精度较高，然而对于多层云的观测易受主观判断和天气条件的影响，且因测站局地性强、在全球分布不均匀，无法实现大区域的探测。卫星资料具有覆盖范围广、重复频率高、云参数完备等诸多优点，Himawari
‑
8等新一代静止气象卫星具备高时间分辨率，可以提供近实时的、测区内全覆盖的整层大气水平分布云观测产品，CloudSat卫星可以提供垂直分布云观测产品，对完全基于卫星数据获取云分布的三维信息奠定了数据基础。鉴于此，本专利技术通过联合Himawari
‑
8卫星和CloudSat卫星，提出了一种利用卫星观测产品计算云遮挡概率的方法，为飞行器航线设计及飞行安全提供遥感信息支撑。

技术实现思路

[0004](一)要解决的技术问题
[0005]本专利技术提出了一种利用静止卫星观测产品计算云遮挡概率的方法，该方法充分考虑了云水平和垂直分布信息，通过联合Himawari
‑
8和CloudSat卫星观测产品进行飞行航线上云遮挡概率计算。
[0006](二)技术方案
[0007]本专利技术包含以下步骤：
[0008](1)输入观察点坐标(Px1,Py1)、航线上相同水平面的目标点坐标(Px2,Py2)、飞行高度H，开始日期t1和结束日期t2；
[0009](2)获取Himawari
‑
8和CloudSat卫星数据，所述Himawari
‑
8卫星数据包括水平分布的云顶高度和云光学厚度云产品，所述CloudSat卫星数据包括垂直廓线云产品；
[0010](3)匹配观察点与目标点所对应的Himawari
‑
8卫星固定时间数据和CloudSat卫星季节统计云垂直分布概率数据；
[0011](4)读取两点视距上所有像素点对应的Himawari
‑
8卫星的云顶高度、云光学厚度、经纬度信息和CloudSat卫星长时间序列数据统计的云垂直分布概率数据；
[0012](5)判断两点视距上每个像素点云顶高度是否大于飞行高度H，若大于H则初步判定为有云，否则判定为无云；
[0013](6)将两点视距上云顶高度大于H的像素点计算平均云光学厚度Mean
CLOT
，根据CloudSat卫星获得的云垂直分布概率信息，赋予平均云光学厚度在高度H上的权重ω，得到加权云光学厚度σ
CLOT
；
[0014](7)判定加权云光学厚度σ
CLOT
是否大于可见阈值V
T
，若大于V
T
则最终判定为有云(遮挡)，否则判定为无云；
[0015](8)计算t1日到t2日之间Himawari
‑
8观测到的有云天数与总天数(t2
‑
t1)的比值，得到一段时间内飞行航线上两点之间云遮挡概率。
[0016]进一步，所述的步骤(2)中，仅使用水平和垂直云产品的卫星数据，即可统计某飞行航线上两点之间云遮挡的概率。
[0017]进一步，所述的步骤(6)中，将卫星的整层云光学厚度利用CloudSat垂直统计概率加权后，得到目标高度层上对应的光学厚度的计算方法为：
[0018]σ
CLOT
＝Mean
CLOT
*ω
ꢀꢀꢀ
(1)
[0019]式中，σ
CLOT
为加权云光学厚度，Mean
CLOT
为平均云光学厚度，ω为依据CloudSat卫星长时间序列数据统计的云垂直分布概率在H高度上有云的概率值。
[0020](三)有益效果
[0021]本专利技术的优点体现在：
[0022]大气层中的云三维分布信息获取较为困难，单一卫星观测信息不全，云遮挡概率计算不确定性高。本专利技术联合Himawari
‑
8卫星和CloudSat卫星，能够将云水平和垂直分布信息整合，减少了数据的缺失，精确得到飞行航线上观察点和目标点之间云遮挡概率。
附图说明
[0023]图1为本专利技术实施的步骤流程图。
具体实施方式
[0024]为使本专利技术的目的、内容、和优点更加清楚，下面结合附图和实施例，对本专利技术的具体实施方式作进一步详细描述：
[0025]参照图1，本专利技术的具体实施步骤为：
[0026](1)输入观察点坐标(Px1,Py1)、航线上相同水平面的目标点坐标(Px2,Py2)、飞行高度H，开始日期t1和结束日期t2。
[0027](2)获取Himawari
‑
8和CloudSat卫星数据，所述Himawari
‑
8卫星数据包括水平分布的云顶高度和云光学厚度云产品，所述CloudSat卫星数据包括垂直廓线云产品。
[0028](3)匹配观察点与目标点所对应的Himawari
‑
8卫星固定时间数据和CloudSat卫星季节统计云垂直分布概率数据。
[0029](4)读取两点视距上所有像素点对应的Himawari
‑
8卫星的云顶高度、云光学厚度、经纬度信息和CloudSat卫星长时间序列数据统计的云垂直分布概率数据。
[0030](5)判断两点视距上每个像素点云顶高度是否大于飞行高度H，若大于H则初步判定为有云，否则判定为无云。
[0031](6)将两点视距上云顶高度大于H的像素点计算平均云光学厚度Mean
CLOT
，根据CloudSat卫星获得的云垂直分布概率信息，赋予平均云光学厚度在高度H上的权重ω，得到
加权云光学厚度σ
CLOT
。
[0032](7)判定加权云光学厚度σ
CLOT
是否大于可见阈值V
T
，若大于V
T
则最终判定为有云(遮挡)，否则判定为无云；
[0033]其中，可见阈值V
T
可以通过MODTRAN或6S等开源辐射传输模型从要求的能见度数值(单位km)计算得到。
[0034](8)计算t1日到t2日之间Himawari
‑
8观测到的有云天数与总天数(t2
‑
t1)的比值，得到一段时间内某飞行航本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种利用卫星观测产品计算云遮挡概率的方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)输入观察点坐标(Px1,Py1)、航线上相同水平面的目标点坐标(Px2,Py2)、飞行高度H，开始日期t1和结束日期t2；(2)获取Himawari
‑
8和CloudSat卫星数据，所述Himawari
‑
8卫星数据包括水平分布的云顶高度和云光学厚度云产品，所述CloudSat卫星数据包括垂直廓线云产品；(3)匹配观察点与目标点所对应的Himawari
‑
8卫星固定时间数据和CloudSat卫星季节统计云垂直分布概率数据；(4)读取两点视距上所有像素点对应的Himawari
‑
8卫星的云顶高度、云光学厚度、经纬度信息和CloudSat卫星长时间序列数据统计的云垂直分布概率数据；(5)判断两点视距上每个像素点云顶高度是否大于飞行高度H，若大于H则初步判定为有云，否则判定为无云；(6)将两点视距上云顶高度大于H的像素点计算平均云光学厚度Mean
CLOT
，根据CloudSat卫星获得的云垂直分布概率信息，赋予平均云光学厚度在高度H上的权重ω，得到加权云光学厚度σ
CLOT
；(7)...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵利民，丁浩楠，李家国，陈兴峰，刘军，
申请(专利权)人：中国科学院空天信息创新研究院，
类型：发明
国别省市：