【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及雾区系统，具体为融合fy-4a卫星与站点观测数据的雾区识别系统。
技术介绍
1、雾是影响交通运输安全的主要灾害天气之一。严重大雾天气容易造成大面积航班延误，高速公路限速、封闭进而影响出行需求和通行效率，甚至引发严重的交通事故，造成生命财产损失(丁秋冀等,2013；周建平,2014)。
2、举例说明：随着安徽省交通气象观测技术的发展，高速沿线陆续建站1000多个，将高速沿线能见度监测密度提高到了5km以内，严密的监测使因雾引起的重特大事故明显减少，并为后续大雾融合研究提供了数据基础(丁国香等，2018；周建平等，2019；梁莉等,2020)。常规大雾监测手段主要是在陆、海面布设仪器进行人工或自动观测(姚镇海等,2019；陈新，2021；周礼平等,2021)，该方法单站监测结果精度高，但受经济、地理环境等因素制约，部分交通线路能见度监测站点数量不足(如国省道、江河湖面等)，大雾监测受限。
3、针对上述问题，为此，提出融合fy-4a卫星与站点观测数据的雾区识别系统。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供融合fy-4a卫星与站点观测数据的雾区识别系统，解决了
技术介绍
中站点单站监测结果精度高，但受经济、地理环境等因素制约，部分交通线路能见度监测站点数量不足如国省道、江河湖面等，大雾监测受限的问题。
2、为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：融合fy-4a卫星与站点观测数据的雾区识别系统，包括雾区数字化子系统和数字化提取子系统，雾区
3、进一步地，卫星数据预处理模块用于对接收到的卫星数据进行处理，通过卫星数据预处理模块，实现将l1级多光谱数据通过地理定位、辐射定标处理，输出为地域(举例为安徽省)范围区域的多光谱格点数据功能，为后续大雾识别算法的实现提供格点资料场。
4、进一步地，数据获取模块包括卫星数据下载模块和站点数据下载模块，卫星数据下载模块用于对卫星的数据进行下载，数据获取模块中获取关于卫星的数据，均是通过卫星数据下载模块实现的，卫星数据下载模块对于卫星数据获取方式采用ftp下载方案。
5、进一步地，站点数据下载模块用于对雾区站点数据进行下载，数据获取模块中获取关于站点的数据，均是通过站点数据下载模块实现的，站点数据下载模块对于站点数据下载采用“天擎”服务器提供的rest接口下载方式。
6、进一步地，雾区输出模块采用通道亮温差法进行大雾识别，得到雾区识别经纬度坐标后，融合站点观测资料订正识别结果，将其转化为格点数据输出。
7、进一步地，卫星数据预处理模块包括数据转化模块、数据定标模块和数据输出模块，卫星数据预处理模块用于对卫星数据下载模块中获取的数据进行处理，数据转化模块用于将地理定位数据行列号转化为中国区域经纬度，提取中国区域文件各个像点对应于全圆盘的列号，利用行列号-经纬度公式转化，将中国区域像点对应于圆盘的行列号转为经纬度，数据定标模块用于对fy-4多光谱数据进行辐射定标，将逐个像元未定标数值输入定标表中，得到定标后的数值，数据输出模块用于输出定标、定位后的多光谱数据。
8、进一步地，雾区输出模块包括数据提取模块、数据确立模块、数据订正模块和文件输出模块，数据提取模块基于出雾站点经纬度提取通道值。
9、进一步地，数据确立模块融合站点观测确立雾区阀值区间，数据订正模块基于融合1站点观测订正识别结果，文件输出模块用于雾区格点文件的输出，数据确立模块通过遍历站点，设立出雾阈值不高于500m：stn_vis.tolist()[i]<＝500，用于判断stn_vis数组中第i个元素的值是否小于等于500，其中，stn_vis表示站点能见度的数组，提取满足条件站点对应的卫星通道12亮温、亮温差值：b12values.append(b12[i])，b12_7values.append(b12_7[i])，将b12列表中第i个元素添加到b12values列表中，并将b12_7列表中第i个元素添加到b12_7values列表中。其中，b12和b12_7都是表示气象数据的数组。并利用百分位法：val_prct＝np.percentile(np.array(bvalues),a)，计算bvalues数组元素的第a个百分位数。其中，bvalues是一个包含一组数据的数组，np.array()将其转换为numpy数组，val_prct是计算出的百分位数值，a＝95或5，统计其95％、5％百分位区间对应值，作为判断雾区的上下界，影像值b12_7values、b12values均介于上下界之间时，则输出lon和lat雾区经纬度到列表。
10、进一步地，数据订正模块通过以能见度500m为界，定义出雾站点和无雾站点，获取站点所在行列号。row＝round((35-stn_lat[i])/0.04)，col＝round(abs(stn_lon[i]-114)/0.04)，这段代码的作用是将给定的经纬度坐标转换为栅格行列号，stn_lat表示站点纬度，stn_lon表示站点经度，114表示参考经度，0.04是每个栅格的经纬度跨度。
11、若站点没雾(能见度>500m),则订正行列号及周边3×3窗口区域数值为0。
12、viss[row-1,col-1]＝viss[row-1,col]＝viss[row-1,col+1]＝viss[row,col-1]＝viss[row,col]＝viss[row,col+1]＝viss[row+1,col-1]＝viss[row+1,col]＝band12_7[row+1,col+1]＝0。
13、这段代码的作用是将viss和band12_7数组中指定位置的元素值变为0。其中，viss是一个二维数组，表示某个区域内的能见度(视距)分布情况，band12_7是另外一个二维数组，表示卫星数据、气象数据。
14、若站点能见度低于500m，则该点像元为雾区，令viss[row,co本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.融合FY-4A卫星与站点观测数据的雾区识别系统，包括雾区数字化子系统(1)和数字化提取子系统(2)，其特征在于：雾区数字化子系统(1)包括数据获取模块(3)、卫星数据预处理模块(4)和雾区输出模块(5)，数据获取模块(3)用于获取数据，此数据包括FY-4AAGRI多光谱数据、地理定位数据和地域分钟级能见度观测数据，其中卫星数据为AGRI中国区域(REGC)L1级资料(hdf格式)，空间分辨率4km，间隔时间为5min左右，地理定位数据(GEO)资料与光谱数据匹配，用于经纬度定位，所有卫星数据来源于风云卫星遥感数据网(satellite.nsmc.org.cn)FTP服务器实况资料集，该FTP用户地址可通过申请获得，站点能见度观测数据来自中国气象局“天擎”气象数据库系统，时间与卫星遥感数据观测时间相匹配，全省分钟级能见度观测有效站点数达1300以上，雾区数字化子系统(1)用于输出雾区格点文件，数字化提取子系统(2)提取雾区数字化子系统(1)内部各种数据用于多元学习建模，来建立雾区格点化文件模型，模型建立之后进行检验，建立的模型上传到搭建的平台上，随后通过算法补偿，选取输出的雾区
2.根据权利要求1所述的融合FY-4A卫星与站点观测数据的雾区识别系统，其特征在于：卫星数据预处理模块(4)用于对接收到的卫星数据进行处理，通过卫星数据预处理模块(4)，实现将L1级多光谱数据通过地理定位、辐射定标处理，输出为地域(举例为安徽省)范围区域的多光谱格点数据功能，为后续大雾识别算法的实现提供格点资料场。
3.根据权利要求1所述的融合FY-4A卫星与站点观测数据的雾区识别系统，其特征在于：数据获取模块(3)包括卫星数据下载模块(31)和站点数据下载模块(32)，卫星数据下载模块(31)用于对卫星的数据进行下载，数据获取模块(3)中获取关于卫星的数据，均是通过卫星数据下载模块(31)实现的，卫星数据下载模块(31)对于卫星数据获取方式采用FTP下载方案。
4.根据权利要求1所述的融合FY-4A卫星与站点观测数据的雾区识别系统，其特征在于：站点数据下载模块(32)用于对雾区站点数据进行下载，数据获取模块(3)中获取关于站点的数据，均是通过站点数据下载模块(32)实现的，站点数据下载模块(32)对于站点数据下载采用“天擎”服务器提供的REST接口下载方式。
5.根据权利要求1所述的融合FY-4A卫星与站点观测数据的雾区识别系统，其特征在于：雾区输出模块(5)采用通道亮温差法进行大雾识别，得到雾区识别经纬度坐标后，融合站点观测资料订正识别结果，将其转化为格点数据输出。
6.根据权利要求1所述的融合FY-4A卫星与站点观测数据的雾区识别系统，其特征在于：卫星数据预处理模块(4)包括数据转化模块(41)、数据定标模块(42)和数据输出模块(43)，卫星数据预处理模块(4)用于对卫星数据下载模块(31)中获取的数据进行处理，数据转化模块(41)用于将地理定位数据行列号转化为中国区域经纬度，提取中国区域文件各个像点对应于全圆盘的列号，利用行列号-经纬度公式转化，将中国区域像点对应于圆盘的行列号转为经纬度，数据定标模块(42)用于对FY-4多光谱数据进行辐射定标，将逐个像元未定标数值输入定标表中，得到定标后的数值，数据输出模块(43)用于输出定标、定位后的多光谱数据。
7.根据权利要求1所述的融合FY-4A卫星与站点观测数据的雾区识别系统，其特征在于：雾区输出模块(5)包括数据提取模块(51)、数据确立模块(52)、数据订正模块(53)和文件输出模块(54)。
8.根据权利要求7所述的融合FY-4A卫星与站点观测数据的雾区识别系统，其特征在于：数据提取模块(51)基于出雾站点经纬度提取通道值，数据确立模块(52)融合站点观测确立雾区阀值区间，数据订正模块(53)基于融合1站点观测订正识别结果，文件输出模块(54)用于雾区格点文件的输出。
9.根据权利要求7所述的融合FY-4A卫星与站点观测数据的雾区识别系统，其特征在于：数据订正模块(53)通过以能见度500m为界，定义出雾站点和无雾站点，获取站点所在行列号。
10.根据权利要求8所述的融合FY-4A卫星与站点观测数据的雾区识别系统，其特征在于：数字化提取子系统(2)用于提取雾区数字化子系统(1)中的站点能见度、FY-4A多光谱、地理定位、大雾阀值、出雾/无雾站点标注以及卫星数据昼夜划分数据，通过变量选择、临近像元法及通道提取来实现下一步的多元学习建模。
...【技术特征摘要】
1.融合fy-4a卫星与站点观测数据的雾区识别系统，包括雾区数字化子系统(1)和数字化提取子系统(2)，其特征在于：雾区数字化子系统(1)包括数据获取模块(3)、卫星数据预处理模块(4)和雾区输出模块(5)，数据获取模块(3)用于获取数据，此数据包括fy-4aagri多光谱数据、地理定位数据和地域分钟级能见度观测数据，其中卫星数据为agri中国区域(regc)l1级资料(hdf格式)，空间分辨率4km，间隔时间为5min左右，地理定位数据(geo)资料与光谱数据匹配，用于经纬度定位，所有卫星数据来源于风云卫星遥感数据网(satellite.nsmc.org.cn)ftp服务器实况资料集，该ftp用户地址可通过申请获得，站点能见度观测数据来自中国气象局“天擎”气象数据库系统，时间与卫星遥感数据观测时间相匹配，全省分钟级能见度观测有效站点数达1300以上，雾区数字化子系统(1)用于输出雾区格点文件，数字化提取子系统(2)提取雾区数字化子系统(1)内部各种数据用于多元学习建模，来建立雾区格点化文件模型，模型建立之后进行检验，建立的模型上传到搭建的平台上，随后通过算法补偿，选取输出的雾区格点化产品。
2.根据权利要求1所述的融合fy-4a卫星与站点观测数据的雾区识别系统，其特征在于：卫星数据预处理模块(4)用于对接收到的卫星数据进行处理，通过卫星数据预处理模块(4)，实现将l1级多光谱数据通过地理定位、辐射定标处理，输出为地域(举例为安徽省)范围区域的多光谱格点数据功能，为后续大雾识别算法的实现提供格点资料场。
3.根据权利要求1所述的融合fy-4a卫星与站点观测数据的雾区识别系统，其特征在于：数据获取模块(3)包括卫星数据下载模块(31)和站点数据下载模块(32)，卫星数据下载模块(31)用于对卫星的数据进行下载，数据获取模块(3)中获取关于卫星的数据，均是通过卫星数据下载模块(31)实现的，卫星数据下载模块(31)对于卫星数据获取方式采用ftp下载方案。
4.根据权利要求1所述的融合fy-4a卫星与站点观测数据的雾区识别系统，其特征在于：站点数据下载模块(32)用于对雾区站点数据进行下载，数据获取模块(3)中获取关于站点的数据，均是通过站点数据下载模块(32)实现的...
【专利技术属性】
技术研发人员：姚镇海，姚叶青，王传辉，周建平，苗开超，丁国香，张曼义，甄文芳，张蕾，孙艳，张脉惠，陈栋杰，索晨，戴晓慧，
申请(专利权)人：安徽省公共气象服务中心安徽省突发公共事件预警信息发布中心，
类型：发明
国别省市：
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