【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及遥感数据处理，具体涉及一种基于地表温度的冻融强度计算方法和装置。
技术介绍
1、随着遥感技术的迅速发展，利用遥感数据进行大规模地表观测已成为环境监测的核心手段。尤其是在环境恶劣、数据匮乏的冻土区，遥感技术在冻土制图、灾害预测等领域的应用已广泛深入地开展。随着越来越多的大型工程项目在冰缘地区建设，冻融侵蚀作为继水蚀和风蚀之后的第三大岩土体侵蚀类型，日益成为限制工程发展的关键因素，从而受到广泛关注。
2、冻融侵蚀主要由大气温度频繁正负交替，引起岩土体内的水分相变和不同矿物颗粒产生差异膨胀收缩所致。因此，在研究冻融侵蚀时，温度(包括气温(air temperature)和地表温度(land surface temperature，lst))通常被视为关键的分析变量。目前，研究人员通常利用再分析数据(如era5等)或遥感数据(如modis和landsat等产品)对温度生成了年平均气温(maat)、正负积温(ddt；ddt)、冻结数(frozen number)、冻融循环日数(ftcd)等相关参数。
3、这些参数为分析月至年尺度地表温度波动对岩土体机械破坏程度的量化提供了关键的数据支持，但其在反映冻融过程的复杂性时特征捕捉能力不足，无法准确评估冻土区的冻融强度。例如，正负积温参数主要集中于衡量地表温度的累积程度，侧重冻结或融化期间的单一时段内的持续强度与持续时间，而忽略了融化阶段与冻结阶段的交互影响，无法全面反映冻土区冻融循环的复杂性。尤其是在冻土区，冻融过程不仅涉及表层的温度变化，还涉及土壤、地下水
4、鉴于此，提供一种基于地表温度的冻融强度计算方法和装置，以期解决现有技术中存在的无法准确量化冻融侵蚀强度的问题。
技术实现思路
1、为此，本专利技术实施例提供一种基于地表温度的冻融强度计算方法和装置，通过计算冻融强度，准确量化温度积累效应对冻融循环的影响，为环境和工程中的冻融风险评估提供更加可靠的数据支持。
2、为了实现上述目的，本专利技术实施例提供如下技术方案：
3、本专利技术提供了一种基于地表温度的冻融强度计算方法，所述方法包括：
4、获取目标区域内在目标时段的多组地表温度遥感数据，各组所述地表温度遥感数据按时间序列排列；
5、基于所述地表温度遥感数据计算得到所述目标时段内的正积温和负积温；
6、根据所述正积温和所述负积温计算所述目标时段内的冻融强度指数，所述冻融强度指数与所述正积温和所述负积温的乘积成正比、与所述正积温和所述负积温的平方和成反比。
7、在一些实施例中，地表温度遥感数据包括白天的地表温度数据、白天地表温度的质量控制图层、夜间的地表温度数据、夜间地表温度的质量控制图层、白天的观测时间、夜间的观测时间、白天的卫星观测角度和夜间的卫星观测角度。
8、在一些实施例中，获取目标区域内在目标时段的多组地表温度遥感数据，之后还包括：
9、对所述地表温度遥感数据进行预处理。
10、在一些实施例中，对所述地表温度遥感数据进行预处理，具体包括：
11、将各所述地表温度遥感数据转换为投影坐标系，并转换为geotiff格式数据；
12、剔除各所述地表温度遥感数据中的低质量像素点，并针对异常数据点进行填补；
13、将各所述地表温度遥感数据转换为摄氏度。
14、在一些实施例中，利用第一表达式计算所述目标时段内的正积温，所述第一表达式为：
15、
16、其中，ddt表示正积温，lsti表示第i天的平均地表温度，mt表示所述目标时段内平均地表温度大于0℃的天数。
17、在一些实施例中，利用第二表达式计算所述目标时段内的负积温，所述第二表达式为：
18、
19、其中，ddf表示负积温，lsti表示第i天的平均地表温度，mf表示所述目标时段内平均地表温度不大于0℃的天数。
20、在一些实施例中，利用第三表达式计算所述目标时段内的冻融强度指数，所述第三表达式为：
21、
22、其中，fti表示冻融强度指数，ddf表示负积温，ddt表示正积温。
23、本专利技术还提供了一种基于地表温度的冻融强度计算装置，所述装置包括：
24、数据获取单元，用于获取目标区域内在目标时段的多组地表温度遥感数据，各组所述地表温度遥感数据按时间序列排列；
25、第一计算单元，用于基于所述地表温度遥感数据计算得到所述目标时段内的正积温和负积温；
26、第二计算单元，用于根据所述正积温和所述负积温计算所述目标时段内的冻融强度指数，所述冻融强度指数与所述正积温和所述负积温的乘积成正比、与所述正积温和所述负积温的平方和成反比。
27、本专利技术还提供了一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如上所述方法的步骤。
28、本专利技术还提供了一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上所述方法的步骤。
29、本专利技术所提供的基于地表温度的冻融强度计算方法和装置，通过获取目标区域内在目标时段的多组地表温度遥感数据，各组所述地表温度遥感数据按时间序列排列；基于所述地表温度遥感数据计算得到所述目标时段内的正积温和负积温；根据所述正积温和所述负积温计算所述目标时段内的冻融强度指数，所述冻融强度指数与所述正积温和所述负积温的乘积成正比、与所述正积温和所述负积温的平方和成反比。这样，本专利技术所提供的方法和装置，通过计算冻融强度，准确量化温度积累效应对冻融循环的影响，为环境和工程中的冻融风险评估提供更加可靠的数据支持。
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1.一种基于地表温度的冻融强度计算方法，其特征在于，所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的基于地表温度的冻融强度计算方法，其特征在于，地表温度遥感数据包括白天的地表温度数据、白天地表温度的质量控制图层、夜间的地表温度数据、夜间地表温度的质量控制图层、白天的观测时间、夜间的观测时间、白天的卫星观测角度和夜间的卫星观测角度。
3.根据权利要求1所述的基于地表温度的冻融强度计算方法，其特征在于，获取目标区域内在目标时段的多组地表温度遥感数据，之后还包括：
4.根据权利要求3所述的基于地表温度的冻融强度计算方法，其特征在于，对所述地表温度遥感数据进行预处理，具体包括：
5.根据权利要求1所述的基于地表温度的冻融强度计算方法，其特征在于，利用第一表达式计算所述目标时段内的正积温，所述第一表达式为：
6.根据权利要求1所述的基于地表温度的冻融强度计算方法，其特征在于，利用第二表达式计算所述目标时段内的负积温，所述第二表达式为：
7.根据权利要求1所述的基于地表温度的冻融强度计算方法，其特征在于，利用第三表达式计算所述目
8.一种基于地表温度的冻融强度计算装置，其特征在于，所述装置包括：
9.一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1-7任一项所述方法的步骤。
10.一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1-7任一项所述方法的步骤。
...【技术特征摘要】
1.一种基于地表温度的冻融强度计算方法，其特征在于，所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的基于地表温度的冻融强度计算方法，其特征在于，地表温度遥感数据包括白天的地表温度数据、白天地表温度的质量控制图层、夜间的地表温度数据、夜间地表温度的质量控制图层、白天的观测时间、夜间的观测时间、白天的卫星观测角度和夜间的卫星观测角度。
3.根据权利要求1所述的基于地表温度的冻融强度计算方法，其特征在于，获取目标区域内在目标时段的多组地表温度遥感数据，之后还包括：
4.根据权利要求3所述的基于地表温度的冻融强度计算方法，其特征在于，对所述地表温度遥感数据进行预处理，具体包括：
5.根据权利要求1所述的基于地表温度的冻融强度计算方法，其特征在于，利用第一表达式计算所述目标时段内的正积温，...
【专利技术属性】
技术研发人员：闫德昭，冯敏，隋易洁，孙兴亮，郭学军，
申请(专利权)人：中国科学院青藏高原研究所，
类型：发明
国别省市：
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