【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种月基观测地球辐射能量不确定度估算方法及用于实施该方法的计算机系统，属对地观测。
技术介绍
1、地球辐射能量收支反映了地球系统积累或释放能量的多少，是衡量全球气候变化程度最直接的指标，其估算需要测量“收”和“支”两部分能量。其中，“支”部分需要测量所有方向的地球整体辐射能量，是观测的难点。目前的观测资料主要来自近地轨道卫星，总体不确定性较大，难以为全球气候变化提供结论性支持，而月基平台可以对地球辐射能量进行多角度、整体、长期观测，可望有效补充现有观测系统，实现地球整体辐射能量更精确的估算。
2、月基观测地球半球尺度辐射能量不确定度主要源自其观测几何、传感器参数、地球辐射能量及其辐射各向异性的量化误差。月基观测能量估算是一个较为繁琐的过程，从最初的平台、月球姿轨、地球自转、地球辐射能量数据出发，需经过多个核心技术环节才能估算出月基观测能量。其中的每一个关键步骤所涉及误差源都会导致最终观测能量的估算误差，从而影响传感器关键参数设计。月基对地观测是一个全新体制的观测方式，在星载观测中没有相似场景和分析作为参考，且由于月基对地观测几何独特，无法使用星载平台所使用的方法进行类比分析。因此需要量化观测几何、微元剖分、各向异性辐射特性误差对月基观测能量估算准确性的影响。
3、目前，月基观测辐射能量研究进展在于观测几何、模拟方法等方面，对观测能量量级及变化特征有了初步认识，但国内外的相关研究在不确定度估计方面尚显不足，其中误差源仅考虑了各向异性特征，尚未实现面向观测几何误差(包含月球位置、姿态误差、地球姿
技术实现思路
1、为克服现有技术的上述缺陷，本专利技术提供了一种月基观测地球辐射能量不确定度估算方法及采用这种方法的月基观测地球辐射能量估算系统，以实现对多种误差源导致的月基观测地球辐射能量不确定度估算。
2、本专利技术的技术方案是：一种月基观测地球辐射能量不确定度估算方法，对月基观测地球辐射能量估算模型涉及的各误差源，分别给出各误差源涉及的影响不确定度的若干选项/因素(数据项，数据项的离散取值范围，或称因素)，以各误差源之间全部选项的全部组合方式构建数据(选项组合)集合(数据集)，实施或不实施对数据集合的简化，采用数据集合中的各组数据或者以实施简化后的数据集合中的各组数据分别实施基于月基观测地球辐射能量估算模型的月基观测地球辐射能量估算(获得相应的估算结果)，以各估算结果的标准差作为月基观测地球辐射能量不确定度。
3、相应地，各估算结果的均值为地球辐射能量的中心估计。
4、相应地，可对各估算结果的协方差进行分析，获得误差的时空结构/时空特性。
5、进一步地，所述月基观测地球辐射能量估算模型为：
6、
7、其中，为月基传感器位置为的月基观测地球辐射能量，为相应视场(半球视场)中地球上任意点的辐射亮度，β为月基传感器(或者说位置)指向地球质心的视线向量与地球上任意点和月基传感器(位置)连线之间的夹角，为相应的对地观测立体角，dω为对地观测立体角的微分。
8、进一步地，所述误差源包括地球姿态误差、月球位置姿态误差、地球形状(地球椭球体)误差、角度各向异性误差和单位微元剖分误差。
9、优选地，地球姿态误差涉及的影响不确定度的若干选项为对地球自转参数的五个参量的若干组随机扰动，施加于任一参量的随机扰动符合均值为0的正态分布，所述地球自转参数的五个参量分别为x方向极移、y方向极移、ut1-utc、x方向章动和y方向章动。
10、优选地，月球位置姿态误差涉及的影响不确定度的若干选项为所使用的若干行星星历，其中包括美国nasa的de、法国巴黎天文台研发的inpop和俄罗斯科学院应用天文研究所研发的epm。
11、优选地，地球形状误差涉及的影响不确定度的若干选项为所使用的若干地球椭球体参数，其中包括cgcs2000地球椭球体参数、wgs84地球椭球体参数和grs80地球椭球体参数。
12、优选地，角度各向异性误差涉及的影响不确定度的若干选项为若干大气参数数据集选项和若干角度各向异性模型选项的各组合方式，其中若干大气参数数据集选项包括era5数据集、geos-5fp数据集和ceres数据集，和/或，以这些数据集为代表的其他数据集，或其他适宜的数据集；若干角度各向异性模型选项包括erbe模型、ceres terra/aquaedition4模型和ceres/trmm ssf edition2b模型。
13、优选地，单位微元剖分误差涉及的影响不确定度的若干选项为单位微元剖分使用的若干空间插值方法，其中包括反距离权重法、克里金插值法和样条插值法。
14、优选地，采用下列方式对数据集合实施合并简化：
15、1)将过程误差源数据进行合并；
16、2)将关联度较大的误差源数据进行合并。
17、一种月基观测地球辐射能量估算系统，采用本专利技术公开的任一种月基观测地球辐射能量不确定度估算方法实施月基观测地球辐射能量估算(或称月基观测地球辐射能量不确定度估算)，获得附加不确定度的月基观测地球(半球尺度)辐射能量，其中各估算结果的均值为月基观测地球辐射能量估算值(或称月基观测地球辐射能量)，各估算结果的标准差为月基观测地球辐射能量不确定度。
18、本专利技术的有益效果在于提出一种月基观测地球辐射能量不确定度估算方法，为更精确地获取附加不确定度的月基观测地球半球尺度辐射能量提供了条件，有利于基于月基观测的地球整体辐射能量重建提供更精准的输入。
19、本专利技术通过归纳月基观测能量误差源并计算不确定度，优化构建集合数据获得月基观测半球尺度辐射能量不确定度，使研究人员可以分析误差的时空特性，极大促进对月基观测地球辐射能量的理解，有利于从科学现象角度支撑传感器科学配置和系统合理设计，对工程实现和后期数据应用均具有指导意义。
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1.一种月基观测地球辐射能量不确定度估算方法，对月基观测地球辐射能量估算模型涉及的各误差源，分别给出各误差源涉及的影响不确定度的若干选项，以各误差源之间全部选项的全部组合方式构建数据集合，实施或不实施对数据集合的简化，采用数据集合中的各组数据或者以实施简化后的数据集合中的各组数据分别实施基于月基观测地球辐射能量估算模型的月基观测地球辐射能量估算，以各估算结果的标准差作为月基观测地球辐射能量不确定度。
2.如权利要求1所述的月基观测地球辐射能量不确定度估算方法，其特征在于所述月基观测地球辐射能量估算模型为：
3.如权利要求2所述的月基观测地球辐射能量不确定度估算方法，其特征在于所述误差源包括地球姿态误差、月球位置姿态误差、地球形状误差、角度各向异性误差和单位微元剖分误差。
4.如权利要求1-3中任一项所述的月基观测地球辐射能量不确定度估算方法，其特征在于地球姿态误差涉及的影响不确定度的若干选项为对地球自转参数的五个参量的若干组随机扰动，施加于任一参量的随机扰动符合均值为0的正态分布，所述地球自转参数的五个参量分别为x方向极移、y方向极移、UT1-
5.如权利要求3所述的月基观测地球辐射能量不确定度估算方法，其特征在于月球位置姿态误差涉及的影响不确定度的若干选项为所使用的若干行星星历，其中包括美国NASA的DE、法国巴黎天文台研发的INPOP和俄罗斯科学院应用天文研究所研发的EPM。
6.如权利要求3所述的月基观测地球辐射能量不确定度估算方法，其特征在于地球形状误差涉及的影响不确定度的若干选项为所使用的若干地球椭球体参数，其中包括CGCS2000地球椭球体参数、WGS84地球椭球体参数和GRS80地球椭球体参数。
7.如权利要求3所述的月基观测地球辐射能量不确定度估算方法，其特征在于角度各向异性误差涉及的影响不确定度的若干选项为若干大气参数数据集选项和若干角度各向异性模型选项的各组合方式，若干大气参数数据集选项包括ERA5数据集、GEOS-5FP数据集和CERES数据集，若干角度各向异性模型选项包括ERBE模型、CERES Terra/Aqua Edition4模型和CERES/TRMM SSF Edition2B模型。
8.如权利要求3所述的月基观测地球辐射能量不确定度估算方法，其特征在于单位微元剖分误差涉及的影响不确定度的若干选项为单位微元剖分使用的若干空间插值方法，其中包括反距离权重法、克里金插值法和样条插值法。
9.如权利要求1-8中任一项所述的月基观测地球辐射能量不确定度估算方法，其特征在于采用下列方式对数据集合实施合并简化：
10.一种月基观测地球辐射能量估算系统，其特征在于采用权利要求1-9中任一项所述的月基观测地球辐射能量不确定度估算方法实施月基观测地球辐射能量估算，获得附加不确定度的月基观测地球辐射能量，其中各估算结果的均值为月基观测地球辐射能量估算值，各估算结果的标准差为月基观测地球辐射能量不确定度。
...【技术特征摘要】
1.一种月基观测地球辐射能量不确定度估算方法，对月基观测地球辐射能量估算模型涉及的各误差源，分别给出各误差源涉及的影响不确定度的若干选项，以各误差源之间全部选项的全部组合方式构建数据集合，实施或不实施对数据集合的简化，采用数据集合中的各组数据或者以实施简化后的数据集合中的各组数据分别实施基于月基观测地球辐射能量估算模型的月基观测地球辐射能量估算，以各估算结果的标准差作为月基观测地球辐射能量不确定度。
2.如权利要求1所述的月基观测地球辐射能量不确定度估算方法，其特征在于所述月基观测地球辐射能量估算模型为：
3.如权利要求2所述的月基观测地球辐射能量不确定度估算方法，其特征在于所述误差源包括地球姿态误差、月球位置姿态误差、地球形状误差、角度各向异性误差和单位微元剖分误差。
4.如权利要求1-3中任一项所述的月基观测地球辐射能量不确定度估算方法，其特征在于地球姿态误差涉及的影响不确定度的若干选项为对地球自转参数的五个参量的若干组随机扰动，施加于任一参量的随机扰动符合均值为0的正态分布，所述地球自转参数的五个参量分别为x方向极移、y方向极移、ut1-utc、x方向章动和y方向章动。
5.如权利要求3所述的月基观测地球辐射能量不确定度估算方法，其特征在于月球位置姿态误差涉及的影响不确定度的若干选项为所使用的若干行星星历，其中包括美国nasa的de、法国巴黎天文台研发的inpop和俄罗斯科学院应用天文研究所研发的epm。
6.如权...
【专利技术属性】
技术研发人员：叶罕霖，郭华东，刘广，
申请(专利权)人：中国科学院大气物理研究所，
类型：发明
国别省市：
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