一種有云條件下的地表溫度的估算方法和裝置的制造方法
【專利摘要】本申請?zhí)峁┝艘环N有云條件下的地表溫度的估算方法和裝置。該方法包括獲取全球范圍內(nèi)晴空條件下的光學(xué)地表溫度數(shù)據(jù)樣本和微波亮溫數(shù)據(jù)樣本，建立二者的數(shù)學(xué)回歸關(guān)系，然后獲取目標(biāo)區(qū)域內(nèi)有云條件下的微波影像和光學(xué)影像，將微波影像對應(yīng)的微波亮溫數(shù)據(jù)代入數(shù)學(xué)回歸關(guān)系進(jìn)行計算，以得到的各個微波像元對應(yīng)的微波地表溫度；對于任一微波像元，按照其云層覆蓋度采用不同的計算方法計算，能夠得到空間連續(xù)的光學(xué)地表溫度產(chǎn)品。
【專利說明】
一種有云條件下的地表溫度的估算方法和裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本申請涉及遙感技術(shù)領(lǐng)域，特別地，涉及一種有云條件下的地表溫度的估算方法 和裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 本申請主要用于全球變化研究、干旱監(jiān)測、火情監(jiān)測、城市熱環(huán)境監(jiān)測等領(lǐng)域，為 這些領(lǐng)域提供有用的技術(shù)支持。
[0003] 利用光學(xué)遙感影像數(shù)據(jù)獲取地表的溫度是遙感應(yīng)用的關(guān)鍵領(lǐng)域之一，地表溫度的 遙感反演主要靠熱紅外波段，然而熱紅外波段很難穿透云層，因此，當(dāng)前利用遙感反演地表 溫度幾乎都集中在晴空條件下，有云條件下的溫度無法直接從遙感圖像上獲取，這樣導(dǎo)致 光學(xué)遙感反演的溫度產(chǎn)品空間不連續(xù)，難于被研究全球變化的模型采用，也難于準(zhǔn)確刻畫 地表的熱狀況，限制了遙感反演的地表溫度在干旱監(jiān)測、火情監(jiān)測、城市熱環(huán)境監(jiān)測等領(lǐng)域 的廣泛應(yīng)用。因此，發(fā)展有云條件下地表溫度的測算方法十分迫切。
[0004] 針對現(xiàn)有技術(shù)中光學(xué)遙感反演的溫度產(chǎn)品空間不連續(xù)的技術(shù)問題，目前尚未提出 有效的解決方案。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的主要目的在于提供一種有云條件下的地表溫度的估算方法和裝置，以解 決現(xiàn)有技術(shù)中光學(xué)遙感反演的溫度產(chǎn)品空間不連續(xù)的問題。
[0006] -方面，提供了一種有云條件下的地表溫度的估算方法，該方法包括:獲取全球范 圍內(nèi)晴空條件下的光學(xué)地表溫度數(shù)據(jù)樣本和微波亮溫數(shù)據(jù)樣本;建立光學(xué)地表溫度數(shù)據(jù)樣 本和微波亮溫數(shù)據(jù)樣本的數(shù)學(xué)回歸關(guān)系;獲取目標(biāo)區(qū)域內(nèi)有云條件下的微波影像和光學(xué)影 像，其中，微波影像和微波亮溫數(shù)據(jù)樣本對應(yīng)第一分辨率，光學(xué)影像和光學(xué)地表溫度數(shù)據(jù)樣 本對應(yīng)第二分辨率，按照第一分辨率，目標(biāo)區(qū)域被劃分為多個微波像元，第一微波像元為多 個微波像元中的任一個，按照第二分辨率，目標(biāo)區(qū)域被劃分為多個光學(xué)像元，第一分辨率大 于第二分辨率;將微波影像對應(yīng)的微波亮溫數(shù)據(jù)代入數(shù)學(xué)回歸關(guān)系進(jìn)行計算，以得到的各 個微波像元對應(yīng)的微波地表溫度;計算第一微波像元內(nèi)的云層覆蓋度；
[0007] 若第一微波像元內(nèi)的云層覆蓋度等于1，則第一微波像元區(qū)域內(nèi)光學(xué)地表溫度為 第一微波像元對應(yīng)的微波地表溫度;若第一微波像元內(nèi)的云層覆蓋度大于〇且小于1，則第 一微波像元內(nèi)被云層覆蓋區(qū)域的光學(xué)地表溫度采用以下公式計算，
[0008]
[0009]其中，LSTcicald為第一微波像元內(nèi)被云層覆蓋區(qū)域的光學(xué)地表溫度，LSTamsr為第一 微波像元對應(yīng)的微波地表溫度，LSTmqdis^S第一微波像元內(nèi)晴空區(qū)域第i個光學(xué)像元對應(yīng) 的光學(xué)地表溫度，N為第一微波像元內(nèi)晴空區(qū)域光學(xué)像元的個數(shù)，C為第一微波像元內(nèi)的云 層覆蓋度，A為第i個光學(xué)像元處對應(yīng)的微波像元的空間點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)。
[0010] 進(jìn)一步地，建立地表溫度數(shù)據(jù)樣本和微波亮溫數(shù)據(jù)樣本的數(shù)學(xué)回歸關(guān)系包括:對 地表溫度數(shù)據(jù)樣本和微波亮溫數(shù)據(jù)樣本進(jìn)行空間匹配處理；以及將空間匹配處理后的地表 溫度數(shù)據(jù)樣本和微波亮溫數(shù)據(jù)樣本按照預(yù)設(shè)數(shù)學(xué)模型建立數(shù)學(xué)回歸關(guān)系。
[0011] 進(jìn)一步地，預(yù)設(shè)數(shù)學(xué)模型為人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型或支持向量機(jī)模型。
[0012] 進(jìn)一步地，對地表溫度數(shù)據(jù)樣本和微波亮溫數(shù)據(jù)樣本進(jìn)行空間匹配處理包括:對 第一微波像元內(nèi)的所有光學(xué)像元對應(yīng)的光學(xué)地表溫度數(shù)據(jù)樣本求均值，以得到第一微波像 元內(nèi)光學(xué)地表溫度數(shù)據(jù)樣本對應(yīng)的地表溫度；以及將第一微波像元內(nèi)光學(xué)地表溫度數(shù)據(jù)樣 本對應(yīng)的地表溫度與第一微波像元內(nèi)的微波亮溫數(shù)據(jù)樣本相匹配，以實(shí)現(xiàn)空間匹配。
[0013] 講一步地，梁用以下公式計算第一微波像元內(nèi)的云層覆蓋度：
[0014]
[0015] 其中，S表示第一微波像元內(nèi)光學(xué)像元總數(shù)量，N表示第一微波像元內(nèi)沒有被云層 覆蓋的光學(xué)像元數(shù)量。
[0016] 進(jìn)一步地，光學(xué)地表溫度數(shù)據(jù)樣本為MODIS產(chǎn)品數(shù)據(jù)、VIIRS數(shù)據(jù)、ASTER數(shù)據(jù)。 [0017] 進(jìn)一步地，微波亮溫數(shù)據(jù)樣本為AMSR-E微波亮溫數(shù)據(jù)、AMSR-2微波亮溫數(shù)據(jù)。
[0018]另一方面，提供了一種有云條件下的地表溫度的估算裝置，該裝置包括:第一獲取 模塊，用于獲取全球范圍內(nèi)晴空條件下的光學(xué)地表溫度數(shù)據(jù)樣本和微波亮溫數(shù)據(jù)樣本;建 模模塊，用于建立光學(xué)地表溫度數(shù)據(jù)樣本和微波亮溫數(shù)據(jù)樣本的數(shù)學(xué)回歸關(guān)系;第二獲取 模塊，用于獲取目標(biāo)區(qū)域內(nèi)有云條件下的微波影像和光學(xué)影像，其中，微波影像和微波亮溫 數(shù)據(jù)樣本對應(yīng)第一分辨率，光學(xué)影像和光學(xué)地表溫度數(shù)據(jù)樣本對應(yīng)第二分辨率，按照第一 分辨率，目標(biāo)區(qū)域被劃分為多個微波像元，第一微波像元為多個微波像元中的任一個，按照 第二分辨率，目標(biāo)區(qū)域被劃分為多個光學(xué)像元，第一分辨率大于第二分辨率;第一計算模 塊，用于將微波影像對應(yīng)的微波亮溫數(shù)據(jù)代入數(shù)學(xué)回歸關(guān)系進(jìn)行計算，以得到的各個微波 像元對應(yīng)的微波地表溫度;第二計算模塊，用于計算第一微波像元內(nèi)的云層覆蓋度;確定模 塊，用于當(dāng)?shù)谝晃⒉ㄏ裨獌?nèi)的云層覆蓋度等于1，確定第一微波像元區(qū)域內(nèi)光學(xué)地表溫度為 第一微波像元對應(yīng)的微波地表溫度，當(dāng)?shù)谝晃⒉ㄏ裨獌?nèi)的云層覆蓋度大于0且小于1，則第 一微波像元內(nèi)被云層覆蓋區(qū)域的光學(xué)地表溫度采用以下公式計算，
[0019]
[0020] 其中，LSTcioud為第一微波像兀內(nèi)被云層覆蓋區(qū)域的光學(xué)地表溫度，LSTamsr為第一 微波像元對應(yīng)的微波地表溫度，LSTmod^S第一微波像元內(nèi)晴空區(qū)域第i個光學(xué)像元對應(yīng) 的光學(xué)地表溫度，N為第一微波像元內(nèi)晴空區(qū)域光學(xué)像元的個數(shù)，C為第一微波像元內(nèi)的云 層覆蓋度，A為第i個光學(xué)像元處對應(yīng)的微波像元的空間點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)。
[0021 ]進(jìn)一步地，建模模塊具體執(zhí)行以下步驟:對地表溫度數(shù)據(jù)樣本和微波亮溫數(shù)據(jù)樣 本進(jìn)行空間匹配處理；以及將空間匹配處理后的地表溫度數(shù)據(jù)樣本和微波亮溫數(shù)據(jù)樣本 按照預(yù)設(shè)數(shù)學(xué)模型建立數(shù)學(xué)回歸關(guān)系。
[0022] 進(jìn)一步地，采用以下公式計算第一微波像元內(nèi)的云層覆蓋度：
[0023]
[0024]其中，S表示第一微波像元內(nèi)光學(xué)像元總數(shù)量，N表示第一微波像元內(nèi)沒有被云層 覆蓋的光學(xué)像元數(shù)量。
[0025] 上述說明僅是本發(fā)明技術(shù)方案的概述，為了能夠更清楚了解本發(fā)明的技術(shù)手段， 而可依照說明書的內(nèi)容予以實(shí)施，并且為了讓本發(fā)明的上述和其他目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠 更明顯易懂，以下特舉本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】。
【附圖說明】
[0026] 通過閱讀下文優(yōu)選實(shí)施方式的詳細(xì)描述，各種其他的優(yōu)點(diǎn)和益處對于本領(lǐng)域普通 技術(shù)人員將變得清楚明了。附圖僅用于示出優(yōu)選實(shí)施方式的目的，而并不認(rèn)為是對本發(fā)明 的限制。而且在整個附圖中，用相同的參考符號表示相同的部件。在附圖中：
[0027] 圖1是根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的空間連續(xù)的地表溫度的估算方法的流程圖；
[0028] 圖2是根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的空間連續(xù)的地表溫度的估算方法的流程圖；
[0029] 圖3是根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例的空間連續(xù)的地表溫度的估算裝置的框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0030] 下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對本發(fā)明做進(jìn)一步說明。需要指出的是，在不沖突 的情況下，本申請中的實(shí)施例及實(shí)施例中的特征可以相互組合。
[0031] 實(shí)施例一
[0032] 本發(fā)明實(shí)施例一提供了一種有云條件下的地表溫度的估算方法，參見圖1，該方法 可以包括以下步驟S102至步驟S114。
[0033]步驟S102:獲取全球范圍內(nèi)晴空條件下的光學(xué)地表溫度數(shù)據(jù)樣本和微波亮溫數(shù)據(jù) 樣本。
[0034] 其中，光學(xué)地表溫度數(shù)據(jù)樣本可以為M0DIS(Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer，中分辨率成像光譜儀)產(chǎn)品數(shù)據(jù)、VIIRS(Visible infrared Imaging Radiometer，可見光紅外成像福射儀）數(shù)據(jù)或ASTER(Advanced Space-borne Thermal Emission and Reflection radiometer，先進(jìn)星載熱發(fā)射和反射福射儀)數(shù)據(jù)。
[0035] 微波亮溫數(shù)據(jù)樣本為AMSR-E(Advanced Microwave Scanning Radiometer-Earth Observing System，先進(jìn)微波掃描福射計-地球觀測系統(tǒng))微波亮溫數(shù)據(jù)、AMSR-2(Advanced Microwave Scanning Radiometer-2,先進(jìn)微波掃描福射計-2)微波亮溫數(shù)據(jù)。
[0036]步驟S104:建立光學(xué)地表溫度數(shù)據(jù)樣本和微波亮溫數(shù)據(jù)樣本的數(shù)學(xué)回歸關(guān)系。 [0037] -般的，采集光學(xué)地表溫度數(shù)據(jù)樣本的傳感器與采集微波亮溫數(shù)據(jù)樣本的傳感器 分辨率不同，因而，在建立二者的數(shù)學(xué)回歸關(guān)系之前，需要將兩種不同分辨率的數(shù)據(jù)樣本進(jìn) 行空間匹配處理，使兩種數(shù)據(jù)樣本的數(shù)據(jù)元對應(yīng)的物理區(qū)域大小相同。在匹配完成之后，將 空間匹配處理后的地表溫度數(shù)據(jù)樣本和微波亮溫數(shù)據(jù)樣本按照預(yù)設(shè)數(shù)學(xué)模型建立數(shù)學(xué)回 歸關(guān)系。其中，預(yù)設(shè)數(shù)學(xué)模型可以是人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型或支持向量機(jī)模型。
[0038] 若假設(shè)微波亮溫數(shù)據(jù)樣本對應(yīng)第一分辨率，光學(xué)地表溫度數(shù)據(jù)樣本對應(yīng)第二分辨 率，則按照第一分辨率，全球范圍可以被劃分為多個微波像元，按照第二分辨率，全球范圍 可以被劃分為多個光學(xué)像元，一般情況下，第一分辨率大于第二分辨率，以多個微波像元中 的任一個為例，設(shè)第一微波像元為任意一個微波像元，則完成該微波像元的空間匹配處理 如下：
[0039] 首先對第一微波像元內(nèi)的所有光學(xué)像元對應(yīng)的光學(xué)地表溫度數(shù)據(jù)樣本求均值，以 得到第一微波像元內(nèi)光學(xué)地表溫度數(shù)據(jù)樣本對應(yīng)的地表溫度，將第一微波像元內(nèi)光學(xué)地表 溫度數(shù)據(jù)樣本對應(yīng)的地表溫度與第一微波像元內(nèi)的微波亮溫數(shù)據(jù)樣本相匹配，以實(shí)現(xiàn)空間 匹配。
[0040] 步驟S106:獲取目標(biāo)區(qū)域內(nèi)有云條件下的微波影像和光學(xué)影像。
[0041 ]其中，微波影像對應(yīng)第一分辨率，光學(xué)影像對應(yīng)第二分辨率；
[0042]步驟S108:將微波影像對應(yīng)的微波亮溫數(shù)據(jù)代入數(shù)學(xué)回歸關(guān)系進(jìn)行計算，以得到 的各個微波像元對應(yīng)的微波地表溫度。
[0043] 采用現(xiàn)有技術(shù)可計算得到微波影像對應(yīng)的微波亮溫數(shù)據(jù)，也即各個微波像元對 應(yīng)的微波亮溫數(shù)據(jù)。將計算得到的微波亮溫數(shù)據(jù)代入數(shù)學(xué)回歸關(guān)系，即可得到各個微波像 元對應(yīng)的微波地表溫度。
[0044] 在得到各個微波像元對應(yīng)的微波地表溫度后，進(jìn)一步計算每個微波像元區(qū)域內(nèi)光 學(xué)地表溫度。下述步驟仍然以上述第一微波像元為例進(jìn)行說明。
[0045] 步驟SI 10:計算第一微波像元內(nèi)的云層覆蓋度。
[0046] 優(yōu)選地，采用以下公式計算第一微波像元內(nèi)的云層覆蓋度：
[0047]
[0048]其中，S表示第一微波像元內(nèi)光學(xué)像元總數(shù)量，N表示第一微波像元內(nèi)沒有被云層 覆蓋的，也即晴空區(qū)域的光學(xué)像元數(shù)量。
[0049]步驟S112:若第一微波像元內(nèi)的云層覆蓋度等于1，則第一微波像元區(qū)域內(nèi)光學(xué)地 表溫度為第一微波像元對應(yīng)的微波地表溫度。
[0050] 也就是說，若第一微波像元完全被云層覆蓋，直接用其對應(yīng)的微波地表溫度表示 其區(qū)域內(nèi)光學(xué)地表溫度。
[0051] 步驟S114:若第一微波像元內(nèi)的云層覆蓋度大于0且小于1，則第一微波像元內(nèi)被 云層覆蓋區(qū)域的光學(xué)地表溫度采用公式計算。
[0052]
[0053] 其中，LSTcioud為第一微波像兀內(nèi)被云層覆蓋區(qū)域的光學(xué)地表溫度，LSTamsr為第一 微波像元對應(yīng)的微波地表溫度，LSTmod^S第一微波像元內(nèi)晴空區(qū)域第i個光學(xué)像元對應(yīng) 的光學(xué)地表溫度，N為第一微波像元內(nèi)晴空區(qū)域光學(xué)像元的個數(shù)，C為第一微波像元內(nèi)的云 層覆蓋度，fi為第i個光學(xué)像元處對應(yīng)的微波像元的空間點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)。
[0054] 其中，點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)一種空間加權(quán)處理方案，在本實(shí)施例中，點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)是一個獨(dú)立 的數(shù)學(xué)函數(shù)，與傳感器的設(shè)計有關(guān)，一般可以采用類似正態(tài)分布的函數(shù)，微波像元區(qū)域的中 間部分響應(yīng)比較高，周圍越來越低，點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)最高的響應(yīng)是一般設(shè)置為1或某個更小的 值，周圍值越來越小，邊界為0。
[0055] 采用該實(shí)施例，將光學(xué)遙感影像和微波數(shù)據(jù)融合，實(shí)現(xiàn)有云條件下地表溫度的計 算，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)有云層情況下地表溫度的恢復(fù)，能夠得到空間連續(xù)的光學(xué)地表溫度產(chǎn)品。 [0056] 實(shí)施例二
[0057]在上述實(shí)施例一的基礎(chǔ)上，本發(fā)明實(shí)施例二提供了一種優(yōu)選的有云條件下的地表 溫度的估算方法，參見圖2,該方法可以包括以下步驟。
[0058]第一，獲取全球晴空條件下的MODIS地表溫度產(chǎn)品數(shù)據(jù)。
[0059]其中，MODIS是EOS系列衛(wèi)星上的最主要的儀器，其最大空間分辨率可達(dá)250米。 MODIS的多波段數(shù)據(jù)可以同時提供反映陸地表面狀況、云邊界、云特性、海洋水色、浮游植 物、生物地理、化學(xué)、大氣中水汽、氣溶膠、地表溫度、云頂溫度、大氣溫度、臭氧和云頂高度 等特征的信息。其中MODIS儀器的地面分辨率為250m、500m和1000m，掃描寬度為2330km。在 本實(shí)施例中，所用MODIS儀器熱紅外波段的地面分辨率為1000m，相應(yīng)地，MODIS地表溫度產(chǎn) 品數(shù)據(jù)的空間分辨率為l〇〇〇m。
[0060] 第二，獲取全球AMSR-E 36.5GHZ波段亮溫數(shù)據(jù)。
[00611 AMSR-E是在AMSR傳感器的基礎(chǔ)上改進(jìn)設(shè)計的，它搭載在NASA對地觀測衛(wèi)星Aqua于 2002年發(fā)射升空，在6.9-89GHZ范圍內(nèi)的6個頻率，其空間分辨率包括50KM、25KM、15KM和 5KM。在該實(shí)施例中，微波數(shù)據(jù)采用的是頻率為36.5GHZ波段，分辨率為25KM的全球AMSR-E 36.5GHZ波段亮溫數(shù)據(jù)。
[0062]第三，通過神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建立二者之間的關(guān)系。
[0063]在該步驟中，MODI S地表溫度值與ASMR-E微波亮溫值之間的回歸關(guān)系是利用神經(jīng) 網(wǎng)絡(luò)模型建立的。其中，在建立MODIS地表溫度值和ASMR-E微波亮溫值之間的回歸關(guān)系之 前，根據(jù)微波像元大小計算MODIS地表溫度的均值，該均值使得MODIS和AMSR-E空間位置上 相匹配。
[0064] 第四，獲得實(shí)際某地理區(qū)域內(nèi)有云條件下的AMSR-E亮溫影像和MODIS溫度影像。 [0065] AMSR-E亮溫影像也即微波影像，MODIS溫度影像也即光學(xué)影像。
[0066]第五，對于該地理區(qū)域內(nèi)的任意一個微波像元，如果該微波像元全部被云覆蓋，則 將該微波像元對應(yīng)的微波亮溫數(shù)據(jù)代入上述數(shù)學(xué)關(guān)系，得到該微波像元對應(yīng)的微波地表溫 度，將該微波像元對應(yīng)的微波地表溫度作為該微波像元的云下光學(xué)地表溫度。
[0067]第六，如果該微波像元部分被云覆蓋，則通過光學(xué)與微波的融合，計算得到該微波 像元的云下光學(xué)地表溫度。
[0068]具體地，可采用描述上述步驟S114時的采用的公式進(jìn)行計算，此處不再贅述。
[0069]以上是本發(fā)明提供的有云條件下的地表溫度的估算方法，本發(fā)明還提供了與之對 應(yīng)的有云條件下的地表溫度的估算裝置，具體地，該估算裝置用于執(zhí)行以上任意一種估算 方法。
[0070] 實(shí)施例三
[0071] 與上述實(shí)施例一相對應(yīng)，本發(fā)明實(shí)施例三提供了一種有云條件下的地表溫度的估 算裝置，參見圖3，該裝置包括第一獲取模塊10、建模模塊20、第二獲取模塊30、第一計算模 塊40、第二計算模塊50和確定模塊60。
[0072] 其中，第一獲取模塊10用于獲取全球范圍內(nèi)晴空條件下的光學(xué)地表溫度數(shù)據(jù)樣本 和微波亮溫數(shù)據(jù)樣本。
[0073]建模模塊20用于建立光學(xué)地表溫度數(shù)據(jù)樣本和微波亮溫數(shù)據(jù)樣本的數(shù)學(xué)回歸關(guān) 系。
[0074] 第二獲取模塊30用于獲取目標(biāo)區(qū)域內(nèi)有云條件下的微波影像和光學(xué)影像。其中， 微波影像和微波亮溫數(shù)據(jù)樣本對應(yīng)第一分辨率，光學(xué)影像和光學(xué)地表溫度數(shù)據(jù)樣本對應(yīng)第 二分辨率，按照第一分辨率，目標(biāo)區(qū)域被劃分為多個微波像元，第一微波像元為多個微波像 元中的任一個，按照第二分辨率，目標(biāo)區(qū)域被劃分為多個光學(xué)像元，第一分辨率大于第二分 辨率。
[0075] 第一計算模塊40用于將微波影像對應(yīng)的微波亮溫數(shù)據(jù)代入數(shù)學(xué)回歸關(guān)系進(jìn)行計 算，以得到的各個微波像元對應(yīng)的微波地表溫度；
[0076]第二計算模塊50用于計算第一微波像元內(nèi)的云層覆蓋度；
[0077]確定模塊60用于當(dāng)?shù)谝晃⒉ㄏ裨獌?nèi)的云層覆蓋度等于1，確定第一微波像元區(qū)域 內(nèi)光學(xué)地表溫度為第一微波像元對應(yīng)的微波地表溫度，當(dāng)?shù)谝晃⒉ㄏ裨獌?nèi)的云層覆蓋度大 于0且小千1 笛一微姑俛元由姑云巨罱羔反±或的1登+*丟溫度采用以下公式計算，
[0078]
[0079] 其中，LSTcicmd為第一微波像元內(nèi)被云層覆蓋K域的光學(xué)地表溫度，LSTamsr為第一 微波像元對應(yīng)的微波地表溫度，LSTmod^S第一微波像元內(nèi)晴空區(qū)域第i個光學(xué)像元對應(yīng) 的光學(xué)地表溫度，N為第一微波像元內(nèi)晴空區(qū)域光學(xué)像元的個數(shù)，C為第一微波像元內(nèi)的云 層覆蓋度，A為第i個光學(xué)像元處對應(yīng)的微波像元的空間點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)。
[0080]優(yōu)選地，建模模塊20具體執(zhí)行以下步驟:對地表溫度數(shù)據(jù)樣本和微波亮溫數(shù)據(jù)樣 本進(jìn)行空間匹配處理；以及將空間匹配處理后的地表溫度數(shù)據(jù)樣本和微波亮溫數(shù)據(jù)樣本按 照預(yù)設(shè)數(shù)學(xué)模型建立數(shù)學(xué)回歸關(guān)系。
[0081 ]優(yōu)選地，采用以下公式計算第一微波像元內(nèi)的云層覆蓋度：
[0082]
[0083]其中，S表示第一微波像元內(nèi)光學(xué)像元總數(shù)量，N表示第一微波像元內(nèi)沒有被云層 覆蓋的光學(xué)像元數(shù)量。
[0084]需要說明的是，上述裝置或系統(tǒng)實(shí)施例屬于優(yōu)選實(shí)施例，所涉及的模塊并不一定 是本申請所必須的。
[0085]本說明書中的各個實(shí)施例從不同角度對本申請進(jìn)行了描述，各個實(shí)施例之間相同 相似的部分互相參見即可。對于本申請的裝置實(shí)施例而言，由于其與方法實(shí)施例基本相似， 所以描述的比較簡單，相關(guān)之處參見方法實(shí)施例的部分說明即可。
[0086]以上所述，僅為本發(fā)明較佳的【具體實(shí)施方式】，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此， 任何熟悉該技術(shù)的人在本發(fā)明所揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋 在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)該以權(quán)利要求的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。
【主權(quán)項】
1. 一種有云條件下的地表溫度的估算方法，其特征在于，包括： 獲取全球范圍內(nèi)晴空條件下的光學(xué)地表溫度數(shù)據(jù)樣本和微波亮溫數(shù)據(jù)樣本； 建立所述光學(xué)地表溫度數(shù)據(jù)樣本和所述微波亮溫數(shù)據(jù)樣本的數(shù)學(xué)回歸關(guān)系； 獲取目標(biāo)區(qū)域內(nèi)有云條件下的微波影像和光學(xué)影像，其中，所述微波影像和所述微波 亮溫數(shù)據(jù)樣本對應(yīng)第一分辨率，所述光學(xué)影像和所述光學(xué)地表溫度數(shù)據(jù)樣本對應(yīng)第二分辨 率，按照所述第一分辨率，所述目標(biāo)區(qū)域被劃分為多個微波像元，第一微波像元為所述多個 微波像元中的任一個，按照所述第二分辨率，所述目標(biāo)區(qū)域被劃分為多個光學(xué)像元，所述第 一分辨率大于所述第二分辨率； 將所述微波影像對應(yīng)的微波亮溫數(shù)據(jù)代入所述數(shù)學(xué)回歸關(guān)系進(jìn)行計算，W得到的各個 微波像元對應(yīng)的微波地表溫度； 計算所述第一微波像元內(nèi)的云層覆蓋度； 若所述第一微波像元內(nèi)的云層覆蓋度等于1，則所述第一微波像元區(qū)域內(nèi)光學(xué)地表溫 度為所述第一微波像元對應(yīng)的微波地表溫度； 若所述第一微波像元內(nèi)的云層覆蓋度大于0且小于1，則所述第一微波像元內(nèi)被云層覆 蓋區(qū)域的光學(xué)地表溫度采用W下公式計算，其中，LSTcioud為所述第一微波像元內(nèi)被云層覆蓋區(qū)域的光學(xué)地表溫度，LSTamsr為所述 第一微波像元對應(yīng)的微波地表溫度，LSTmodis_i為所述第一微波像元內(nèi)晴空區(qū)域第i個光學(xué) 像元對應(yīng)的光學(xué)地表溫度，N為所述第一微波像元內(nèi)晴空區(qū)域光學(xué)像元的個數(shù)，C為所述第 一微波像元內(nèi)的云層覆蓋度，。為所述第i個光學(xué)像元處對應(yīng)的微波像元的空間點(diǎn)擴(kuò)散函 數(shù)。2. 如權(quán)利要求1所述的有云條件下的地表溫度的估算方法，其特征在于，建立所述地表 溫度數(shù)據(jù)樣本和所述微波亮溫數(shù)據(jù)樣本的數(shù)學(xué)回歸關(guān)系包括： 對所述地表溫度數(shù)據(jù)樣本和所述微波亮溫數(shù)據(jù)樣本進(jìn)行空間匹配處理；W及 將空間匹配處理后的所述地表溫度數(shù)據(jù)樣本和所述微波亮溫數(shù)據(jù)樣本按照預(yù)設(shè)數(shù)學(xué) 模型建立所述數(shù)學(xué)回歸關(guān)系。3. 如權(quán)利要求2所述的有云條件下的地表溫度的估算方法，其特征在于，所述預(yù)設(shè)數(shù)學(xué) 模型為人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型或支持向量機(jī)模型。4. 如權(quán)利要求2所述的有云條件下的地表溫度的估算方法，其特征在于，對所述地表溫 度數(shù)據(jù)樣本和所述微波亮溫數(shù)據(jù)樣本進(jìn)行空間匹配處理包括： 對所述第一微波像元內(nèi)的所有光學(xué)像元對應(yīng)的所述光學(xué)地表溫度數(shù)據(jù)樣本求均值，W 得到所述第一微波像元內(nèi)所述光學(xué)地表溫度數(shù)據(jù)樣本對應(yīng)的地表溫度；W及 將所述第一微波像元內(nèi)所述光學(xué)地表溫度數(shù)據(jù)樣本對應(yīng)的地表溫度與所述第一微波 像元內(nèi)的微波亮溫數(shù)據(jù)樣本相匹配，W實(shí)現(xiàn)空間匹配。5. 如權(quán)利要求1所述的有云條件下的地表溫度的估算方法，其特征在于，采用W下公式 計算所述第一微波像元內(nèi)的云層覆蓋度：其中，S表示所述第一微波像元內(nèi)光學(xué)像元總數(shù)量，N表示所述第一微波像元內(nèi)沒有被 云層覆蓋的光學(xué)像元數(shù)量。6. 如權(quán)利要求1所述的有云條件下的地表溫度的估算方法，其特征在于，所述光學(xué)地表 溫度數(shù)據(jù)樣本為MOD IS產(chǎn)品數(shù)據(jù)、VIIRS數(shù)據(jù)、ASTER數(shù)據(jù)。7. 如權(quán)利要求1所述的有云條件下的地表溫度的估算方法，其特征在于，所述微波亮溫 數(shù)據(jù)樣本為AMSR-E微波亮溫數(shù)據(jù)、AMSR-2微波亮溫數(shù)據(jù)。8. -種有云條件下的地表溫度的估算裝置，其特征在于，包括： 第一獲取模塊，用于獲取全球范圍內(nèi)晴空條件下的光學(xué)地表溫度數(shù)據(jù)樣本和微波亮溫 數(shù)據(jù)樣本； 建模模塊，用于建立所述光學(xué)地表溫度數(shù)據(jù)樣本和所述微波亮溫數(shù)據(jù)樣本的數(shù)學(xué)回歸 關(guān)系； 第二獲取模塊，用于獲取目標(biāo)區(qū)域內(nèi)有云條件下的微波影像和光學(xué)影像，其中，所述 微波影像和所述微波亮溫數(shù)據(jù)樣本對應(yīng)第一分辨率，所述光學(xué)影像和所述光學(xué)地表溫度數(shù) 據(jù)樣本對應(yīng)第二分辨率，按照所述第一分辨率，所述目標(biāo)區(qū)域被劃分為多個微波像元，第一 微波像元為所述多個微波像元中的任一個，按照所述第二分辨率，所述目標(biāo)區(qū)域被劃分為 多個光學(xué)像元，所述第一分辨率大于所述第二分辨率； 第一計算模塊，用于將所述微波影像對應(yīng)的微波亮溫數(shù)據(jù)代入所述數(shù)學(xué)回歸關(guān)系進(jìn)行 計算，W得到的各個微波像元對應(yīng)的微波地表溫度； 第二計算模塊，用于計算所述第一微波像元內(nèi)的云層覆蓋度； 確定模塊，用于當(dāng)所述第一微波像元內(nèi)的云層覆蓋度等于1，確定所述第一微波像元區(qū) 域內(nèi)光學(xué)地表溫度為所述第一微波像元對應(yīng)的微波地表溫度，當(dāng)所述第一微波像元內(nèi)的云 層覆蓋度大于0且小于1，則所述第一微波像元內(nèi)被云層覆蓋區(qū)域的光學(xué)地表溫度采用W下 公式計算，其中，LSTcioud為所述第一微波像元內(nèi)被云層覆蓋區(qū)域的光學(xué)地表溫度，LSTamsr為所述 第一微波像元對應(yīng)的微波地表溫度，LSTmodis_i為所述第一微波像元內(nèi)晴空區(qū)域第i個光學(xué) 像元對應(yīng)的光學(xué)地表溫度，N為所述第一微波像元內(nèi)晴空區(qū)域光學(xué)像元的個數(shù)，C為所述第 一微波像元內(nèi)的云層覆蓋度，。為所述第i個光學(xué)像元處對應(yīng)的微波像元的空間點(diǎn)擴(kuò)散函 數(shù)。9. 如權(quán)利要求8所述的有云條件下的地表溫度的估算裝置，其特征在于，所述建模模塊 具體執(zhí)行W下步驟： 對所述地表溫度數(shù)據(jù)樣本和所述微波亮溫數(shù)據(jù)樣本進(jìn)行空間匹配處理；W及 將空間匹配處理后的所述地表溫度數(shù)據(jù)樣本和所述微波亮溫數(shù)據(jù)樣本按照預(yù)設(shè)數(shù)學(xué) 模型建立所述數(shù)學(xué)回歸關(guān)系。10.如權(quán)利要求8所述的有云條件下的地表溫度的估算裝置，其特征在于，采用W下公 式計算所述第一微波像元內(nèi)的云層覆蓋度：其中，S表示所述第一微波像元內(nèi)光學(xué)像元總數(shù)量，N表示所述第一微波像元內(nèi)沒有被 云層覆蓋的光學(xué)像元數(shù)量。
【文檔編號】G01J5/00GK105841819SQ201610167085
【公開日】2016年8月10日
【申請日】2016年3月23日
【發(fā)明人】王天星, 施建成, 趙天杰, 熊川, 姬大彬
【申請人】中國科學(xué)院遙感與數(shù)字地球研究所