FY-4A气溶胶光学厚度的反演方法、装置、设备和介质与流程

本申请涉及卫星，尤其是涉及一种fy-4a气溶胶光学厚度的反演方法、装置、设备和介质。

背景技术：

1、目前现有的遥感卫星反演气溶胶光学厚度aod(aerosol optical depth)的方法主要分为两类，深蓝算法和暗像元算法。其中，暗像元aod反演中会通过建立蓝(0.47μm)、红波段(0.64μm)与受大气影响非常小的近红外波段(2.12μm)的线性关系来获取前两个波段的地表反射率，比如通过两个受大气影响非常低的近红外波段计算ndwiswir，然后利用红、蓝波段与近红外波段的线性关系、加上与ndwiswir的关系，来确定两个波段在某个像元的地表反射率，再利用大气传输模型计算该像元的aod。也有研究直接复用了modis现有的线性关系函数，利用其他卫星传感器进行反演。

2、目前针对风云四号a星(fy-4a)开发的aod反演研究较少，官方也无正式公布的aod产品。对于现有的暗像元算法，估算地表反射率的方法主要依赖modis都算法，即寻找红、蓝波段与近红波段的线性关系，更有研究直接使用了modis地表反射率产品如mod09gq、mod34a3等。然而不同的传感器在波段设置上不尽相同，相同的反演方法无法在不同传感器之间简单地复用。即使fy-4a搭载的多通道扫描成像辐射计agri(advancedgeosynchronous radiation imager)在红、蓝波段的中心波长设置上与modis极为相近，他们的光谱响应函数也有巨大的区别，因此无法直接复用modis上的线性关系套用在fy-4a的aod反演上。

技术实现思路

1、本申请的目的在于提供一种fy-4a气溶胶光学厚度的反演方法、装置、设备和介质，减少了因不同卫星传感器而造成的地表反射率估算错误，提升了fy-4a气溶胶光学厚度的反演的准确性，提升了实时气溶胶光学厚度的生产效率和速度。

2、第一方面，本发明提供一种fy-4a气溶胶光学厚度的反演方法，方法包括：获取fy-4a预设时段的全圆盘数据，并读取指定波段下的实测数据；基于预先配置的气溶胶光学厚度查找表对指定波段下的实测数据进行大气校正，得到指定波段对应的目标地表反射率；其中，预先配置的气溶胶光学厚度查找表为配置有fy-4a光谱响应函数的6s大气校正查找表；根据指定波段对应的目标地表反射率进行气溶胶光厚度的多进程反演处理，得到指定波段对应的目标气溶胶光学厚度。

3、在可选的实施方式中，预先配置的气溶胶光学厚度查找表包括预设个数的太阳高度角、预设个数的太阳天顶角、预设个数的相对方位角与多种气溶胶光学厚度进行组合后的组合结果；其中，每种组合都对应有相应的大气程辐射、总透射率和半球反照率。

4、在可选的实施方式中，指定波段包括第2波段和第3波段，实测数据包括卫星图像；基于预先配置的气溶胶光学厚度查找表对指定波段下的实测数据进行大气校正，得到指定波段对应的目标地表反射率，包括：对卫星图像中进行暗像元判断；基于预先配置的气溶胶光学厚度查找表和第一大气传输模型确定第3波段对应的多种气溶胶光学厚度分别对应的第一目标地表反射率；第一大气传输模型为：；其中，为地表反射率；为太阳天顶角；为卫星天顶角；为方位角；为表观反射率；为大气程辐射、为总透射率，为半球反照率；基于预先配置的气溶胶光学厚度查找表和第一目标地表反射率确定第2波段的暗像元对应的目标表观反射率；基于指定的背景气溶胶光学厚度和表观反射率对第2波段和第3波段进行大气校正，得到第2波段对应的第二目标地表反射率。

5、在可选的实施方式中，对卫星图像中进行暗像元判断，包括：对卫星图像中的预设晴空陆地像元的第6波段进行阈值判断；若小于预设阈值，则为暗像元。

6、在可选的实施方式中，基于预先配置的气溶胶光学厚度查找表和第一目标地表反射率确定第2波段的暗像元对应的目标表观反射率，包括：基于多种气溶胶光学厚度分别对应的第一地表反射率和波段比值，模拟第2波段对应的多种气溶胶光学厚度分别对应的第二地表反射率；其中，波段比值为第2波段和第3波段的比值；基于第二地表反射率、第二大气传输模型和预先配置的气溶胶光学厚度查找表中的参数，反演得到第2波段对应的多种气溶胶光学厚度分别对应的目标表观反射率；第二大气传输模型为：。

7、在可选的实施方式中，在得到目标表观反射率后，方法还包括：获取第2波段对应的多种气溶胶光学厚度分别对应的实测表观反射率，通过插值得到暗像元在第2波段下的气溶胶光学厚度。

8、在可选的实施方式中，方法还包括：基于全圆盘数据中第2波段和第5波段的实测数据计算归一化水指数；将第2波段中的反射率数据进行灰度处理得到云像元分类阈值；基于归一化水指数和云像元分类阈值，提取非云水像元；计算非云水像元对应的气溶胶光学厚度。

9、第二方面，本发明提供一种fy-4a气溶胶光学厚度的反演装置，装置包括：数据获取模块，用于获取fy-4a预设时段的全圆盘数据，并读取指定波段下的实测数据；大气校正模块，用于基于预先配置的气溶胶光学厚度查找表对指定波段下的实测数据进行大气校正，得到指定波段对应的目标地表反射率；其中，预先配置的气溶胶光学厚度查找表为配置有fy-4a光谱响应函数的6s大气校正查找表；反演模块，用于根据指定波段对应的目标地表反射率进行气溶胶光厚度的多进程反演处理，得到指定波段对应的目标气溶胶光学厚度。

10、第三方面，本发明提供一种电子设备，包括处理器和存储器，存储器存储有能够被处理器执行的计算机可执行指令，处理器执行计算机可执行指令以实现前述实施方式任一项的fy-4a气溶胶光学厚度的反演方法。

11、第四方面，本发明提供一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质存储有计算机可执行指令，计算机可执行指令在被处理器调用和执行时，计算机可执行指令促使处理器实现前述实施方式任一项的fy-4a气溶胶光学厚度的反演方法。

12、本申请提供的fy-4a气溶胶光学厚度的反演方法、装置、设备和介质，该方法首先获取fy-4a预设时段的全圆盘数据，并读取指定波段下的实测数据，然后基于预先配置的气溶胶光学厚度查找表（也即配置有fy-4a光谱响应函数的6s大气校正查找表）对指定波段下的实测数据进行大气校正，得到指定波段对应的目标地表反射率，最后根据指定波段对应的目标地表反射率进行气溶胶光厚度的多进程反演处理，得到指定波段对应的目标气溶胶光学厚度。该方法通过fy-4a本身的波段设置与光谱响应函数进行地表反射率的计算，减少了因不同卫星传感器而造成的地表反射率估算错误，提升了fy-4a气溶胶光学厚度的反演的准确性；通过进行气溶胶光厚度的多进程反演处理，提升了实时气溶胶光学厚度的生产效率和速度。

技术特征：

1.一种fy-4a气溶胶光学厚度的反演方法，其特征在于，所述方法包括：

2.根据权利要求1所述的fy-4a气溶胶光学厚度的反演方法，其特征在于，所述预先配置的气溶胶光学厚度查找表包括预设个数的太阳高度角、预设个数的太阳天顶角、预设个数的相对方位角与多种气溶胶光学厚度进行组合后的组合结果；每种组合都对应有相应的大气程辐射、总透射率和半球反照率。

3.根据权利要求1所述的fy-4a气溶胶光学厚度的反演方法，其特征在于，所述指定波段包括第2波段和第3波段，所述实测数据包括卫星图像；

4.根据权利要求3所述的fy-4a气溶胶光学厚度的反演方法，其特征在于，对所述卫星图像中进行暗像元判断，包括：

5.根据权利要求3所述的fy-4a气溶胶光学厚度的反演方法，其特征在于，基于预先配置的气溶胶光学厚度查找表和所述第一目标地表反射率确定所述第2波段的所述暗像元对应的目标表观反射率，包括：

6.根据权利要求5所述的fy-4a气溶胶光学厚度的反演方法，其特征在于，在得到所述目标表观反射率后，所述方法还包括：

7.根据权利要求4所述的fy-4a气溶胶光学厚度的反演方法，其特征在于，所述方法还包括：

8.一种fy-4a气溶胶光学厚度的反演装置，其特征在于，所述装置包括：

9.一种电子设备，其特征在于，包括处理器和存储器，所述存储器存储有能够被所述处理器执行的计算机可执行指令，所述处理器执行所述计算机可执行指令以实现权利要求1至7任一项所述的fy-4a气溶胶光学厚度的反演方法。

10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有计算机可执行指令，所述计算机可执行指令在被处理器调用和执行时，计算机可执行指令促使处理器实现权利要求1至7任一项所述的fy-4a气溶胶光学厚度的反演方法。

技术总结
本申请提供了一种FY‑4A气溶胶光学厚度的反演方法、装置、设备和介质，涉及卫星技术领域，该方法包括：获取FY‑4A预设时段的全圆盘数据，并读取指定波段下的实测数据；基于预先配置的气溶胶光学厚度查找表对指定波段下的实测数据进行大气校正，得到指定波段对应的目标地表反射率；根据指定波段对应的目标地表反射率进行气溶胶光厚度的多进程反演处理，得到指定波段对应的目标气溶胶光学厚度。本申请减少了因不同卫星传感器而造成的地表反射率估算错误，提升了FY‑4A气溶胶光学厚度的反演的准确性，提升了实时气溶胶光学厚度的生产效率和速度。

技术研发人员：吴达周,黄葵,王宇翔,徐欢,宋蕾,刘雨生,汤琼,王振刚,夏丽华
受保护的技术使用者：南京航天宏图信息技术有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12