基于卫星遥感技术的近地面甲醛浓度获取方法

1.本发明属于卫星遥感技术领域，具体涉及一种基于卫星遥感技术的近地面甲醛浓度获取方法、基于卫星遥感技术的近地面甲醛浓度获取系统及计算机可读存储介质。


背景技术：

2.空气中的甲醛可对人体健康产生极大的危害，近年来，随着卫星遥感技术的逐步成熟，现已可实现对大气甲醛长时间、大范围的全局观测，弥补了地面监测站缺乏甲醛观测手段的不足。
3.目前通过卫星遥感技术所观测到的对流层甲醛柱总量反映的是从近地面到对流层的总甲醛浓度。然而实际情况是，在甲醛高排放区域，大部分甲醛聚集在近地面，而在边界层内，甲醛通常是均匀分布的。如此，由于大气甲醛在垂直分布状态上的差异性，使得基于卫星反演的对流层甲醛柱总量并不能准确表征近地面甲醛浓度。而近地面甲醛是近地面臭氧形成的关键活性组分且对人体健康危害最大，因此目前亟需准确有效的近地面甲醛浓度获取方法。


技术实现要素：

4.为了克服现有技术的上述缺点，本发明的目的在于提供一种基于卫星遥感技术的近地面甲醛浓度获取方法，旨在解决目前缺乏准确有效的近地面甲醛浓度获取方法的技术问题。
5.本发明为达到其目的，所采用的技术方案如下：
6.一种基于卫星遥感技术的近地面甲醛浓度获取方法，包括以下步骤：
7.利用卫星遥感平台划分出若干个卫星单元格；
8.利用卫星遥感平台获取每一所述卫星单元格内的观测对流层甲醛柱总量；
9.利用大气化学传输模型筛选出与若干个所述卫星单元格相对应的若干个目标模型单元格，并获取每一所述目标模型单元格内的模拟对流层甲醛柱总量以及每一所述目标模型单元格内的模拟边界层甲醛柱总量；
10.基于每一所述卫星单元格内的观测对流层甲醛柱总量、每一所述目标模型单元格内的模拟对流层甲醛柱总量、以及每一所述目标模型单元格内的模拟边界层甲醛柱总量，根据预设计算规则分别计算出每一所述卫星单元格内的理论边界层甲醛柱总量；
11.获取边界层与近地面的压强差，并基于每一所述卫星单元格内的理论边界层甲醛柱总量，根据第一预设算法分别计算出每一所述卫星单元格内的第一理论近地面甲醛浓度。
12.进一步地，所述利用卫星遥感平台获取每一所述卫星单元格内的观测对流层甲醛柱总量的步骤，具体包括：
13.利用卫星遥感平台获取目标区域内的观测对流层甲醛柱总量；
14.通过面积加权法将所述目标区域内的观测对流层甲醛柱总量转换为每一所述卫
星单元格内的观测对流层甲醛柱总量。
15.进一步地，所述利用大气化学传输模型筛选出与若干个所述卫星单元格相对应的若干个目标模型单元格，并获取每一所述目标模型单元格内的模拟对流层甲醛柱总量以及每一所述目标模型单元格内的模拟边界层甲醛柱总量的步骤，具体包括：
16.判断所述目标模型单元格的面积是否大于所述卫星单元格的面积；
17.若所述目标模型单元格的面积小于所述卫星单元格的面积，则筛选出每一所述卫星单元格内所包含的第一模型单元格；
18.利用大气化学传输模型获取每一所述第一模型单元格内的模拟对流层甲醛柱总量以及每一所述第一模型单元格内的模拟边界层甲醛柱总量；
19.所述基于每一所述卫星单元格内的观测对流层甲醛柱总量、每一所述目标模型单元格内的模拟对流层甲醛柱总量、以及每一所述目标模型单元格内的模拟边界层甲醛柱总量，根据预设计算规则分别计算出每一所述卫星单元格内的理论边界层甲醛柱总量的步骤，具体包括：
20.基于每一所述卫星单元格内的观测对流层甲醛柱总量、每一所述卫星单元格所包含的每一所述第一模型单元格内的模拟对流层甲醛柱总量、每一所述卫星单元格所包含的每一所述第一模型单元格内的模拟边界层甲醛柱总量，由第二预设算法分别计算出每一所述卫星单元格内的理论边界层甲醛柱总量。
21.进一步地，所述利用大气化学传输模型筛选出与若干个所述卫星单元格相对应的若干个目标模型单元格，并获取每一所述目标模型单元格内的模拟对流层甲醛柱总量以及每一所述目标模型单元格内的模拟边界层甲醛柱总量的步骤，具体包括：
22.判断所述目标模型单元格的面积是否大于所述卫星单元格的面积；
23.若所述目标模型单元格的面积等于所述卫星单元格的面积，则筛选出与每一所述卫星单元格一一对应的第二模型单元格；
24.利用大气化学传输模型获取每一所述第二模型单元格内的模拟对流层甲醛柱总量以及每一所述第二模型单元格内的模拟边界层甲醛柱总量；
25.所述基于每一所述卫星单元格内的观测对流层甲醛柱总量、每一所述目标模型单元格内的模拟对流层甲醛柱总量、以及每一所述目标模型单元格内的模拟边界层甲醛柱总量，根据预设计算规则分别计算出每一所述卫星单元格内的理论边界层甲醛柱总量的步骤，具体包括：
26.基于每一所述卫星单元格内的观测对流层甲醛柱总量、每一所述第二模型单元格内的模拟对流层甲醛柱总量、以及每一所述第二模型单元格内的模拟边界层甲醛柱总量，根据第三预设算法分别计算出每一所述卫星单元格内的理论边界层甲醛柱总量。
27.进一步地，所述利用大气化学传输模型筛选出与若干个所述卫星单元格相对应的若干个目标模型单元格，并获取每一所述目标模型单元格内的模拟对流层甲醛柱总量以及每一所述目标模型单元格内的模拟边界层甲醛柱总量的步骤，具体包括：
28.判断所述目标模型单元格的面积是否大于所述卫星单元格的面积；
29.若所述目标模型单元格的面积大于所述卫星单元格的面积，则筛选出包含全部所述卫星单元格的若干个第三模型单元格；其中，每一所述第三模型单元格均包含至少一个所述卫星单元格；
30.获取每一所述第三模型单元格内的模拟对流层甲醛柱总量以及每一所述第三模型单元格内的模拟边界层甲醛柱总量；
31.所述基于每一所述卫星单元格内的观测对流层甲醛柱总量、每一所述目标模型单元格内的模拟对流层甲醛柱总量、以及每一所述目标模型单元格内的模拟边界层甲醛柱总量，根据预设计算规则分别计算出每一所述卫星单元格内的理论边界层甲醛柱总量的步骤，具体包括：
32.基于每一所述第三模型单元格内的模拟对流层甲醛柱总量、每一所述第三模型单元格内的模拟边界层甲醛柱总量、以及每一所述卫星单元格内的观测对流层甲醛柱总量，根据第四预设算法分别计算出每一所述卫星单元格内的理论边界层甲醛柱总量。
33.进一步地，所述基于每一所述第三模型单元格内的模拟对流层甲醛柱总量、每一所述第三模型单元格内的模拟边界层甲醛柱总量、以及每一所述第三模型单元格所包含的每一所述卫星单元格内的观测对流层甲醛柱总量，根据第四预设算法分别计算出每一所述卫星单元格内的理论边界层甲醛柱总量的步骤，具体包括：
34.对每一所述第三模型单元格所包含的每一所述卫星单元格内的观测对流层甲醛柱总量进行线性拟合，并基于每一所述第三模型单元格分别得到一个拟合结果；
35.基于每一所述第三模型单元格内的模拟对流层甲醛柱总量、以及与每一所述第三模型单元格相对应的所述拟合结果，根据第五预设算法分别计算出每一所述卫星单元格内的模拟修正对流层甲醛柱总量；
36.基于每一所述卫星单元格内的模拟修正对流层甲醛柱总量、每一所述第三模型单元格内的模拟对流层甲醛柱总量、以及每一所述第三模型单元格内的模拟边界层甲醛柱总量，根据第六预设算法分别计算出每一所述卫星单元格内的模拟修正边界层甲醛柱总量；
37.基于每一所述卫星单元格内的模拟修正对流层甲醛柱总量、每一所述卫星单元格内的模拟修正边界层甲醛柱总量、以及每一所述卫星单元格内的观测对流层甲醛柱总量，根据第七预设算法分别计算出每一所述卫星单元格内的理论边界层甲醛柱总量。
38.进一步地，所述基于每一所述卫星单元格内的模拟修正对流层甲醛柱总量、每一所述卫星单元格内的模拟修正边界层甲醛柱总量、以及每一所述卫星单元格内的观测对流层甲醛柱总量，根据第七预设算法分别计算出每一所述卫星单元格内的理论边界层甲醛柱总量的步骤之后，还包括以下步骤：
39.利用大气化学传输模型获取每一所述第三模型单元格内的模拟近地面甲醛柱总量；
40.基于每一所述卫星单元格内的模拟修正对流层甲醛柱总量、每一所述第三模型单元格内的模拟对流层甲醛柱总量、以及每一所述第三模型单元格内的模拟近地面甲醛柱总量，根据第八预设算法分别计算出每一所述卫星单元格内的模拟修正近地面甲醛柱总量；
41.基于每一所述卫星单元格内的模拟修正对流层甲醛柱总量、每一所述卫星单元格内的模拟修正近地面甲醛柱总量、以及每一所述卫星单元格内的观测对流层甲醛柱总量，根据第九预设算法分别计算出每一所述卫星单元格内的理论最低层甲醛柱总量；
42.所述获取边界层与近地面的压强差，并基于每一所述卫星单元格内的理论边界层甲醛柱总量，根据第一预设算法分别计算出每一所述卫星单元格内的第一理论近地面甲醛浓度的步骤之后，还包括以下步骤：
43.利用大气化学传输模型获取最低层与近地面的压强差，并基于每一所述卫星单元格内的理论最低层甲醛柱总量，根据所述第一预设算法分别计算出每一所述卫星单元格内的第二理论近地面甲醛浓度；
44.基于每一所述卫星单元格内的第二理论近地面甲醛浓度、以及每一所述卫星单元格内的第一理论近地面甲醛浓度，根据第十预设算法计算出浓度偏差值；
45.判断每一所述卫星单元格内的观测对流层甲醛柱总量是否大于第一阈值；
46.若所述卫星单元格内的观测对流层甲醛柱总量大于所述第一阈值，则基于所述卫星单元格内的第一理论近地面甲醛浓度、以及所述浓度偏差值，根据第十一预设算法计算出所述卫星单元格内的第三理论近地面甲醛浓度。
47.进一步地，所述判断每一所述卫星单元格内的观测对流层甲醛柱总量是否大于第一阈值的步骤之后，还包括以下步骤：
48.若所述卫星单元格内的观测对流层甲醛柱总量不大于所述第一阈值，则判断所述卫星单元格内的观测对流层甲醛柱总量是否大于第二阈值；
49.若所述卫星单元格内的观测对流层甲醛柱总量大于所述第二阈值，则基于所述卫星单元格内的第一理论近地面甲醛浓度、所述卫星单元格内的观测对流层甲醛柱总量、以及所述浓度偏差值，根据第十二预设算法计算出所述卫星单元格内的第四理论近地面甲醛浓度。
50.对应地，本发明还提出一种基于卫星遥感技术的近地面甲醛浓度获取系统，所述基于卫星遥感技术的近地面甲醛浓度获取系统包括存储器、处理器以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，所述计算机程序被所述处理器执行时实现如前述的基于卫星遥感技术的近地面甲醛浓度获取方法的步骤。
51.对应地，本发明还提出一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有基于卫星遥感技术的近地面甲醛浓度获取程序，所述基于卫星遥感技术的近地面甲醛浓度获取程序被处理器执行时实现如前述的基于卫星遥感技术的近地面甲醛浓度获取方法的步骤。
52.与现有技术相比，本发明的有益效果是：
53.本发明提出的基于卫星遥感技术的近地面甲醛浓度获取方法，通过卫星遥感将目标区域划分为若干个卫星单元格，并首先观测出其中一组卫星单元格(可以是一个或多个)内的观测对流层甲醛柱总量，再通过大气化学传输模型筛选出与该组卫星单元格相对应的一组目标模型单元格(可以是一个或多个)，并模拟出该组目标模型单元格内的模拟对流层甲醛柱总量和模拟边界层甲醛柱总量，再根据二者之间的映射关系去调整该组卫星单元格内的观测对流层甲醛柱总量，以获得该组每一个卫星单元格内的理论边界层甲醛柱总量，最终再基于边界层与近地面的压强差计算出该组每一个卫星单元格内的第一理论近地面甲醛浓度。而对于其它卫星单元格，亦是以同样的方式进行计算，最终可获取到所有卫星单元格内的第一理论近地面甲醛浓度。从而解决了目前通过卫星遥感技术只能观测到对流层甲醛柱总量、据此得出的甲醛浓度无法准确表征近地面甲醛浓度的问题，通过卫星遥感技术与大气化学传输模型相结合，获得了较为准确的近地面甲醛浓度数据。
附图说明
54.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
55.图1为本发明近地面甲醛浓度获取方法第一实施例的流程示意图；
56.图2为本发明近地面甲醛浓度获取方法第二实施例的部分流程示意图；
57.图3为本发明近地面甲醛浓度获取方法第三实施例的部分流程示意图；
58.图4为本发明近地面甲醛浓度获取方法第四实施例的部分流程示意图；
59.图5为本发明近地面甲醛浓度获取方法第五实施例的部分流程示意图；
60.图6为本发明近地面甲醛浓度获取方法第六实施例的部分流程示意图；
61.图7为本发明近地面甲醛浓度获取方法第七实施例的部分流程示意图；
62.图8为本发明近地面甲醛浓度获取方法第八实施例的部分流程示意图；
63.图9为本发明实施例方案中卫星单元格与目标模型单元格的对照示意图；
64.图10为本发明实施例方案涉及的硬件运行环境的系统结构示意图。
65.本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
66.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
67.如图10所示，图10是本发明实施例方案涉及的基于卫星遥感技术的近地面甲醛浓度获取系统的结构示意图。
68.如图10所示，该基于卫星遥感技术的近地面甲醛浓度获取系统可以包括：处理器1001，例如cpu，网络接口1004，用户接口1003，存储器1005，通信总线1002。其中，通信总线1002用于实现这些组件之间的连接通信。用户接口1003可以包括显示屏(display)、输入单元比如键盘(keyboard)，可选用户接口1003还可以包括标准的有线接口、无线接口。网络接口1004可选的可以包括标准的有线接口、无线接口(如wi-fi接口)。存储器1005可以是高速ram存储器，也可以是稳定的存储器(non-volatilememory)，例如磁盘存储器。存储器1005可选的还可以是独立于前述处理器1001的存储装置。
69.可选地，该基于卫星遥感技术的近地面甲醛浓度获取系统还可以包括摄像头、rf(radiofrequency，射频)电路，传感器、音频电路、wifi模块等等。其中，传感器可包括光传感器、运动传感器、红外线传感器以及其他传感器，在此不再赘述。
70.本领域技术人员可以理解，图10中示出的具体结构并不构成对该基于卫星遥感技术的近地面甲醛浓度获取系统的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件布置。
71.如图10所示，作为一种计算机可读存储介质的存储器1005中可以包括操作系统、网络通信模块、用户接口模块以及基于卫星遥感技术的近地面甲醛浓度获取程序。
72.在图10所示的基于卫星遥感技术的近地面甲醛浓度获取系统中，网络接口1004主要用于连接后台服务器，与后台服务器进行数据通信；用户接口1003主要用于连接客户端(用户端)，与客户端进行数据通信；而处理器1001可以用于调用存储器1005中存储的基于卫星遥感技术的近地面甲醛浓度获取程序，并执行下述任一实施例中的基于卫星遥感技术的近地面甲醛浓度获取方法中的操作。
73.基于上述硬件结构，提出本发明的基于卫星遥感技术的近地面甲醛浓度获取方法实施例。
74.参照图1，本发明第一实施例提供一种基于卫星遥感技术的近地面甲醛浓度获取方法，该基于卫星遥感技术的近地面甲醛浓度获取方法包括：
75.步骤s1，利用卫星遥感平台划分出若干个卫星单元格；
76.步骤s2，利用卫星遥感平台获取每一卫星单元格内的观测对流层甲醛柱总量；
77.卫星遥感平台具体包括一种可用于观测对流层空气状况的超光谱卫星(如于2017年发射的星载光谱仪tropomi)以及可与卫星实现通讯并获取卫星遥感观测数据的地面工作台，具体的观测方式是基于朗伯比尔定律和差分吸收光谱方法，从卫星观测的光谱中提取大气甲醛的吸收信号，从而遥感大气对流层中的甲醛柱总量。卫星在观测时首先将目标区域划分为若干个卫星单元格，该卫星单元格即卫星用以观测目标区域内对流层甲醛柱总量的最小单元(可理解为图像处理中的像素点)。当地面工作台获取到所有卫星单元格内的观测对流层甲醛柱总量后，即可判断出该目标区域内的观测对流层甲醛柱总量。卫星单元格的尺寸与卫星的空间分辨率有关，分辨率越大，则单个卫星单元格的尺寸越小，反之当分辨率越小，则单个卫星单元格的尺寸越大，在实际应用中，可通过调整卫星的空间分辨率以缩放卫星单元格。
78.步骤s3，利用大气化学传输模型筛选出与若干个卫星单元格相对应的若干个目标模型单元格，并获取每一目标模型单元格内的模拟对流层甲醛柱总量以及每一目标模型单元格内的模拟边界层甲醛柱总量；
79.大气化学传输模型具体可为辐射传输模型geos-chem，通过该模型可在软件上模拟出甲醛垂直廓线、对流层内的甲醛柱总量以及边界层内的甲醛柱总量。与卫星单元格类似，模型单元格即该大气化学传输模型用以模拟目标区域内甲醛柱总量的最小单元(可理解为图像处理中的像素点)。当大气化学传输模型的分辨率高于卫星的空间分辨率时，单个模型单元格的面积小于单个卫星单元格的面积；当大气化学传输模型的分辨率等于卫星的空间分辨率时，单个模型单元格的面积等于单个卫星单元格的面积；当大气化学传输模型的分辨率低于卫星的空间分辨率时，单个模型单元格的面积大于单个卫星单元格的面积。
80.筛选出与若干个卫星单元格相对应的若干个目标模型单元格，意思是针对其中一组卫星单元格(可以是一个或多个)，筛选出与之相对应的一组目标模型单元格(可以是一个或多个)，并获取该组卫星单元格的观测对流层甲醛柱总量、该组目标模型单元格的模拟对流层甲醛柱总量及模拟边界层甲醛柱总量，再将这三组数据留作该组卫星单元格的后续计算；然后再针对另一组卫星单元格(可以是一个或多个)执行同样的筛选目标模型单元格的操作，直至将所有需要通过本发明技术方案获取近地面甲醛浓度的卫星单元格执行完上述操作为止。
81.需要说明的是，以上描述中的“相对应”可包括但不限于以下几种情况：针对一个
卫星单元格，筛选出该卫星单元格内所包含的多个目标模型单元格(参照图9中的(a)视图)；或针对一个卫星单元格，筛选出与该卫星单元格大小相等且相互重合的一个目标模型单元格(参照图9中的(b)视图)；或针对多个卫星单元格，筛选出包含该多个卫星单元格的一个目标模型单元格(参照图9中的(c)视图)。
82.步骤s4，基于每一卫星单元格内的观测对流层甲醛柱总量、每一目标模型单元格内的模拟对流层甲醛柱总量、以及每一目标模型单元格内的模拟边界层甲醛柱总量，根据预设计算规则分别计算出每一卫星单元格内的理论边界层甲醛柱总量；
83.通过卫星遥感的方式只能观测到对流层甲醛柱总量，为通过观测到的对流层甲醛柱总量进一步获取用于计算近地面甲醛浓度的边界层甲醛柱总量，可利用通过大气化学传输模型模拟出的对流层甲醛柱总量与边界层甲醛柱总量，虽然模拟对流层甲醛柱总量和模拟边界层甲醛柱总量均为模拟结果，实际准确度较低，但二者是基于同样的模型模拟出来的，因此可根据二者之间的映射关系去调整观测到的对流层甲醛柱总量，以得到较为准确的理论边界层甲醛柱总量。其中，预设计算规则就是基于先获取与某一组卫星单元格(可以是一个或多个)相对应的目标模型单元格(可以是一个或多个)内的模拟对流层甲醛柱总量和模拟边界层甲醛柱总量之间的映射关系、再根据该映射关系调整该组卫星单元格内的观测对流层甲醛柱总量的方式，最终得出每一个卫星单元格内的理论边界层甲醛柱总量。
84.步骤s5，获取边界层与近地面的压强差，并基于每一卫星单元格内的理论边界层甲醛柱总量，根据第一预设算法分别计算出每一卫星单元格内的第一理论近地面甲醛浓度。
85.具体地，可通过大气化学传输模型直接获取边界层与近地面的压强差。
86.为便于说明，后续计算过程均设卫星单元格为j、模型单元格为g。第一预设算法具体为以下计算公式：
[0087][0088]
其中，c(j)为卫星单元格j内的第一理论近地面甲醛浓度，vs(j)为卫星单元格j内的理论边界层甲醛柱总量，δp为边界层与近地面的压强差(单位是百帕)，1013.25hpa为标准大气压，30为甲醛分子量，24.45为大气分子量，1.251为相关计算参数。
[0089]
而对于其它卫星单元格内的第一理论近地面甲醛浓度，其获取及计算方式均遵循上述各个步骤，此处不再赘述。
[0090]
由此可见，本实施例提供的基于卫星遥感技术的近地面甲醛浓度获取方法，通过卫星遥感将目标区域划分为若干个卫星单元格，并首先观测出其中一组卫星单元格(可以是一个或多个)内的观测对流层甲醛柱总量，再通过大气化学传输模型筛选出与该组卫星单元格相对应的一组目标模型单元格(可以是一个或多个)，并模拟出该组目标模型单元格内的模拟对流层甲醛柱总量和模拟边界层甲醛柱总量，再根据二者之间的映射关系去调整该组卫星单元格内的观测对流层甲醛柱总量，以获得该组每一个卫星单元格内的理论边界层甲醛柱总量，最终再基于边界层与近地面的压强差计算出该组每一个卫星单元格内的第一理论近地面甲醛浓度。而对于其它卫星单元格，亦是以同样的方式进行计算，最终可获取到所有卫星单元格内的第一理论近地面甲醛浓度。从而解决了目前通过卫星遥感技术只能观测到对流层甲醛柱总量、据此得出的甲醛浓度无法准确表征近地面甲醛浓度的问题，通
过卫星遥感技术与大气化学传输模型相结合，获得了较为准确的近地面甲醛浓度数据。
[0091]
进一步的，参照图2，本发明第二实施例提供一种基于卫星遥感技术的近地面甲醛浓度获取方法，基于上述图1所示的第一实施例，步骤s2具体包括：
[0092]
步骤s21，利用卫星遥感平台获取目标区域内的观测对流层甲醛柱总量；
[0093]
步骤s22，通过面积加权法将目标区域内的观测对流层甲醛柱总量转换为每一卫星单元格内的观测对流层甲醛柱总量。
[0094]
卫星遥感的原始像元是不规则的，上一实施例中的卫星单元格实际上是将卫星像元转换后形成的规则格点，而针对具体转化方式，本实施例提出一种面积加权法，通过该面积加权法将不规则的卫星原始像元压缩为面积更小的规则卫星单元格，可在提高卫星分辨率的同时减小压缩过程所导致的误差。具体地，星载光谱仪tropomi的分辨率约为0.035
°
(纬度)*0.055
°
(经度)，因此在实际应用中可通过面积加权法将卫星原始像元压缩成面积为0.02
°
(纬度)*0.02
°
(经度)的卫星单元格。
[0095]
其中，面积加权法所涉及的计算公式如下：
[0096][0097]
其中，v(j)为卫星单元格j的观测对流层甲醛柱总量，n(j)为与卫星单元格j相交的卫星总像元数，i表示第i个像元，a(i,j)表示像元i与卫星单元格j的重叠面积，a(i)表示像元i的总面积(如果像元i在卫星单元格j的边界上，与卫星单元格j有部分重叠，则a(i,j)小于a(i)；如果像元i完全包含在卫星单元格j内，则a(i,j)等于a(i))，σ(i)为像元i的反演误差和反演柱总量的比值，cf(i)为像元i的云量，v(i)为像元i的观测对流层甲醛柱总量。
[0098]
进一步的，参照图3，本发明第三实施例提供一种基于卫星遥感技术的近地面甲醛浓度获取方法，基于上述图1所示的第一实施例，步骤s3具体包括：
[0099]
步骤s31，判断目标模型单元格的面积是否大于卫星单元格的面积；
[0100]
步骤s32，若目标模型单元格的面积小于卫星单元格的面积，则筛选出每一卫星单元格内所包含的第一模型单元格；
[0101]
步骤s33，利用大气化学传输模型获取每一第一模型单元格内的模拟对流层甲醛柱总量以及每一第一模型单元格内的模拟边界层甲醛柱总量。
[0102]
步骤s4具体包括：
[0103]
步骤s41，基于每一卫星单元格内的观测对流层甲醛柱总量、每一卫星单元格所包含的每一第一模型单元格内的模拟对流层甲醛柱总量、以及每一卫星单元格所包含的每一第一模型单元格内的模拟边界层甲醛柱总量，根据第二预设算法分别计算出每一卫星单元格内的理论边界层甲醛柱总量。
[0104]
当大气化学传输模型的分辨率高于卫星的空间分辨率时，单个模型单元格的面积小于单个卫星单元格的面积，如图9中的(a)视图所示，此时一个卫星单元格内包含有多个目标模型单元格(此处称为第一模型单元格)，则该被包含的多个第一模型单元格可共同表征该卫星单元格内的甲醛垂直分布状态。具体地，第二预设算法的计算公式如下：
[0105][0106]
其中，vs(j)为卫星单元格j内的理论边界层甲醛柱总量，v(j)为卫星单元格j内的观测对流层甲醛柱总量，v
s,w
(g)为卫星单元格j所包含的每一个第一模型单元格g内的模拟边界层甲醛柱总量，vw(g)为卫星单元格j所包含的每一个第一模型单元格g内的模拟对流层甲醛柱总量。
[0107]
进一步的，参照图4，本发明第四实施例提供一种基于卫星遥感技术的近地面甲醛浓度获取方法，基于上述图1所示的第一实施例，步骤s3具体包括：
[0108]
步骤s34，判断目标模型单元格的面积是否大于卫星单元格的面积；
[0109]
步骤s35，若目标模型单元格的面积等于卫星单元格的面积，则筛选出与每一卫星单元格一一对应的第二模型单元格；
[0110]
步骤s36，利用大气化学传输模型获取每一第二模型单元格内的模拟对流层甲醛柱总量以及每一第二模型单元格内的模拟边界层甲醛柱总量。
[0111]
步骤s4具体包括：
[0112]
步骤s42，基于每一卫星单元格内的观测对流层甲醛柱总量、每一第二模型单元格内的模拟对流层甲醛柱总量、以及每一第二模型单元格内的模拟边界层甲醛柱总量，根据第三预设算法分别计算出每一卫星单元格内的理论边界层甲醛柱总量。
[0113]
当大气化学传输模型的分辨率等于卫星的空间分辨率时，单个模型单元格的面积等于单个卫星单元格的面积，如图9中的视图(b)所示，此时单个卫星单元格与单个目标模型单元格(此处称为第二模型单元格)相重叠，则该第二模型单元格可表征该卫星单元格内的甲醛垂直分布状态。具体地，第三预设算法的计算公式如下：
[0114][0115]
其中，vs(j)为卫星单元格j内的理论边界层甲醛柱总量，v(j)为卫星单元格j内的观测对流层甲醛柱总量，v
s,w
(g)为与卫星单元格j经纬度相匹配(相重叠)的第二模型单元格g内的模拟边界层甲醛柱总量，vw(g)为与卫星单元格j经纬度相匹配(相重叠)的第二模型单元格g内的模拟对流层甲醛柱总量。
[0116]
进一步的，参照图5，本发明第五实施例提供一种基于卫星遥感技术的近地面甲醛浓度获取方法，基于上述图1所示的第一实施例，步骤s3具体包括：
[0117]
步骤s37，判断目标模型单元格的面积是否大于卫星单元格的面积；
[0118]
步骤s38，若目标模型单元格的面积大于卫星单元格的面积，则筛选出包含全部卫星单元格的若干个第三模型单元格；其中，每一第三模型单元格均包含至少一个卫星单元格；
[0119]
步骤s39，利用大气化学传输模型获取每一第三模型单元格内的模拟对流层甲醛柱总量以及每一第三模型单元格内的模拟边界层甲醛柱总量。
[0120]
步骤s4具体包括：
[0121]
步骤s43，基于每一第三模型单元格内的模拟对流层甲醛柱总量、每一第三模型单元格内的模拟边界层甲醛柱总量、以及每一卫星单元格内的观测对流层甲醛柱总量，根据
第四预设算法分别计算出每一卫星单元格内的理论边界层甲醛柱总量。
[0122]
当大气化学传输模型的分辨率低于卫星的空间分辨率时，单个模型单元格的面积大于单个卫星单元格的面积，如图9中的视图(c)所示，此时一个目标模型单元格(此处称为第三模型单元格)内包含有多个卫星单元格，该第三模型单元格不能表征其所包含的多个卫星单元格内的甲醛垂直分布状态。在这种情况下，需要通过第四预设算法对第三预设算法中的v
s,w
(g)和vw(g)进行修正，再通过第三预设算法进行计算，方能得到准确的包含于第三模型单元格内的每一个卫星单元格内的理论边界层甲醛柱总量。具体地，第四预设算法可以基于包含在第三模型单元格内的每一个卫星单元格内的观测对流层甲醛柱总量与包含在该第三模型单元格内的所有卫星单元格内的观测对流层甲醛柱总量之间的映射关系，对第三预设算法中的v
s,w
(g)和vw(g)进行修正。
[0123]
进一步的，参照图6，本发明第六实施例提供一种基于卫星遥感技术的近地面甲醛浓度获取方法，基于上述图5所示的第五实施例，步骤s43具体包括：
[0124]
步骤s431，对每一第三模型单元格所包含的每一卫星单元格内的观测对流层甲醛柱总量进行线性拟合，并基于每一第三模型单元格分别得到一个拟合结果；
[0125]
步骤s432，基于每一第三模型单元格内的模拟对流层甲醛柱总量、以及与每一第三模型单元格相对应的拟合结果，根据第五预设算法分别计算出每一卫星单元格内的模拟修正对流层甲醛柱总量；
[0126]
步骤s433，基于每一卫星单元格内的模拟修正对流层甲醛柱总量、每一第三模型单元格内的模拟对流层甲醛柱总量、以及每一第三模型单元格内的模拟边界层甲醛柱总量，根据第六预设算法分别计算出每一卫星单元格内的模拟修正边界层甲醛柱总量；
[0127]
步骤s434，基于每一卫星单元格内的模拟修正对流层甲醛柱总量、每一卫星单元格内的模拟修正边界层甲醛柱总量、以及每一卫星单元格内的观测对流层甲醛柱总量，根据第七预设算法分别计算出每一卫星单元格内的理论边界层甲醛柱总量。
[0128]
本实施例中的线性拟合，具体为基于包含在第三模型单元格内的每一个卫星单元格内的观测对流层甲醛柱总量、以及包含在该第三模型单元格内的所有卫星单元格内的观测对流层甲醛柱总量的平均值，进行线性拟合，以得到二者之间的对应关系。
[0129]
第五预设算法的计算公式如下：
[0130]vw
′
(j)＝f(j)*vw(g)
[0131]
其中，vw′
(j)为包含于第三模型单元格g内的每一卫星单元格j内的模拟修正对流层甲醛柱总量，f(j)为经过上述线性拟合后得出的每一个包含于该第三模型单元格g内的卫星单元格j与包含于该第三模型单元格g内的所有卫星单元格之间的观测对流层甲醛柱总量对应关系，vw(g)为该第三模型单元格g内的模拟对流层甲醛柱总量。
[0132]
第六预设算法的计算公式如下：
[0133]vs,w
′
(j)＝vw′
(j)-(vw(g)-v
s,w
(g))
[0134]
其中，v
s,w
′
(j)为包含于该第三模型单元格g内的每一卫星单元格j内的模拟修正边界层甲醛柱总量，vw′
(j)为包含于该第三模型单元格g内的每一卫星单元格j内的模拟修正对流层甲醛柱总量，vw(g)为该第三模型单元格g内的模拟对流层甲醛柱总量，v
s,w
(g)为该第三模型单元格g内的模拟边界层甲醛柱总量。
[0135]
结合第五预设算法和第六预设算法，得到第七预设算法，第七预设算法的计算公
式如下：
[0136][0137]
其中，vs(j)为包含于该第三模型单元格g内的每一个卫星单元格j内的理论边界层甲醛柱总量，v(j)为包含于该第三模型单元格g内的每一个卫星单元格j内的观测对流层甲醛柱总量。
[0138]
进一步的，参照图7，本发明第七实施例提供一种基于卫星遥感技术的近地面甲醛浓度获取方法，基于上述图6所示的第六实施例，步骤s434之后还包括：
[0139]
步骤s435，利用大气化学传输模型获取每一第三模型单元格内的模拟近地面甲醛柱总量；
[0140]
步骤s436，基于每一卫星单元格内的模拟修正对流层甲醛柱总量、每一第三模型单元格内的模拟对流层甲醛柱总量、以及每一第三模型单元格内的模拟近地面甲醛柱总量，根据第八预设算法分别计算出每一卫星单元格内的模拟修正近地面甲醛柱总量；
[0141]
步骤s437，基于每一卫星单元格内的模拟修正对流层甲醛柱总量、每一卫星单元格内的模拟修正近地面甲醛柱总量、以及每一卫星单元格内的观测对流层甲醛柱总量，根据第九预设算法分别计算出每一卫星单元格内的理论最低层甲醛柱总量。
[0142]
基于上述图1所示的第一实施例，步骤s5之后还包括：
[0143]
s6，利用大气化学传输模型获取最低层与近地面的压强差，并基于每一卫星单元格内的理论最低层甲醛柱总量，根据第一预设算法分别计算出每一卫星单元格内的第二理论近地面甲醛浓度；
[0144]
步骤s7，基于每一卫星单元格内的第二理论近地面甲醛浓度、以及每一卫星单元格内的第一理论近地面甲醛浓度，根据第十预设算法计算出浓度偏差值；
[0145]
步骤s8，判断每一卫星单元格内的观测对流层甲醛柱总量是否大于第一阈值；
[0146]
步骤s9，若卫星单元格内的观测对流层甲醛柱总量大于第一阈值，则基于卫星单元格内的第一理论近地面甲醛浓度、以及浓度偏差值，根据第十一预设算法计算出卫星单元格内的第三理论近地面甲醛浓度。
[0147]
上一实施例中的第七预设算法，只适用于无高浓度甲醛排放、甲醛在边界层内均匀分布的情况，而在工厂或人口密集区，甲醛主要聚集在近地面，在该情况下采用第七预设算法算出的理论边界层甲醛柱总量并不能准确反映实际情况，可能低估近地面的甲醛浓度，因此需要对第七预设算法进一步校正。具体地，第八预设算法的计算公式如下：
[0148]vp,w
′
(j)＝vw′
(j)-(vw(g)-v
p,w
(g))
[0149]
其中，v
p,w
′
(j)为包含于第三模型单元格g内的每一卫星单元格j内的模拟修正近地面甲醛柱总量，vw′
(j)为包含于该第三模型单元格g内的每一卫星单元格j内的模拟修正对流层甲醛柱总量，vw(g)为该第三模型单元格g内的模拟对流层甲醛柱总量，v
p,w
(g)为利用大气化学传输模型获取到的该第三模型单元格g内的模拟近地面甲醛柱总量。
[0150]
结合第八预设算法以及上一实施例中的第五预设算法、第六预设算法、第七预设算法，可得到第九预设算法，第九预设算法的计算公式如下：
[0151][0152]
其中，v
p
′
(j)为包含于该第三模型单元格g内的每一个卫星单元格j内的理论最低层甲醛柱总量，v(j)为包含于该第三模型单元格g内的每一个卫星单元格j内的观测对流层甲醛柱总量。
[0153]
在获得该第三模型单元格内的每一个卫星单元格内的理论最低层甲醛柱总量v
p
′
(j)后，根据第一实施例中的第一预设算法分别计算出该第三模型单元格内的每一个卫星单元格内的第二理论近地面甲醛浓度c
′
(j)，其中，第一预设算法中的δp应变为最低层与近地面的压强差。
[0154]
而对于在第六实施例中通过第七预设算法算出的包含于该第三模型单元格内的每一个卫星单元格内的理论边界层甲醛柱总量vs(j)，同样根据第一实施例中的第一预设算法分别计算出该第三模型单元格内的每一个卫星单元格内的第一理论近地面甲醛浓度c(j)，其中，第一预设算法中的δp为边界层与近地面的压强差。
[0155]
算出c
′
(j)和c(j)后，再通过第十预设算法计算近地面甲醛的浓度偏差值。具体地，第十预设算法的计算公式如下：
[0156][0157]
其中，mean(∑c
′
(j))为该第三模型单元格内每一个卫星单元格内的第二理论近地面甲醛浓度相加后的平均值，mean(∑c(j))为该第三模型单元格内每一个卫星单元格内的第一理论近地面甲醛浓度相加后的平均值，浓度偏差值k(g)为二者的比值，表征的是假设甲醛在边界层内均匀分布所引起的偏差。通过该浓度偏差值即可对实际偏差较大的情况下根据第七预设算法及第一预设算法算出的理想近地面甲醛浓度进行修正，从而得到更为准确的近地面甲醛浓度。
[0158]
第一阈值具体可设定为15*10
16
分子数/cm2，当该第三模型单元格内其中一个卫星单元格内的观测对流层甲醛柱总量大于第一阈值时，说明该卫星单元格内的近地面甲醛浓度偏差较大，此时应采用第十一预设算法重新计算出该卫星单元格内的第三理论近地面甲醛浓度，以替代在偏差下并不准确的第一理论近地面甲醛浓度，作为最终的结果。
[0159]
具体地，第十一预设算法的计算公式如下：
[0160]c″
(j)＝k(g)
×
c(j)
[0161]
其中，c
″
(j)为该卫星单元格j内的第三理论近地面甲醛浓度，c(j)为该卫星单元格j内的第一理论近地面甲醛浓度，k(g)为浓度偏差值。
[0162]
进一步的，参照图8，本发明第八实施例提供一种基于卫星遥感技术的近地面甲醛浓度获取方法，基于上述图7所示的第七实施例，步骤s8之后还包括：
[0163]
步骤s10，若卫星单元格内的观测对流层甲醛柱总量不大于第一阈值，则判断卫星单元格内的观测对流层甲醛柱总量是否大于第二阈值；
[0164]
步骤s11，若卫星单元格内的观测对流层甲醛柱总量大于第二阈值，则基于卫星单元格内的第一理论近地面甲醛浓度、卫星单元格内的观测对流层甲醛柱总量、以及浓度偏差值，根据第十二预设算法计算出卫星单元格内的第四理论近地面甲醛浓度。
[0165]
第二阈值具体可设定为5*10
15
分子数/cm2，当该第三模型单元格内其中一个卫星单元格内的观测对流层甲醛柱总量大于第二阈值且不大于第一阈值时，说明该卫星单元格内的近地面甲醛浓度存在偏差，此时应采用第十二预设算法重新计算出该卫星单元格内的第四理论近地面甲醛浓度，以替代在偏差下并不准确的第一理论近地面甲醛浓度，作为最终的结果。
[0166]
具体地，第十二预设算法的计算公式如下：
[0167][0168]
其中，c
″′
(j)为该卫星单元格j内的第四理论近地面甲醛浓度，c(j)为该卫星单元格j内的第一理论近地面甲醛浓度，v(j)为该卫星单元格j内的观测对流层甲醛柱总量，k(g)为浓度偏差值。
[0169]
需要说明的是，当该第三模型单元格内其中一个卫星单元格内的观测对流层甲醛柱总量不大于第二阈值时，说明该卫星单元格内的近地面甲醛浓度偏差可以忽略，此时可直接以第一理论近地面甲醛浓度作为最终的结果。
[0170]
对应地，本发明实施例还提供一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质上存储有基于卫星遥感技术的近地面甲醛浓度获取程序，基于卫星遥感技术的近地面甲醛浓度获取程序被处理器执行时实现上述任一实施例中的基于卫星遥感技术的近地面甲醛浓度获取方法的步骤。
[0171]
在本实施例中，上述计算机可读存储介质可以包括但不限于任何类型的盘(包括软盘、硬盘、光盘、cd-rom、和磁光盘)、rom(read-onlymemory，只读存储器)、ram(randomaccessmemory，随机存储器)、eprom(erasableprogrammableread-onlymemory，可擦写可编程只读存储器)、eeprom(electricallyerasableprogrammableread-onlymemory，电可擦可编程只读存储器)、闪存、磁性卡片或光线卡片等各种可以存储程序代码的介质。
[0172]
需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者系统不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者系统所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者系统中还存在另外的相同要素。
[0173]
上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。
[0174]
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到上述实施例方法可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在如上所述的一个计算机可读存储介质中，包括若干指令用以使得一台终端设备(可以是手机，计算机，服务器，空调器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述的方法。
[0175]
以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。