隨著遙感技術(shù)的發(fā)展,越來越多的極軌衛(wèi)星和靜止氣象衛(wèi)星發(fā)射成功,并投入到對地觀測使用中,這為深入研究沙塵氣溶膠的變化、分布以及其對氣候系統(tǒng)的影響等都提供了必要條件。其中在利用紅外遙感定量反演沙塵氣溶膠參數(shù)的研究中,沙塵判識是一項(xiàng)既重要卻又非常困難的工作,對沙塵覆蓋范圍的誤判將有可能導(dǎo)致最終反演結(jié)果的失敗,因此,正確的判識結(jié)果是整個定量反演工作的前提和基礎(chǔ)�？諝庵械纳硥m粒子在紅外通道有強(qiáng)烈的反應(yīng)信號,具體表現(xiàn)在以下兩個方面的作用,一方面是沙塵粒子在12μm通道比輻射率比11μm通道比輻射率高,導(dǎo)致了兩個通道存在亮溫差;另一方面是由于地表發(fā)射到空間的紅外信號造成衰減,從而導(dǎo)致衛(wèi)星探測到的亮溫降低,即是所謂的紅外差值沙塵指數(shù)。以上都可以作為追蹤和判識沙塵信息的有效參數(shù)。目前,沙塵的判識主要針對氣象衛(wèi)星觀測的11μm與12μm通道亮溫變化信息,采用基于固定閾值的方法進(jìn)行檢測。該方法利用11μm與12μm通道亮溫差為負(fù)的特征將沙塵和其他探測目標(biāo)區(qū)分開,能較好地進(jìn)行沙塵信息的提取,但是容易產(chǎn)生較大的誤判,其主要原因是11μm與12μm通道亮溫隨時空變化具有顯著差異,因此采用固定閾值判斷,亮溫值有波動,就會造成像元誤判。為了解決這個問題,本文利用新一代靜止氣象衛(wèi)星Himawari-8,通過建立晴空11μm亮溫及其與12μm亮溫差背景場,結(jié)合沙塵大氣條件下11μm與12μm通道的亮溫變化特征,提出了基于動態(tài)閾值的靜止氣象衛(wèi)星沙塵遙感檢測方法。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,本文提出的沙塵檢測方法比固定閾值沙塵檢測方法的覆蓋范圍更吻合、檢測結(jié)果更精確、穩(wěn)定性更好,并且可有效用于白天和夜晚的沙塵檢測。本文的研究工作包括如下三個部分:1.本文通過Himawari-8數(shù)據(jù)構(gòu)建背景場,作為動態(tài)的閾值,利用沙塵11μm通道與12μm通道的亮溫差為負(fù)的光譜特性,提出了基于靜止氣象衛(wèi)星的動態(tài)沙塵檢測方法。2.本文通過構(gòu)建IDDI,根據(jù)紅外差值沙塵指數(shù)隨時間的變化,觀察這一天內(nèi)各個地區(qū)沙塵強(qiáng)度的變化情況。因此,利用Himawari-8高時相的特點(diǎn),可以實(shí)現(xiàn)對沙塵信息動態(tài)變化的全天時監(jiān)測。3.本文提出的動態(tài)沙塵檢測方法有效應(yīng)用于2016年3月1~20日中國西北地區(qū)沙塵天氣信息的提取。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,該方法不僅可顯著提升沙塵檢測的精度,還可以應(yīng)用于夜間沙塵信息的提取,為中國沙塵天氣研究提供了一種可靠的手段。
【學(xué)位單位】：河南大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2017
【中圖分類】：P412.27;X87
【部分圖文】：

15圖 2-1 Himawari-8 真彩色合成圖像Himawari-8 靜止氣象衛(wèi)星能夠提供高時相的檢測數(shù)據(jù)，可以建立較高精度的晴空背場。因此，本文選取 2016 年 3 月 1～20 日的 Himawari-8 靜止氣象衛(wèi)星數(shù)據(jù)，主要是用 11μm 和 12μm 兩個通道的亮溫進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。2.3.2 MODIS 數(shù)據(jù)MODIS 中分辨率成像光譜儀是 Aqua 和 Terra 衛(wèi)星上搭載的主要傳感器之一，是衛(wèi)上唯一將實(shí)時觀測數(shù)據(jù)通過 x 波段向全世界直接廣播，并可以免費(fèi)接收數(shù)據(jù)并無償使的星載儀器，全球許多國家和地區(qū)都在接收和使用 MODIS 數(shù)據(jù)。MODIS 儀器的地面辨率為 250m、500m 和 1000m，掃描寬度為 2330km。在對地觀測過程中，每秒可同獲得 11Mbps 的來自大氣、海洋和陸地表面信息，日或每兩日可獲取一次全球觀測數(shù)。MODIS 傳感器在 0.4~14.3μm 的波段區(qū)間總共包含了 36 個波段，其中可見光波段

圖 3-1 隨著 AOD 不斷變化，11 m 和 12 m 通道亮溫的變化曲線圖 3-2 隨著 AOD 不斷變化，11 m 和 12 m 通道亮溫差的變化曲線從圖 3-1 和圖 3-2 中可以清晰的看出，沙塵氣溶膠的存在會導(dǎo)致 11 m 和 12 m 通道的亮溫大幅度減小，而且11 m通道亮溫減小的速度比12 m通道減小的快，導(dǎo)致11 m和 12 m 通道的亮溫差為負(fù)數(shù)。由此可見，因沙塵氣溶膠引起的亮溫變化可以作為沙塵識別的有效參數(shù)。目前大部分沙塵檢測方法，都是利用固定的閾值來檢測沙塵，但是，由于衛(wèi)星觀測亮溫與亮溫差隨時空變化具有較大差異，因此，固定閾值檢測沙塵的方法存在局限性。本文以2016年3月1～20日沙塵天氣發(fā)生期間（70 ,35 ）（、80 ,40 ）（、90 ,45 ）三個點(diǎn)為例分析了 Himawari-8 同一時刻亮溫光譜特征的變化，如圖 3-3 所示。

圖 3-1 隨著 AOD 不斷變化，11 m 和 12 m 通道亮溫的變化曲線圖 3-2 隨著 AOD 不斷變化，11 m 和 12 m 通道亮溫差的變化曲線從圖 3-1 和圖 3-2 中可以清晰的看出，沙塵氣溶膠的存在會導(dǎo)致 11 m 和 12 m 通道的亮溫大幅度減小，而且11 m通道亮溫減小的速度比12 m通道減小的快，導(dǎo)致11 m和 12 m 通道的亮溫差為負(fù)數(shù)。由此可見，因沙塵氣溶膠引起的亮溫變化可以作為沙塵識別的有效參數(shù)。目前大部分沙塵檢測方法，都是利用固定的閾值來檢測沙塵，但是，由于衛(wèi)星觀測亮溫與亮溫差隨時空變化具有較大差異，因此，固定閾值檢測沙塵的方法存在局限性。本文以2016年3月1～20日沙塵天氣發(fā)生期間（70 ,35 ）（、80 ,40 ）（、90 ,45 ）三個點(diǎn)為例分析了 Himawari-8 同一時刻亮溫光譜特征的變化，如圖 3-3 所示。

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前3條

1 周紀(jì);唐艷;宮阿都;劉連友;;利用靜止氣象衛(wèi)星數(shù)據(jù)提取沙塵信息[J];中國礦業(yè)大學(xué)學(xué)報;2009年05期

2 陳云浩;宮阿都;李京;;基于地表輻射亮溫標(biāo)準(zhǔn)化的城市熱環(huán)境遙感研究——以上海市為例[J];中國礦業(yè)大學(xué)學(xué)報;2006年04期

3 張瑾;高軍;付衍文;;一種基于改進(jìn)動態(tài)閾值的缺陷提取算法[J];包裝工程;2012年11期

相關(guān)會議論文 前10條

1 余濤;田國良;呂永紅;王進(jìn);何劍峰;劉強(qiáng);顧行發(fā);閻廣建;;城市簡單目標(biāo)方向亮溫正向模型研究[A];新世紀(jì)氣象科技創(chuàng)新與大氣科學(xué)發(fā)展——中國氣象學(xué)會2003年年會“城市氣象與科技奧運(yùn)”分會論文集[C];2003年

2 師春香;盧乃錳;游然;楊虎;張文健;;微波通道亮溫穩(wěn)定性分析[A];第二屆微波遙感技術(shù)研討會摘要全集[C];2006年

3 閆麗莉;屈春燕;徐秀杰;;衛(wèi)星紅外與微波亮溫對比研究及在地震監(jiān)測中的初步應(yīng)用[A];中國地震學(xué)會空間對地觀測專業(yè)委員會2012年學(xué)術(shù)研討會論文摘要集[C];2012年

4 楊帆;;風(fēng)云二號靜止氣象衛(wèi)星三站測距定位[A];中國空間科學(xué)學(xué)會空間探測專業(yè)委員會第十二次學(xué)術(shù)會議論文集[C];1999年

5 曹志宇;陸國平;;靜止氣象衛(wèi)星空間環(huán)境干擾及防護(hù)設(shè)計[A];中國空間科學(xué)學(xué)會空間探測專業(yè)委員會第十八次學(xué)術(shù)會議論文集（下冊）[C];2005年

6 年豐;楊于杰;王偉;黃培康;;8mm頻段微波亮溫校準(zhǔn)系統(tǒng)的研究[A];2009年全國微波毫米波會議論文集（下冊）[C];2009年

7 張志清;;風(fēng)云四號靜止氣象衛(wèi)星和產(chǎn)品應(yīng)用介紹[A];暴雨新型探測資料應(yīng)用技術(shù)研討會論文集[C];2011年

8 詹奕哲;王振會;楊璐;張治國;;靜止氣象衛(wèi)星分裂窗差值法晴空導(dǎo)風(fēng)初探[A];S18 大氣物理學(xué)與大氣環(huán)境[C];2012年

9 彭靜;謝夢莉;劉偉東;;基于RS北京城市熱島效應(yīng)中輻射亮溫與氣溫關(guān)系的研究[A];中國氣象學(xué)會2007年年會生態(tài)氣象業(yè)務(wù)建設(shè)與農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害預(yù)警分會場論文集[C];2007年

10 徐秀杰;閆麗莉;屈春燕;;華北地區(qū)紅外亮溫背景場的建立及亮溫偏移指數(shù)K值計算[A];中國地震學(xué)會空間對地觀測專業(yè)委員會2012年學(xué)術(shù)研討會論文摘要集[C];2012年

相關(guān)重要報紙文章 前9條

1 中 和;備受歐洲青睞的靜止氣象衛(wèi)星[N];大眾科技報;2002年

2 記者甘勃;2015年我國靜止氣象衛(wèi)星將升級換代[N];大眾科技報;2011年

3 余建銳 魏景云;靜止氣象衛(wèi)星概述[N];中國氣象報;2004年

4 本報記者 劉釗;風(fēng)云衛(wèi)星家族的生力軍[N];中國氣象報;2012年

5 記者 劉毅;風(fēng)云二號F靜止氣象衛(wèi)星交付使用[N];人民日報;2012年

6 張虹;氣象：將有300MHz頻譜用以滿足下一代靜止氣象衛(wèi)星頻率需求[N];人民郵電;2007年

7 胡亞;風(fēng)云廿載鑄輝煌[N];中國氣象報;2007年

8 記者 吳越;風(fēng)云一號E星實(shí)現(xiàn)太空漂移[N];中國氣象報;2009年

9 記者 魏景云 張海東 通訊員 陸仁寶;國家衛(wèi)星氣象中心全力迎接汛期[N];中國氣象報;2003年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前2條

1 鄭文超;月球縱向溫度分布遙感探測方法研究[D];華中科技大學(xué);2016年

2 張穎;靜止軌道干涉式毫米波大氣探測儀動態(tài)目標(biāo)觀測仿真分析[D];中國科學(xué)院國家空間科學(xué)中心;2017年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 張海香;基于靜止氣象衛(wèi)星的動態(tài)沙塵檢測方法的研究與實(shí)現(xiàn)[D];河南大學(xué);2017年

2 王安迪;L波段土壤微波輻射計算程序設(shè)計及影響亮溫的因素分析[D];華中科技大學(xué);2014年

3 張鷺;基于微波探測資料的全球大氣亮溫長期變化趨勢研究[D];南京信息工程大學(xué);2016年

4 李依鴻;云區(qū)星載微波儀器亮度溫度的輻射傳輸模擬[D];南京信息工程大學(xué);2016年

5 邵楠清;基于紅外亮溫背景場的地震異常信息提取研究[D];南京信息工程大學(xué);2016年

6 曹sパ

本文編號：2819411