基于RSSDM夜间气溶胶光学厚度反演方法、装置及设备与流程

本发明涉及夜间气溶胶光学厚度反演，尤其是涉及一种基于rssdm夜间气溶胶光学厚度反演方法、装置及设备。

背景技术：

1、目前多数的气溶胶特性采用被动观测方式，依靠目标反射的太阳能量进行定量反演，这些观测方式在夜间缺失观测数据，无法获得气溶胶的日夜变化信息。主动激光雷达可在夜间进行观测，但获得的是垂直剖面信息，无法进行大范围的面状信息监测。类似于nppviirs载荷的夜间通道day/night band数据，波段响应范围（0.5-0.9µm）较宽，仪器敏感性、辐射分辨率高，可观测城市灯光区域，让夜间气溶胶光学厚度成为可能。由于大气气溶胶的存在，灯光区域像元相对纯净大气下的对比度降低，可以利用这种对比关系来反演气溶胶光学厚度，但是利用这种思想反演夜间气溶胶光学厚度研究较少，并且由于没有较为可靠、稳定的纯净地面光源，使得夜间气溶胶反演受限。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明的目的在于提供一种基于rssdm夜间气溶胶光学厚度反演方法、装置及设备，可以显著提升对夜间气溶胶光学厚度进行繁衍的精度。

2、第一方面，本发明实施例提供了一种基于rssdm夜间气溶胶光学厚度反演方法，包括：

3、获取历史夜间微光数据和历史云产品数据，基于所述历史夜间微光数据和所述历史云产品数据提取人工光源真实辐射数据；

4、获取待反演时间对应的观测条件，基于预先构建的映射关系确定在所述观测条件下不同候选夜间气溶胶光学厚度对应的气溶胶参数；

5、利用改进的rssdm算法，基于所述人工光源真实辐射数据和每个所述候选夜间气溶胶光学厚度对应的所述气溶胶参数，反演所述待反演时间对应的目标夜间气溶胶光学厚度。

6、在一种实施方式中，基于所述历史夜间微光数据和所述历史云产品数据提取人工光源真实辐射数据的步骤，包括：

7、利用所述历史云产品数据生成云掩膜数据，并将所述云掩膜数据与所述历史夜间微光数据进行匹配，得到无云情况下的灯光辐射数据；

8、基于预设的像元阈值和月光系数阈值，从所述灯光辐射数据中筛选出城市像元；

9、在所述城市像元的数量满足预设的数量阈值的情况下，对所述城市像元进行纯净像元判定，以提取出人工光源真实辐射数据。

10、在一种实施方式中，对所述城市像元进行纯净像元判定，以提取出人工光源真实辐射数据的步骤，包括：

11、对所述城市像元从大到小进行排序，根据排序结果从所述城市像元中筛选出多个目标城市像元，并将所述目标城市像元组合为多个像元组；其中，所述像元组包括至少三个任意的目标城市像元；

12、对于每个所述像元组，如果该像元组包含的所述目标城市像元中最大值与最小值的差值小于或等于纯净灯光约束值，则将该像元组包含的所述目标城市像元的均值作为预选值；

13、将最大的所述预选值作为人工光源真实辐射数据。

14、在一种实施方式中，所述映射关系是利用辐射传输模型构建得到的，所述辐射传输模型用于针对输入的观测条件和气溶胶光学厚度输出气溶胶参数，所述气溶胶参数包括气溶胶直射透过率、气溶胶反射透过率和气溶胶半球反射率。

15、在一种实施方式中，利用改进的rssdm算法，基于所述人工光源真实辐射数据和每个所述候选夜间气溶胶光学厚度对应的所述气溶胶参数，反演所述待反演时间对应的目标夜间气溶胶光学厚度的步骤，包括：

16、利用改进的rssdm算法，基于所述人工光源真实辐射数据和每个所述候选夜间气溶胶光学厚度对应的所述气溶胶参数，确定每个所述候选夜间气溶胶光学厚度对应的模拟观测灯光辐射数据；

17、获取所述待反演时间对应的实际观测灯光辐射数据；

18、对所述模拟观测灯光辐射数据和所述实际观测灯光辐射数据进行最优匹配，以基于所述最优匹配的结果从所述候选夜间气溶胶光学厚度中确定所述待反演时间对应的目标夜间气溶胶光学厚度。

19、在一种实施方式中，所述模拟观测灯光辐射数据包括多个反演单元内的总辐射值；改进的所述rssdm算法的表达式如下所示：

20、；

21、其中，为反演单元内的总辐射值，为人工光源真实辐射数据的标准差，为地表反射率，为气溶胶半球反射率，为卫星天顶角的余弦值，为气溶胶直射透过率与气溶胶直射透过率、气溶胶散射透过率之和的比值，为大气总光学厚度。

22、在一种实施方式中，对所述模拟观测灯光辐射数据和所述实际观测灯光辐射数据进行最优匹配，以基于所述最优匹配的结果从所述候选夜间气溶胶光学厚度中确定所述待反演时间对应的目标夜间气溶胶光学厚度的步骤，包括：

23、分别确定所述实际观测灯光辐射数据与每个所述模拟观测灯光辐射数据之间的差值；

24、将最小的差值所属的所述模拟观测灯光辐射数据对应的所述候选夜间气溶胶光学厚度，作为所述待反演时间对应的目标夜间气溶胶光学厚度。

25、第二方面，本发明实施例还提供一种基于rssdm夜间气溶胶光学厚度反演装置，包括：

26、数据提取模块，用于获取历史夜间微光数据和历史云产品数据，基于所述历史夜间微光数据和所述历史云产品数据提取人工光源真实辐射数据；

27、参数确定模块，用于获取待反演时间对应的观测条件，基于预先构建的映射关系确定在所述观测条件下不同候选夜间气溶胶光学厚度对应的气溶胶参数；

28、厚度反演模块，用于利用改进的rssdm算法，基于所述人工光源真实辐射数据和每个所述候选夜间气溶胶光学厚度对应的所述气溶胶参数，从所述候选夜间气溶胶光学厚度中确定所述待反演时间对应的目标夜间气溶胶光学厚度。

29、第三方面，本发明实施例还提供一种电子设备，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第一方面提供的任一项所述的方法。

30、第四方面，本发明实施例还提供一种计算机可读存储介质，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第一方面提供的任一项所述的方法。

31、本发明实施例提供的一种基于rssdm夜间气溶胶光学厚度反演方法、装置及设备，首先获取历史夜间微光数据和历史云产品数据，基于历史夜间微光数据和历史云产品数据提取人工光源真实辐射数据；然后获取待反演时间对应的观测条件，基于预先构建的映射关系确定在观测条件下不同候选夜间气溶胶光学厚度对应的气溶胶参数；最后利用改进的rssdm算法，基于人工光源真实辐射数据和每个候选夜间气溶胶光学厚度对应的气溶胶参数，反演待反演时间对应的目标夜间气溶胶光学厚度。上述方法结合夜间微光数据，在提取稳定的人工光源真实辐射数据的基础上，采用改进的“区域相似标准差法”（简称rssdm）反演夜间气溶胶光学厚度，从而显著提升了对夜间气溶胶光学厚度进行繁衍的精度。

32、本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

33、为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。