基于MODIS数据的陆地雾检测

摘要

雾的发生使水平能见度降低，严重影响陆、海、空交通运输和人们日常的生活。传统的监测方法难以在时间和空间尺度上满足对大雾发生、发展和消亡的实时监测。卫星资料以其高时空分辨率和高光谱分辨率，为我们解决了这个难题。 本文的研究目的是实现卫星数据对陆地雾的遥感监测。从研究云雾的辐射传输特性入手，结合SBDART辐射传输模式和MODIS数据对云雾在可见光(0.65μm)、近红外(1.64μm)、短波红外(3.7μm)和长波红外(11μm)四个通道的辐射特性进行研究。由模拟结果可知，0.65μm通道反射率R0.65对云雾滴的光学厚度响应明显，对有效粒子半径的变化反应不大；1.64μm通道反射率R1.64对云雾有效粒子半径敏感，对光学厚度的变化反应较小；3.7μm通道反射率R3.7对云雾有效粒子半径也同样敏感，即云滴粒径越小，其反射辐射能量越大，反之亦然。 利用MODIS相应通道数据对上述模拟结果进行对比分析，其结果显示两者表现一致，并且发现R0.65和R1.64对不同粒径云滴的反射率的差异性，即对于小云滴，有R1.64>R0.65；对于大云滴，则R1.64BTD11.01-3.7(云雾区)，因此利用其特性可实现云雾区和晴空区的分离。 根据云雾辐射传输特性，结合MODIS通道设置，得到利用多通道阈值法的陆地雾检测算法。算法包括四个步骤：即云区提取；高云分离：中低云分离和温差测试。为测试该算法的优缺性和适用度，在大雾多发区域挑选3个实例来验证。由实例检测结果和地面观测数据对比分析后知，雾区检测正确率高达75％以上，从而证明该雾检测算法是可行的。然而对于存在一定比例的漏检率和误检率，我们分析了两个原因：(1)卫星观测时间和地面观测时间不匹配，由于对比数据之间存在时间差，所以地面数据不能及时反映卫星观测实际情况；(2)对于雾上有云的像素点，常会被误判为云。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章引言

1.1研究的目的和意义

1.2雾遥感监测国内外研究进展

1.2.1雾遥感监测国外研究进展

1.2.2雾遥感监测国内研究进展

1.3本文研究内容

第二章雾的基本知识和研究资料介绍

2.1雾的概念

2.2雾的成因与分类

2.3陆地雾的分布特点

2.4 EOS-MODIS数据介绍

2.5 SBDART辐射传输模式

2.5.1 7种物理模型

2.5.2输入参数

第三章陆地雾的遥感辐射特性分析

3.1云雾的遥感原理

3.2雾的辐射特性分析

3.2.1可见光、近红外波段的辐射特性

3.2.2长波红外波段的辐射特性

3.2.3短波红外波段的辐射特性

3.3本章小结

第四章雾的检测流程和实例验证

4.1雾的判识特征

4.2雾的检测流程

4.2.1云区提取

4.2.2高云分离

4.2.3中低云分离

4.2.4温差测试

4.2.5检测流程图

4.3实例验证

4.3.1实例1

4.3.2实例2

4.3.3实例3

4.4结论

第五章主要结论与讨论

5.1主要结论

5.2创新点

5.3存在的主要问题

5.4今后的研究方向

参考文献

硕士研究生在读期间发表论文及参加学术活动情况

致 谢