海表温度确定方法、装置以及存储介质

摘要

本申请公开了一种海表温度确定方法、装置以及存储介质。其中，海表温度确定方法包括：获取温度采集装置采集天空温度数据以及海表温度数据，其中天空温度数据为温度采集装置中对空红外传感器采集的，海表温度数据为温度采集装置中对海红外传感器采集的；以及根据天空温度数据以及海表温度数据，确定海表实际温度信息。

说明书

技术领域

本申请涉及数据处理技术领域，特别是涉及一种海表温度确定方法、装置以及存储介质。

背景技术

海表温度是海洋环境参数中的重要数据，目前通过点测量的方式测量海表固定位置的温度数据，但是没有考虑到外部环境的影响，因此存在如何有效获取海表的真实温度的问题。与云层辐射原理一致，太阳光照射在海表，海表反射太阳光也会被对海红外传感器接收，导致测量的海表温度大于实际温度。但消除太阳光的影响，不能应用于消除云层辐射的方法。

针对上述的现有技术中存在的现有的海表温度测量的方法存在无法消除传感器接收的云层和太阳光反射到海表上的数据的影响，从而导致测量的海表温度信息不准确的技术问题，目前尚未提出有效的解决方案。

发明内容

本公开的实施例提供了一种海表温度确定方法、装置以及存储介质，以至少解决现有技术中存在的现有的海表温度测量的方法存在无法消除传感器接收的云层和太阳光反射到海表上的数据的影响，从而导致测量的海表温度信息不准确的技术问题。

根据本公开实施例的一个方面，提供了一种海表温度确定方法，包括：获取温度采集装置采集天空温度数据以及海表温度数据，其中天空温度数据为温度采集装置中对空红外传感器采集的，海表温度数据为温度采集装置中对海红外传感器采集的；以及根据天空温度数据以及海表温度数据，确定海表实际温度信息。

根据本公开实施例的另一个方面，还提供了一种存储介质，存储介质包括存储的程序，其中，在程序运行时由处理器执行以上任意一项所述的方法。

根据本公开实施例的另一个方面，还提供了一种海表温度确定装置，包括：第一获取模块，用于获取温度采集装置采集天空温度数据以及海表温度数据，其中天空温度数据为温度采集装置中对空红外传感器采集的，海表温度数据为温度采集装置中对海红外传感器采集的；以及第一确定模块，用于根据天空温度数据以及海表温度数据，确定海表实际温度信息。

根据本公开实施例的另一个方面，还提供了一种海表温度确定装置，包括：处理器；以及存储器，与处理器连接，用于为处理器提供处理以下处理步骤的指令：获取温度采集装置采集天空温度数据以及海表温度数据，其中天空温度数据为温度采集装置中对空红外传感器采集的，海表温度数据为温度采集装置中对海红外传感器采集的；以及根据天空温度数据以及海表温度数据，确定海表实际温度信息。

在本公开实施例中，采用面测温红外传感器而非点测温传感器，增加对天传感器并通过算法进行修正，从而准确测量海表温度。进而解决了现有技术中存在的现有的海表温度测量的方法存在无法消除传感器接收的云层和太阳光反射到海表上的数据的影响，从而导致测量的海表温度信息不准确的技术问题。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本公开的进一步理解，构成本申请的一部分，本公开的示意性实施例及其说明用于解释本公开，并不构成对本公开的不当限定。在附图中：

图1是用于实现根据本公开实施例1所述的方法的计算设备的硬件结构框图；

图2是根据本公开实施例1所述的海表温度确定的系统的示意图；

图3是根据本公开实施例1的第一个方面所述的海表温度确定方法的流程示意图；

图4是根据本公开实施例1的第二个方面所述的海表温度确定设备的安装方式示意图；

图5是根据本公开实施例2的第一个方面所述的红外测温仪测量海表温度的示意图；

图6是根据本公开实施例2所述的海表温度确定装置的示意图；以及

图7是根据本公开实施例3所述的海表温度确定装置的示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本公开的技术方案，下面将结合本公开实施例中的附图，对本公开实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本公开一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本公开中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本公开保护的范围。

需要说明的是，本公开的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本公开的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

实施例1

根据本实施例，还提供了一种海表温度确定方法实施例，需要说明的是，在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行，并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。

本实施例所提供的方法实施例可以在移动终端、计算机终端、服务器或者类似的计算设备中执行。图1示出了一种用于实现海表温度确定方法的计算设备的硬件结构框图。如图1所示，计算设备可以包括一个或多个处理器(处理器可以包括但不限于微处理器MCU或可编程逻辑器件FPGA等的处理装置)、用于存储数据的存储器、以及用于通信功能的传输装置。除此以外，还可以包括：显示器、输入/输出接口(I/O接口)、通用串行总线(USB)端口(可以作为I/O接口的端口中的一个端口被包括)、网络接口、电源和/或相机。本领域普通技术人员可以理解，图1所示的结构仅为示意，其并不对上述电子装置的结构造成限定。例如，计算设备还可包括比图1中所示更多或者更少的组件，或者具有与图1所示不同的配置。

应当注意到的是上述一个或多个处理器和/或其他数据处理电路在本文中通常可以被称为“数据处理电路”。该数据处理电路可以全部或部分的体现为软件、硬件、固件或其他任意组合。此外，数据处理电路可为单个独立的处理模块，或全部或部分的结合到计算设备中的其他元件中的任意一个内。如本公开实施例中所涉及到的，该数据处理电路作为一种处理器控制(例如与接口连接的可变电阻终端路径的选择)。

存储器可用于存储应用软件的软件程序以及模块，如本公开实施例中的【海表温度确定方法对应的程序指令/数据存储装置，处理器通过运行存储在存储器内的软件程序以及模块，从而执行各种功能应用以及数据处理，即实现上述的应用程序的海表温度确定方法。存储器可包括高速随机存储器，还可包括非易失性存储器，如一个或者多个磁性存储装置、闪存、或者其他非易失性固态存储器。在一些实例中，存储器可进一步包括相对于处理器远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络连接至计算设备。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。

传输装置用于经由一个网络接收或者发送数据。上述的网络具体实例可包括计算设备的通信供应商提供的无线网络。在一个实例中，传输装置包括一个网络适配器(Network Interface Controller，NIC)，其可通过基站与其他网络设备相连从而可与互联网进行通讯。在一个实例中，传输装置可以为射频(Radio Frequency，RF)模块，其用于通过无线方式与互联网进行通讯。

显示器可以例如触摸屏式的液晶显示器(LCD)，该液晶显示器可使得用户能够与计算设备的用户界面进行交互。

此处需要说明的是，在一些可选实施例中，上述图1所示的计算设备可以包括硬件元件(包括电路)、软件元件(包括存储在计算机可读介质上的计算机代码)、或硬件元件和软件元件两者的结合。应当指出的是，图1仅为特定具体实例的一个实例，并且旨在示出可存在于上述计算设备中的部件的类型。

图2是根据本实施例所述的海表温度确定系统的示意图。参照图2所示，该系统包括：数据采集装置100以及计算设备200，其中数据采集装置100包括对空红外传感器110以及对海红外传感器120，通过无线通信的方式将采集的温度数据信息传输至计算设备200。其中计算设备200可以是电脑、服务器以及其他具有计算能力的设备需要说明的是，系统中的计算设备200均可适用上面所述的硬件结构。

在上述运行环境下，根据本实施例的第一个方面，提供了一种海表温度确定方法，该方法由图2中所示的计算设备200实现。图3示出了该方法的流程示意图，参考图3所示，该方法包括：

S302：获取温度采集装置采集天空温度数据以及海表温度数据，其中天空温度数据为温度采集装置中对空红外传感器采集的，海表温度数据为温度采集装置中对海红外传感器采集的；以及

S304：根据天空温度数据以及海表温度数据，确定海表实际温度信息。

正如背景技术中所述的，海表温度是海洋环境参数中的重要数据，目前通过点测量的方式测量海表固定位置的温度数据，但是没有考虑到外部环境的影响，因此存在如何有效获取海表的真实温度的问题。与云层辐射原理一致，太阳光照射在海表，海表反射太阳光也会被对海红外传感器接收，导致测量的海表温度大于实际温度。但消除太阳光的影响，不能应用于消除云层辐射的方法。

有鉴于此，本申请实施例提供了一种海表温度确定方法，采用面测温红外传感器而非点测温传感器，增加对天传感器并通过算法进行修正，从而准确测量海表温度。计算设备获取温度采集装置采集天空温度数据以及海表温度数据，其中天空温度数据为温度采集装置中对空红外传感器采集的，海表温度数据为温度采集装置中对海红外传感器采集的。进一步地，计算设备根据天空温度数据以及海表温度数据，确定海表实际温度信息。

其中，参考图4所示，云层辐射原理一致，太阳光照射在海面，海面反射太阳光也会被对海红外传感器接收，导致测量的海表温度大于实际温度。但消除太阳光的影响，不能简单应用消除云层辐射的方法。我们采取的措施是在算法中实现，即根据船舶经纬度信息和当前时间信息，计算出太阳所在位置及太阳光照射在海面的角度，从而确定太阳光被海面反射后被对海红外传感器接收到的强度。

(1)设备安装地点选择时考虑因素

为了尽量避免或减少集成环境数据采集装置测量的水文气象参数受到污染，在设备安装地点选择时应考虑以下因素：

(1)采集装置顶端高度距海水面9～15米；

(2)采集装置安装于船舶第一排水孔前方并尽量远离，防止对海红外传感器测量海表温度时受到船舶排出热水的影响；

(3)采集装置前方区域、左右侧45°的2米区域内没有明显高于采集装置的其他设备。

(4)采集装置尽量靠近船舷，使对海红外传感器14°范围内没有遮挡物，对海红外与水平面的夹角为60°。

其中，参考图5所示，云层辐射对海表温度红外测量修正。消除云层辐射对海表温度测量影响的措施。在行进中的船舶上测量海表温度，最有效的方法是应用红外温度传感器。红外测温仪测量基本原理是物体表面辐射的红外线强度与物体表面的温度成一定的比例关系。而根据相关资料和试验表明：利用红外传感器在测量海表面温度时，天空云层会对海表面辐射的红外线具有反射作用，反射的红外线在云层与海表面之间形成多次反射，因此影响到测量的结果。为了消除或者减少这种影响，在测量海表面温度的同时，我们采取的措施是应用两路红外传感器同时测量，一路测量海表温度，另一路测量天空温度，利用天空温度数据修正海表面温度。测量时，对海红外温度传感器与对空红外温度传感器均与地面垂直线成θ(θ＝30°)角度。当天空云层经过时，对空红外测量到云层的温度；当天空没有云层，对空红外测量的天空温度一般很低，因此对空红外测量的温度能正确反映此时天空云层的反射强度。云层温度越高，反射强度越强。

根据本申请实施例，采用面测温红外传感器而非点测温传感器，增加对天传感器并通过算法进行修正，从而准确测量海表温度。进而解决了现有技术中存在的现有的海表温度测量的方法存在无法消除传感器接收的云层和太阳光反射到海表上的数据的影响，从而导致测量的海表温度信息不准确的技术问题。

可选地，该方法还包括：获取过对空红外传感器以及对海红外传感器的传感器参数信息以及海表数据信息；以及根据传感器参数信息、海表数据信息、天空温度数据以及海表温度数据，确定海表实际温度信息。

具体地，其中传感器参数根据设置的对海传感器的属性，为已知参数。然后通过传感器参数信息对海表温度数据进行修正，达到准确确定海表实际温度信息的技术效果。

可选地，传感器参数信息包括传感器测量半角、传感器半角内的空间角域以及红外方向和传感器轴线之间的方位角，以及海表数据信息包括海表平均辐射率，并且根据传感器参数信息、天空温度数据以及海表温度数据，确定海表实际温度信息的操作，包括：根据海表平均辐射率、传感器测量半角、传感器半角内的空间角域以及方位角，确定等效海水辐射率，其中海表平均辐射率为海表的平均辐射率；以及根据海表温度数据、天空温度数据以及等效海水辐射率，确定海表实际温度信息。

具体地，其中海表平均辐射率为已知的经验值，从而通过等效海水辐射率，可以确定海表的实际温度信息，其中具体公式如下：

其中，σ表示史蒂芬—玻尔兹曼常数，

此外，当没有对空传感器的情况下，通过下述方式消除云层辐射的影响。消除云层辐射的修正算法具体如下：

所有温度高于绝对零度的物体都存在红外辐射现象，红外传感器可通过接收被测物体的红外辐射，在与物体没有接触的条件下测量物体的温度。一般传感器采用热电堆的测量方法，利用温差电效应，通过测量因温差造成的电压值U

其中Ta表示传感器自身的温度，C为与传感器自身结构相关的参数。

上式中的CTm4传感器探头部分受到的红外辐射照度Em成线性关系。若测量半角内只存在被测物而不包含其他干扰物，Tm和Em之间的关系可表示为：

其中L

平静海表模型加入了辐射方向变化对辐射率大小的影响，其模型可表示为：

ε(θ)＝0.98[1-(1-cosθ)

平静海表模型以镜面海表的为基础，忽略了海表波浪的起伏对测量结果的影响，因此在海表辐射模型中，加入了Charles Cox及Walter Munk给出的海浪坡度分布概率密度函数：

2σ

其中，s

通过变量代换，可以得：

其中，u

所以在

因此，对于辐射波长为λ，在

由基尔霍夫定律可知，海水的辐射率和反射率相加为1，存在：

ε

因此可以得到海水反射的辐射亮度为：

其中L

其中，红外辐射方向

忽略式中的波长，因此，依据史蒂芬—玻尔兹曼定律，从中可以得到传感器测量温度和实际海温的关系为：

其中，σ表示史蒂芬—玻尔兹曼常数，

此外，参考图1所示，根据本实施例的第二个方面，提供了一种存储介质。所述存储介质包括存储的程序，其中，在所述程序运行时由处理器执行以上任意一项所述的方法。

从而根据本实施例，采用面测温红外传感器而非点测温传感器，增加对天传感器并通过算法进行修正，从而准确测量海表温度。进而解决了现有技术中存在的现有的海表温度测量的方法存在无法消除传感器接收的云层和太阳光反射到海表上的数据的影响，从而导致测量的海表温度信息不准确的技术问题。

需要说明的是，对于前述的各方法实施例，为了简单描述，故将其都表述为一系列的动作组合，但是本领域技术人员应该知悉，本发明并不受所描述的动作顺序的限制，因为依据本发明，某些步骤可以采用其他顺序或者同时进行。其次，本领域技术人员也应该知悉，说明书中所描述的实施例均属于优选实施例，所涉及的动作和模块并不一定是本发明所必须的。

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根据上述实施例的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一个存储介质(如ROM/RAM、磁碟、光盘)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，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述的方法。

实施例2

图6示出了根据本实施例所述的海表温度确定装置600，该装置600与根据实施例1的第一个方面所述的方法相对应。参考图6所示，该装置600包括：第一获取模块610，用于获取温度采集装置采集天空温度数据以及海表温度数据，其中天空温度数据为温度采集装置中对空红外传感器采集的，海表温度数据为温度采集装置中对海红外传感器采集的；以及第一确定模块620，用于根据天空温度数据以及海表温度数据，确定海表实际温度信息。

可选地，装置600还包括：第二获取模块，用于获取过对空红外传感器以及对海红外传感器的传感器参数信息以及海表数据信息；以及第二确定模块，用于根据传感器参数信息、海表数据信息、天空温度数据以及海表温度数据，确定海表实际温度信息。

可选地，传感器参数信息包括传感器测量半角、传感器半角内的空间角域以及红外方向和传感器轴线之间的方位角，以及海表数据信息包括海表平均辐射率，并且第二确定模块，包括：第一确定子模块，用于根据海表平均辐射率、传感器测量半角、传感器半角内的空间角域以及方位角，确定等效海水辐射率，其中海表平均辐射率为海表的平均辐射率；以及第二确定子模块，用于根据海表温度数据、天空温度数据以及等效海水辐射率，确定海表实际温度信息。

从而根据本实施例，采用面测温红外传感器而非点测温传感器，增加对天传感器并通过算法进行修正，从而准确测量海表温度。进而解决了现有技术中存在的现有的海表温度测量的方法存在无法消除传感器接收的云层和太阳光反射到海表上的数据的影响，从而导致测量的海表温度信息不准确的技术问题。

实施例3

图7示出了根据本实施例所述的海表温度确定装置700，该装置700与根据实施例1的第一个方面所述的方法相对应。参考图7所示，该装置700包括：处理器710；以及存储器720，与处理器710连接，用于为处理器710提供处理以下处理步骤的指令：获取温度采集装置采集天空温度数据以及海表温度数据，其中天空温度数据为温度采集装置中对空红外传感器采集的，海表温度数据为温度采集装置中对海红外传感器采集的；以及根据天空温度数据以及海表温度数据，确定海表实际温度信息。

可选地，存储器720还用于为处理器710提供处理以下处理步骤的指令：获取过对空红外传感器以及对海红外传感器的传感器参数信息以及海表数据信息；以及根据传感器参数信息、海表数据信息、天空温度数据以及海表温度数据，确定海表实际温度信息。

可选地，传感器参数信息包括传感器测量半角、传感器半角内的空间角域以及红外方向和传感器轴线之间的方位角，以及海表数据信息包括海表平均辐射率，并且根据传感器参数信息、天空温度数据以及海表温度数据，确定海表实际温度信息的操作，包括：根据海表平均辐射率、传感器测量半角、传感器半角内的空间角域以及方位角，确定等效海水辐射率，其中海表平均辐射率为海表的平均辐射率；以及根据海表温度数据、天空温度数据以及等效海水辐射率，确定海表实际温度信息。

从而根据本实施例，采用面测温红外传感器而非点测温传感器，增加对天传感器并通过算法进行修正，从而准确测量海表温度。进而解决了现有技术中存在的现有的海表温度测量的方法存在无法消除传感器接收的云层和太阳光反射到海表上的数据的影响，从而导致测量的海表温度信息不准确的技术问题。

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。

在本发明的上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的技术内容，可通过其它的方式实现。其中，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，单元或模块的间接耦合或通信连接，可以是电性或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。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或者该技术方案的全部或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一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可为个人计算机、服务器或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、移动硬盘、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。