DB63∕T 2232-2024 基于静止卫星的高原沙尘强度遥感监测技术规范(青海省).pdf

ICS 07.060 CCS A 47 DB 63 青海省地方标准 DB 63/T 22322024 基于静止卫星的高原沙尘强度遥感监测技术规范 2024-2-4 发布 2024-3-8 实施 青海省市场监督管理局 发 布 DB 63/T 22322024 I 目次 前言.II 1 范围.1 2 规范性引用文件.1 3 术语和定义.1 4 技术流程.1 5 基于静止卫星的高原沙尘强度遥感监测技术.2 附录A （资料性）Himawari-8/9 AHI 可见光和红外扫描辐射计通道参数表.5 附录B （资料性）FY4A/AGRI 多通道扫描成像辐射计通道参数表.6 附录C （资料性）FY4B/AGRI 多通道扫描成像辐射计通道参数表.7 参考文献.8 DB 63/T 22322024 II 前言 本文件按照GB/T 1.12020标准化工作导则 第1部分：标准化文件的结构和起草规则的规定起草。请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。本文件由青海省气象标准化技术委员会提出。本文件由青海省气象局归口。本文件起草单位：青海省气象科学研究所、西宁市气象局、格尔木市气象局、海西州气象局、海北州气象局。本文件主要起草人：曹晓云、肖建设、孙树娇、乔斌、王镜、史飞飞、陈宏松、王惠平、张仙、颜玉倩、刘洁、陈国茜、祝存兄、张睿。本文件由青海省气象局监督实施。DB 63/T 22322024 1 基于静止卫星的高原沙尘强度遥感监测技术规范 1 范围 本文件规定了基于静止卫星的高原沙尘强度遥感监测技术的术语和定义、技术流程和监测方法等内容。本文件适用于Himawari-8/AHI、Himawari-9/AHI、FY4A/AGRI与FY4B/AGRI静止气象卫星传感器影像数据进行高原沙尘强度遥感监测，对高原沙尘监测评估、预警、防灾减灾等提供技术依据和参考。2 规范性引用文件 下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。GB/T 20480-2017 沙尘天气等级 3 术语和定义 下列术语和定义适用于本文件。沙尘天气 沙粒、尘土悬浮空中，使空气混浊、能见度降低的天气现象，分为浮尘、扬沙、沙尘暴、强沙尘暴和特强沙尘暴5类。来源：GB/T 20480-2017,3.1,有修改 沙尘信息 利用卫星遥感技术提取的沙尘天气信息。来源：QX/T 141-2011,3.2 沙尘强度 表征沙尘浓度强弱的指标。静止气象卫星 在赤道上空约35800 km的地球同步轨道上工作的气象卫星，与地球自转同步，相对地球静止，可以观测地球表面三分之一的固定区域，对同一目标地区进行持续不断的气象监测。来源：DB63/T 2051-2022,3.3 4 技术流程 基于静止卫星的高原沙尘强度遥感监测技术流程见图1。DB 63/T 22322024 2 矢量边界沙尘判识条件静止气象卫星数据辅助数据图像预处理辐射定标大气校正几何校正正射校正假彩色合成图像沙尘信息分布沙尘区沙尘强度指数计算沙尘强度分布沙尘强度监测结果沙尘强度评估等级沙尘多通道合成方法1.6m通道反照率11.0m通道亮温12.0m通道亮温 图1 基于静止卫星的高原沙尘强度遥感监测技术流程 5 监测方法 卫星数据预处理 在进行沙尘强度遥感监测前，对卫星数据进行辐射定标、大气校正、几何校正和正射校正预处理,保证其误差在1个像元内。沙尘识别的多通道合成方法 根据卫星不同通道特征，将多通道计算后的三个数据分别赋值给红（R）、绿（G）、蓝（B）色，通过对理论沙尘区进行Gamma变换，即可得到突出沙尘信息的假彩色合成图像。静止卫星沙尘识别的多通道合成方法见表1。表1 静止卫星沙尘识别多通道合成方法 颜色 通道 沙尘区阈值 Gamma 变换值 说明 R 12 10-4 K2 K Ga1 用于区分沙尘和云，高值为沙尘，低值为薄卷云，中间值为其他类型的云 G 10 0 K15 K Ga2 用于区分沙尘和无云区的沙漠地表，同时区分冰云和水云 B 10 261 K289 K Ga3 和沙尘的厚度及下面的地面温度有关 DB 63/T 22322024 3 表1 静止卫星沙尘识别多通道合成方法（续）颜色 通道 沙尘区阈值 Gamma 变换值 说明 注1：对于Himawari-8/9 AHI，Ga1、Ga2、Ga3分别为1.0、2.5和1.0；对于FY4A/B AGRI，Ga1、Ga2、Ga3分别为1.0、1.2和0.8；注2：Himawari-8/9 AHI星载探测仪器通道参数见附录A；注3：FY4A/AGRI星载探测仪器通道参数见附录B；注4：FY4B/AGRI星载探测仪器通道参数见附录C。沙尘像元判识条件 采用数字图像处理技术进行沙尘信息提取，计算方法见公式（1）。(,)=1,(,)2&(,)1&(,)=1&(,)1 0,其它 (1)式中：,像元所在的行号和列号；(,)像元所在的沙尘区二值，1表示判识为沙尘像元，0表示判识为非沙尘像元；(,)像元所在沙尘多通道合成方法中的R分量；(,)像元所在沙尘多通道合成方法中的G分量；(,)像元所在沙尘多通道合成方法中的B分量；1 R分量的判识阈值1，建议为0.50；2 R分量的判识阈值2，建议为0.80；1 G分量的判识阈值1，建议为0；2 G分量的判识阈值2，建议为0.35；1 B分量的判识阈值，建议为0.10。沙尘强度指数计算方法 对5.3判识出的沙尘像元进行沙尘强度指数计算，见公式（2）。=(1 1)(121.011 1.0)10 10.0 (2)式中：沙尘强度指数(Index of Dust intensity,)，是一个0100的无量纲数，值越大沙尘强度越强；调节因子，经验取值为10；调节因子，经验取值为1；1 1.6 m通道反照率；11 11.0 m通道亮温，单位为开氏度(K)；12 2.0 m通道亮温，单位为开氏度(K)。沙尘强度评估等级 不同等级沙尘强度对应的沙尘强度指数见表2。表2 高原沙尘强度评估等级 DB 63/T 22322024 4 沙尘强度等级 沙尘强度指数(IDSI)浮尘(0,30 扬沙(30,55 沙尘暴(55,70 强沙尘暴(70,85 特强沙尘暴(85,100 DB 63/T 22322024 5 附录A （资料性）Himawari-8/9 AHI 可见光和红外扫描辐射计通道参数表 表A.1给出了Himawari-8/9 AHI可见光和红外扫描辐射计通道参数信息。表A.1 Himawari-8/9 AHI 可见光和红外扫描辐射计通道参数表 通道号 光谱属性 AHI-8 中心波长(m)AHI-9 中心波长(m)空间分辨率(km)主要用途 1 可见光(VIS)0.47 0.47 1 海洋水色、浮游植物、大气环境等 2 0.51 0.51 1 3 0.64 0.64 0.5 陆地、云等 4 近红外(NIR)0.86 0.86 1 海洋水色、浮游植物等 5 1.60 1.61 2 陆地、云、积雪 6 2.26 2.26 2 云 7 红外(IR)3.89 3.83 2 地球表面和云顶温度 8 6.24 6.25 2 卷云和水汽 9 6.94 6.95 2 海洋水色、浮游植物等 10 7.35 7.34 2 11 8.59 8.59 2 大气水汽 12 9.64 9.63 2 13 10.41 10.41 2 地球表面、云顶温度 14 11.24 11.21 2 15 12.38 12.36 2 16 13.28 13.31 2 云顶高度 DB 63/T 22322024 6 附录B （资料性）FY4A/AGRI 多通道扫描成像辐射计通道参数表 表B.1给出了FY4A/AGRI多通道扫描成像辐射计通道参数信息。表B.1 FY4A/AGRI 多通道扫描成像辐射计通道参数表 通道号 光谱属性 中心波长(m)空间分辨率(km)主要用途 1 可见光(VIS)0.47 1 小粒子气溶胶，真彩色合成 2 0.65 0.51 植被，图像导航配准，恒星观测 3 近红外(NIR)0.825 1 植被，水面上空气溶胶 4 1.375 2 卷云 5 1.61 2 低云/雪识别，水云/冰云判识 6 2.25 24 卷云、气溶胶、粒子大小 7 红外(IR)3.75 2 云等高反照率目标，火情 8 3.75 4 低反照率目标，地表 9 6.25 4 高层水汽 10 7.10 4 中层水汽 11 8.50 4 总水汽、云 12 10.70 4 云，地表温度等 13 12.00 4 云、总水汽量，地表温度 14 13.50 4 云、水汽 DB 63/T 22322024 7 附录C （资料性）FY4B/AGRI 多通道扫描成像辐射计通道参数表 表C.1给出了FY4B/AGRI多通道扫描成像辐射计通道参数信息。表C.1 FY4B/AGRI 多通道扫描成像辐射计通道参数表 通道号 光谱属性 中心波长(m)空间分辨率(km)主要用途 1 可见光(VIS)0.47 1 小粒子气溶胶，真彩色合成 2 0.65 0.5 植被，图像导航配准，恒星观测 3 近红外(NIR)0.825 1 植被，水面上空气溶胶 4 1.379 2 卷云 5 1.61 2 低云/雪识别，水云/冰云判识 6 2.225 2 卷云、气溶胶、粒子大小 7 红外(IR)3.75 2 云等高反照率目标，火情 8 3.75 4 低反照率目标，地表 9 6.25 4 高层水汽 10 6.95 4 中层水汽 11 7.42 4 低层水汽 12 8.55 4 云 13 10.80 4 云，地表温度等 14 12.00 4 云、总水汽量，地表温度 15 13.30 4 云、水汽 DB 63/T 22322024 8 参考文献 1 GB/T 20480-2017 沙尘天气等级 2 QX/T 141-2011 卫星遥感沙尘暴天气监测技术导则 3 DB63/T 2051-2022 高原遥感滤云雪盖产品算法技术规范 4 罗敬宁,徐喆,亓永刚.基于风云三号卫星的全球沙尘遥感方法J.中国沙漠.2015,35(3):690-698 5 郑新江,陆文杰,罗敬宁.气象卫星多通道信息监测沙尘暴的研究J.遥感学报.2001,5(4):300-305 6 邱昀,李令军,鹿海峰,等.基于Himawari 8的沙尘遥感监测与应用J.中国环境科学.2018,38(09):3305-3312 7 刘方伟,苏庆华,孙林,等.基于Himawari-8卫星的沙尘监测J.山东科技大学学报(自然科学版).2018,37(03):11-19 8 李彬,卢士庆,孙小龙,等.可见光波段灰度熵和热红外亮温差的沙尘遥感判识J.遥感学报.2018,22(04):647-657 9 Kl ser L,Schepanski K.Remote sensing of mineral dust over land with MSG infrared channels:A new Bitemporal Mineral Dust IndexJ.Remote Sensing of Environment.2009,113(9):1853-1867 10 Schmetz J,Pili P,Tjemkes S,et al.An Introduction to Meteosat Second Generation(MSG)J.Bull.amer.meteor.soc.2010,83(7):977-992 11 刘清华,王新,任素玲.2019年春季我国沙尘天气卫星监测数据分析J.卫星应用.2020(02):25-28 12 张翔.基于Python语言的Himawari-8资料在沙尘暴移动轨迹分析中的作用研究J.无线互联科技.2020,17(08):112-113