CN115753602A - 一种海雾检测方法与*** - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种海雾检测方法与***，涉及海雾检测领域，其通过各云雾仿真模型，获取其包括的各个光谱通道在各云雾模拟环境下的反射率和亮度温度，以设计各设定云雾类型对应的判据条件，并在判别出目标海洋区域对应的云顶相态后，根据一级数据中第一通道、第二通道与第三通道的反射率利用单层水云判据条件、单层海雾判据条件、单层冰云判据条件、上层冰云下层水云判据条件与上层冰云下层海雾判据条件获取目标海洋区域对应的设定云雾类型，其突破了冰云遮挡时无法有效探测低层海雾或水云的局限，实现了对冰云之下低层水云、海雾的检测。

Description

一种海雾检测方法与***

技术领域

本发明涉及海雾检测领域，尤其涉及一种海雾检测方法与***。

背景技术

海雾是在海洋或沿海地区的低层大气中，由于水汽凝结而产生大量的水滴或冰晶使大气水平能见度小于1km的天气现象，会对海上的交通、作业、生产和军事活动等造成严重影响。因此，监测和预报海雾的生成发展和影响范围，为有关部门实施科学调控和管理提供依据，对防灾减灾具有重要的现实意义。由于海洋上只有少数甚至没有站点，缺乏有效观测手段，难以满足海雾监测的业务化应用。而静止卫星光谱成像仪视野广阔，能够实现海洋区域内的连续探测，为定量研究海雾生消特征和影响范围提供了有力的观测资料。然而卫星成像仪只能被动接收来自目标物反射的太阳短波辐射和地球发射的长波辐射，对大气垂直结构的探测能力存在很大的局限性，例如当高云存在于海雾之上时，信号之间会相互干扰，影响海雾检测的准确性，所以目前基于卫星成像仪的海雾检测方法只适用于单层云雾，若出现云层覆盖于雾区之上的情况，则检测结果判断为云区，无法识别出被云层遮挡的海雾。所以，目前基于卫星遥感的海雾检测技术中存在以下缺陷：当高层存在云时则无法进行海雾检测。然而，在真实大气的所有云***中，高云(冰云)所占比例超过40％，冰云下方是否存在水云或海雾的判断一直是卫星遥感领域的难点。

发明内容

为了解决当高云存在于海雾之上时，影响海雾检测准确性的问题，本发明提出了一种海雾检测方法，包括步骤：

S1：通过卫星成像仪获取在真实云雾环境下的卫星数据，所述卫星数据中包括经纬度数据，通过经纬度数据获取卫星数据中目标海洋区域对应的一级数据与云检测数据，所述一级数据包括第一通道、第二通道、第三通道的反射率，以及第四通道、第五通道的亮度温度；所述第一通道即中心波长为0.64微米的可见光通道，所述第二通道即中心波长为1.6微米的近红外通道，所述第三通道即中心波长为2.25微米的近红外通道，所述第四通道即中心波长为8.5微米的长波红外通道，所述第五通道即中心波长为11微米的长波红外通道；

S2：基于辐射传输仿真模拟建立各设定云雾类型对应的云雾仿真模型，用于模拟卫星成像仪在各设定云雾类型下探测到的真实云雾环境，以得到各设定云雾类型对应的云雾模拟环境；所述各设定云雾类型包括：单层水云、单层海雾、单层冰云、上层冰云下层水云以及上层冰云下层海雾；所述云雾仿真模型中包括一级数据中的各个光谱通道；

S3：通过各云雾仿真模型，获取其包括的各个光谱通道在各云雾模拟环境下的反射率和亮度温度；

S4：通过各个光谱通道在各云雾模拟环境下的反射率和亮度温度设计各设定云雾类型对应的判据条件，所述判据条件包括：水相态判据条件、单层水云判据条件、单层海雾判据条件、冰相态判据条件、单层冰云判据条件、上层冰云下层水云判据条件与上层冰云下层海雾判据条件；

S5：通过在真实云雾环境下目标海洋区域对应的一级数据与云检测数据，利用判据条件获取目标海洋区域对应的设定云雾类型，获取方法包括:

S51：根据一级数据中第四通道、第五通道的亮度温度利用水相态判据条件与冰相态判据条件,获取目标海洋区域对应的云顶相态,所述云顶相态为水相态或者冰相态；

S52：当云顶相态为水相态时，根据一级数据中第一通道与第二通道的反射率，利用单层水云判据条件与单层海雾判据条件获取目标海洋区域对应的设定云雾类型；

S53：当云顶相态为冰相态时，根据一级数据中第一通道、第二通道与第三通道的反射率，利用单层冰云判据条件、上层冰云下层水云判据条件与上层冰云下层海雾判据条件获取目标海洋区域对应的设定云雾类型。

进一步地，所述步骤S4中，通过各个光谱通道在各云雾模拟环境下的反射率和亮度温度设计各设定云雾类型对应的判据条件，包括：

通过对各云雾模拟环境下第一通道、第二通道、第三通道的反射率进行敏感性分析，获取各云雾模拟环境之间各个光谱通道反射率的差异特征，所述差异特征的获取方法为：

基于水云有效粒子半径在10至20微米之间、海雾有效粒子半径在3至5微米之间的粒子特征，以及在模拟过程中，通过各个光谱通道在各云雾模拟环境下的反射率得到的：

当光学厚度和有效粒子半径均小于对应的设定下限值时，第一通道与第二通道的反射率差值小于0，当光学厚度和有效粒子半径均大于对应的设定上限值时，反射率差值大于等于0的特征，得到：

水云粒子对应第一通道与第二通道的反射率差值大于等于阈值，海雾粒子对应第一通道与第二通道的反射率差值小于阈值的差异特征，所述阈值等于0；

在模拟过程中得到的差异特征还包括：单层冰云、上层冰云下层水云、与上层冰云下层海雾对应云雾模拟环境之间各个光谱通道反射率的差异特征；

通过水云粒子与海雾粒子对应的差异特征设定单层水云判据条件与单层海雾判据条件；

调整水云粒子与海雾粒子对应差异特征中的阈值，并通过单层冰云、上层冰云下层水云、与上层冰云下层海雾对应云雾模拟环境之间各个光谱通道反射率的差异特征，设定单层冰云判据条件、上层冰云下层水云判据条件与上层冰云下层海雾判据条件。

进一步地，所述云检测数据的数据类型包括：云、可能云、晴空与可能晴空。

进一步地，所述步骤S5中，步骤S51之前还包括：

S50：判断云检测数据的数据类型是否为“云”或“可能云”，若是，则进入步骤S51。

进一步地，所述水相态判据条件为：第五通道对应的亮度温度大于第一预设值、且第四通道与第五通道对应亮度温度的差值小于等于第二预设值；

所述冰相态判据条件为：第五通道对应的亮度温度小于等于第一预设值，或者第四通道与第五通道对应亮度温度的差值大于等于第三预设值；所述第三预设值大于第二预设值。

进一步地，所述单层水云判据条件为：第一通道与第二通道对应反射率的差值大于等于零；

所述单层海雾判据条件为：第一通道与第二通道对应反射率的差值小于零；

所述单层冰云判据条件为：第二通道与第三通道对应的反射率差值大于第四预设值。

进一步地，

所述上层冰云下层水云判据条件为：第二通道与第三通道对应的反射率差值小于等于第四预设值；且，第一通道与第二通道对应的反射率差值大于等于第五预设值；

所述上层冰云下层海雾判据条件为：第二通道与第三通道对应的反射率差值小于等于第四预设值；且，第一通道与第二通道对应的反射率差值小于第五预设值。

进一步地，所述第一预设值、第二预设值、第三预设值、第四预设值与第五预设值依次为：238K、-1K、0.5K、0.04、0.08。

本发明还提出了一种海雾检测***，包括：

真实数据获取模块，用于通过卫星成像仪获取在真实云雾环境下的卫星数据，所述卫星数据中包括经纬度数据，通过经纬度数据获取卫星数据中目标海洋区域对应的一级数据与云检测数据，所述一级数据包括第一通道、第二通道、第三通道的反射率，以及第四通道、第五通道的亮度温度；所述第一通道即中心波长为0.64微米的可见光通道，所述第二通道即中心波长为1.6微米的近红外通道，所述第三通道即中心波长为2.25微米的近红外通道，所述第四通道即中心波长为8.5微米的长波红外通道，所述第五通道即中心波长为11微米的长波红外通道；

模型建立模块，用于基于辐射传输仿真模拟建立各设定云雾类型对应的云雾仿真模型，用于模拟卫星成像仪在各设定云雾类型下探测到的真实云雾环境，以得到各设定云雾类型对应的云雾模拟环境；所述各设定云雾类型包括：单层水云、单层海雾、单层冰云、上层冰云下层水云以及上层冰云下层海雾；所述云雾仿真模型中包括一级数据中的各个光谱通道；

模拟数据获取模块，用于通过各云雾仿真模型，获取其包括的各个光谱通道在各云雾模拟环境下的反射率和亮度温度；

判据条件设定模块，用于通过各个光谱通道在各云雾模拟环境下的反射率和亮度温度设计各设定云雾类型对应的判据条件，所述判据条件包括：水相态判据条件、单层水云判据条件、单层海雾判据条件、冰相态判据条件、单层冰云判据条件、上层冰云下层水云判据条件与上层冰云下层海雾判据条件；

检测模块，用于通过在真实云雾环境下目标海洋区域对应的一级数据与云检测数据，利用判据条件获取目标海洋区域对应的设定云雾类型，具体包括:

云顶相态检测单元，用于根据一级数据中第四通道、第五通道的亮度温度利用水相态判据条件与冰相态判据条件,获取目标海洋区域对应的云顶相态,所述云顶相态为水相态或者冰相态；

第一检测单元，用于当云顶相态为水相态时，根据一级数据中第一通道与第二通道的反射率，利用单层水云判据条件与单层海雾判据条件获取目标海洋区域对应的设定云雾类型；

第二检测单元，用于当云顶相态为冰相态时，根据一级数据中第一通道、第二通道与第三通道的反射率，利用单层冰云判据条件、上层冰云下层水云判据条件与上层冰云下层海雾判据条件获取目标海洋区域对应的设定云雾类型。

与现有技术相比，本发明至少含有以下有益效果：

(1)本发明通过各云雾仿真模型，获取其包括的各个光谱通道在各云雾模拟环境下的反射率和亮度温度，以设计各设定云雾类型对应的判据条件，并在判别出目标海洋区域对应的云顶相态后，根据一级数据中第一通道、第二通道与第三通道的反射率利用单层水云判据条件、单层海雾判据条件、单层冰云判据条件、上层冰云下层水云判据条件与上层冰云下层海雾判据条件获取目标海洋区域对应的设定云雾类型，其突破了冰云遮挡时无法有效探测低层海雾或水云的局限，实现了对冰云之下低层水云、海雾的检测，提升了卫星成像仪在海雾监测上的技术水平，为未来的业务应用提供了更加准确、高效的海雾探测结果；

(2)本发明通过对各云雾模拟环境下第一通道、第二通道、第三通道的反射率进行敏感性分析，以获取各云雾模拟环境之间各个光谱通道反射率的差异特征，通过水云粒子与海雾粒子对应的差异特征设定单层水云判据条件与单层海雾判据条件；调整水云粒子与海雾粒子对应差异特征中的阈值，并通过单层冰云、上层冰云下层水云、与上层冰云下层海雾对应云雾模拟环境之间各个光谱通道反射率的差异特征，设定单层冰云判据条件、上层冰云下层水云判据条件与上层冰云下层海雾判据条件，其通过对各设定云雾类型对应的真实云雾环境进行模拟，并对模拟过程中得到的各个光谱通道的反射率进行数据分析，以设计出各个设定云雾类型对应的判据条件，其实现了在冰云之下对低层水云、海雾的鉴别，解决了本发明中当高层存在云时则无法进行海雾或水云检测的问题。

附图说明

图1为一种海雾检测方法流程图；

图2为一种海雾检测***模块图。

具体实施方式

以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。

实施例一

为了实现对冰云之下低层水云与海雾的检测，提升卫星成像仪在海雾监测上的技术水平，如图1所示，本发明提出了一种海雾检测方法，包括步骤：

S1：通过卫星成像仪获取在真实云雾环境下的卫星数据，所述卫星数据中包括经纬度数据，通过经纬度数据获取卫星数据中目标海洋区域对应的一级数据与云检测数据(即根据目标海洋区域的地理位置匹配出对应的一级数据与云检测数据)，所述一级数据包括第一通道、第二通道、第三通道的反射率，以及第四通道、第五通道的亮度温度；所述第一通道即中心波长为0.64微米的可见光通道，所述第二通道即中心波长为1.6微米的近红外通道，所述第三通道即中心波长为2.25微米的近红外通道，所述第四通道即中心波长为8.5微米的长波红外通道，所述第五通道即中心波长为11微米的长波红外通道；

需要说明的是，所述一级数据与云检测数据在被下面的步骤使用前还包括剔除其中的无效值。

S2：基于辐射传输仿真模拟使用精确的前向辐射传输模式建立各设定云雾类型对应的云雾仿真模型，用于模拟卫星成像仪在各设定云雾类型下探测到的真实云雾环境，以得到各设定云雾类型对应的云雾模拟环境；所述各设定云雾类型包括：单层水云、单层海雾、单层冰云、上层冰云下层水云以及上层冰云下层海雾；所述云雾仿真模型中包括一级数据中的各个光谱通道(第一通道、第二通道、第三通道、第四通道、第五通道)；

具体地，所述云雾模拟环境中，冰云粒子采用由实心柱体组成且表面粗糙的聚合体，水云、海雾粒子采用形状较为规则的球形；冰云、水云和海雾各参数依次设置如下：冰云和水云的厚度为1千米、海雾为0.5千米，高度分别为10千米、2千米和0.5千米；冰云、水云和海雾的有效粒子半径的范围分别设置为0-70微米、0-70微米、0-10微米，光学厚度范围都是0-40。

S3：通过各云雾仿真模型，获取其包括的各个光谱通道在各云雾模拟环境下的反射率和亮度温度；

S4：通过各个光谱通道在各云雾模拟环境下的反射率和亮度温度设计各设定云雾类型对应的判据条件，所述判据条件包括：水相态判据条件、单层水云判据条件、单层海雾判据条件、冰相态判据条件、单层冰云判据条件、上层冰云下层水云判据条件与上层冰云下层海雾判据条件；

具体地，根据各云雾模拟环境下的反射率，获取各云雾模拟环境之间各个光谱通道反射率的差异特征，并根据差异特征设计各设定云雾类型对应的判据条件。

需要说明的是，对单层水云、单层海雾、单层冰云、上层冰云下层水云、上层冰云下层海雾五种设定云雾类型的云雾环境进行模拟的目的是，对在各云雾模拟环境下第一通道、第二通道、第三通道的反射率进行敏感性分析，以获取在各设定云雾类型之间各光谱通道反射率的差异特征。具体地，水云和海雾都是由液态水组成，其主要差异在于粒子大小，水云有效粒子半径主要在10至20微米之间，而海雾有效粒子半径多数为3至5微米。模拟结果显示的通道反射率的差异特征有：当光学厚度和有效粒子半径较小(均小于对应的设定下限值时)时，第一通道与第二通道的反射率差值小于0，而当光学厚度和有效粒子半径较大时(均大于对应的设定上限值)，反射率差值大于0，因此大部分水云粒子对应第一通道与第二通道的反射率差值大于0，而海雾粒子对应第一通道与第二通道的反射率差值小于0，基于通道反射率的差异特征，可以实现水云和海雾的鉴别。对于冰云而言，绝大部分冰云粒子在第一通道的反射率大于第二通道的反射率(若云顶相态被判断为冰相态，且第二通道与第三通道对应的反射率差值大于0.04时，则表示为单层冰云)。上层有冰云遮挡且低层存在水云或海雾时，低层水云或海雾特征会受到干扰，当上层冰云云层较厚(超过设定值)时，卫星成像仪接收到的信号主要来自冰云，各通道反射率表现为冰云特征；但当上层冰云光学厚度较薄时(光学厚度小于7.5)，卫星成像仪接收到的信号表现为既有一部分冰云特征又有一部分水云或海雾特征，再结合上述水云和海雾的通道反射率差异特征，通过调整第一通道、第二通道对应的阈值(本实施例中的第五预设值)即可区分水云和海雾。

所述步骤S4中，通过各个光谱通道在各云雾模拟环境下的反射率和亮度温度设计各设定云雾类型对应的判据条件，包括：

通过对各云雾模拟环境下第一通道、第二通道、第三通道的反射率进行敏感性分析，获取各云雾模拟环境之间各个光谱通道反射率的差异特征，所述差异特征的获取方法为：

基于水云有效粒子半径在10至20微米之间、海雾有效粒子半径在3至5微米之间的粒子特征，以及在模拟过程中，通过各个光谱通道在各云雾模拟环境下的反射率得到的：

当光学厚度和有效粒子半径均小于对应的设定下限值时，第一通道与第二通道的反射率差值小于0，当光学厚度和有效粒子半径均大于对应的设定上限值时，反射率差值大于等于0的特征，得到：

水云粒子对应第一通道与第二通道的反射率差值大于等于阈值，海雾粒子对应第一通道与第二通道的反射率差值小于阈值的差异特征，所述阈值等于0；

在模拟过程中得到的差异特征还包括：单层冰云、上层冰云下层水云、与上层冰云下层海雾对应云雾模拟环境之间各个光谱通道反射率的差异特征；

通过水云粒子与海雾粒子对应的差异特征设定单层水云判据条件与单层海雾判据条件；

调整水云粒子与海雾粒子对应差异特征中的阈值，并通过单层冰云、上层冰云下层水云、与上层冰云下层海雾对应云雾模拟环境之间各个光谱通道反射率的差异特征，设定单层冰云判据条件、上层冰云下层水云判据条件与上层冰云下层海雾判据条件。

所述水相态判据条件为：第五通道对应的亮度温度大于第一预设值(238K)、且第四通道与第五通道对应亮度温度的差值小于等于第二预设值(-1K)；

所述冰相态判据条件为：第五通道对应的亮度温度小于等于第一预设值(238K)，或者第四通道与第五通道对应亮度温度的差值大于等于第三预设值(0.5K)；所述第三预设值(0.5K)大于第二预设值(-1K)。

所述单层水云判据条件为：第一通道与第二通道对应反射率的差值大于等于零；

所述单层海雾判据条件为：第一通道与第二通道对应反射率的差值小于零；

所述单层冰云判据条件为：第二通道与第三通道对应的反射率差值大于第四预设值(0.04)。

所述上层冰云下层水云判据条件为：第二通道与第三通道对应的反射率差值小于等于第四预设值(0.04)；且，第一通道与第二通道对应的反射率差值大于等于第五预设值(0.08)；

所述上层冰云下层海雾判据条件为：第二通道与第三通道对应的反射率差值小于等于第四预设值(0.04)；且，第一通道与第二通道对应的反射率差值小于第五预设值(0.08)。

所述第一预设值、第二预设值、第三预设值、第四预设值与第五预设值依次为：238K、-1K、0.5K、0.04、0.08。

S5：通过在真实云雾环境下目标海洋区域对应的一级数据与云检测数据，利用判据条件获取目标海洋区域对应的设定云雾类型；所述云检测数据的数据类型包括：云、可能云、晴空与可能晴空。

利用判据条件获取目标海洋区域对应的设定云雾类型的获取方法包括步骤:S50：判断云检测数据的数据类型是否为“云”或“可能云”，若是，则进入步骤S51。

需要说明的是，所述云顶相态是指云最顶部的相态，若为“水相态”则可能是单层水云或单层海雾；若为“冰相态”则最上部分是冰云，下方可能存在水云或海雾。

S51：根据一级数据中第四通道、第五通道的亮度温度利用水相态判据条件与冰相态判据条件,获取目标海洋区域对应的云顶相态,所述云顶相态为水相态或者冰相态；

S52：当云顶相态为水相态时，根据一级数据中第一通道与第二通道的反射率，利用单层水云判据条件与单层海雾判据条件获取目标海洋区域对应的设定云雾类型；

S53：当云顶相态为冰相态时，根据一级数据中第一通道、第二通道与第三通道的反射率，利用单层冰云判据条件、上层冰云下层水云判据条件与上层冰云下层海雾判据条件获取目标海洋区域对应的设定云雾类型。

在使用本发明中的海雾检测方法获取到目标海洋区域对应的设定云雾类型后，本发明还包括针对目标海洋区域，获取星载激光雷达探测资料，验证本发明检测结果的准确性，以论证该方法在海洋不同区域和云条件下的适用性。

本发明通过对各云雾模拟环境下第一通道、第二通道、第三通道的反射率进行敏感性分析，以获取各云雾模拟环境之间各个光谱通道反射率的差异特征，通过水云粒子与海雾粒子对应的差异特征设定单层水云判据条件与单层海雾判据条件；调整水云粒子与海雾粒子对应差异特征中的阈值，并通过单层冰云、上层冰云下层水云、与上层冰云下层海雾对应云雾模拟环境之间各个光谱通道反射率的差异特征，设定单层冰云判据条件、上层冰云下层水云判据条件与上层冰云下层海雾判据条件，其通过对各设定云雾类型对应的真实云雾环境进行模拟，并对模拟过程中得到的各个光谱通道的反射率进行数据分析，以设计出各个设定云雾类型对应的判据条件，其实现了在冰云之下对低层水云、海雾的鉴别，解决了本发明中当高层存在云时则无法进行海雾或水云检测的问题。

实施例二

如图2所示，本发明还提出了一种海雾检测***，包括：

真实数据获取模块，用于通过卫星成像仪获取在真实云雾环境下的卫星数据，所述卫星数据中包括经纬度数据，通过经纬度数据获取卫星数据中目标海洋区域对应的一级数据与云检测数据，所述一级数据包括第一通道、第二通道、第三通道的反射率，以及第四通道、第五通道的亮度温度；所述第一通道即中心波长为0.64微米的可见光通道，所述第二通道即中心波长为1.6微米的近红外通道，所述第三通道即中心波长为2.25微米的近红外通道，所述第四通道即中心波长为8.5微米的长波红外通道，所述第五通道即中心波长为11微米的长波红外通道；

模型建立模块，用于基于辐射传输仿真模拟建立各设定云雾类型对应的云雾仿真模型，用于模拟卫星成像仪在各设定云雾类型下探测到的真实云雾环境，以得到各设定云雾类型对应的云雾模拟环境；所述各设定云雾类型包括：单层水云、单层海雾、单层冰云、上层冰云下层水云以及上层冰云下层海雾；所述云雾仿真模型中包括一级数据中的各个光谱通道；

模拟数据获取模块，用于通过各云雾仿真模型，获取其包括的各个光谱通道在各云雾模拟环境下的反射率和亮度温度；

判据条件设定模块，用于通过各个光谱通道在各云雾模拟环境下的反射率和亮度温度设计各设定云雾类型对应的判据条件，所述判据条件包括：水相态判据条件、单层水云判据条件、单层海雾判据条件、冰相态判据条件、单层冰云判据条件、上层冰云下层水云判据条件与上层冰云下层海雾判据条件；

检测模块，用于通过在真实云雾环境下目标海洋区域对应的一级数据与云检测数据，利用判据条件获取目标海洋区域对应的设定云雾类型，具体包括:

云顶相态检测单元，用于根据一级数据中第四通道、第五通道的亮度温度利用水相态判据条件与冰相态判据条件,获取目标海洋区域对应的云顶相态,所述云顶相态为水相态或者冰相态；

第一检测单元，用于当云顶相态为水相态时，根据一级数据中第一通道与第二通道的反射率，利用单层水云判据条件与单层海雾判据条件获取目标海洋区域对应的设定云雾类型；

第二检测单元，用于当云顶相态为冰相态时，根据一级数据中第一通道、第二通道与第三通道的反射率，利用单层冰云判据条件、上层冰云下层水云判据条件与上层冰云下层海雾判据条件获取目标海洋区域对应的设定云雾类型。

本发明通过各云雾仿真模型，获取其包括的各个光谱通道在各云雾模拟环境下的反射率和亮度温度，以设计各设定云雾类型对应的判据条件，并在判别出目标海洋区域对应的云顶相态后，根据一级数据中第一通道、第二通道与第三通道的反射率利用单层水云判据条件、单层海雾判据条件、单层冰云判据条件、上层冰云下层水云判据条件与上层冰云下层海雾判据条件获取目标海洋区域对应的设定云雾类型，其突破了冰云遮挡时无法有效探测低层海雾或水云的局限，实现了对冰云之下低层水云、海雾的检测，提升了卫星成像仪在海雾监测上的技术水平，为未来的业务应用提供了更加准确、高效的海雾探测结果。

需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，在本发明中如涉及“第一”、“第二”、“一”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

另外，本发明各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种海雾检测方法，其特征在于，包括步骤：

S1：通过卫星成像仪获取在真实云雾环境下的卫星数据，所述卫星数据中包括经纬度数据，通过经纬度数据获取卫星数据中目标海洋区域对应的一级数据与云检测数据，所述一级数据包括第一通道、第二通道、第三通道的反射率，以及第四通道、第五通道的亮度温度；所述第一通道即中心波长为0.64微米的可见光通道，所述第二通道即中心波长为1.6微米的近红外通道，所述第三通道即中心波长为2.25微米的近红外通道，所述第四通道即中心波长为8.5微米的长波红外通道，所述第五通道即中心波长为11微米的长波红外通道；

S2：基于辐射传输仿真模拟建立各设定云雾类型对应的云雾仿真模型，用于模拟卫星成像仪在各设定云雾类型下探测到的真实云雾环境，以得到各设定云雾类型对应的云雾模拟环境；所述各设定云雾类型包括：单层水云、单层海雾、单层冰云、上层冰云下层水云以及上层冰云下层海雾；所述云雾仿真模型中包括一级数据中的各个光谱通道；

S3：通过各云雾仿真模型，获取其包括的各个光谱通道在各云雾模拟环境下的反射率和亮度温度；

S4：通过各个光谱通道在各云雾模拟环境下的反射率和亮度温度设计各设定云雾类型对应的判据条件，所述判据条件包括：水相态判据条件、单层水云判据条件、单层海雾判据条件、冰相态判据条件、单层冰云判据条件、上层冰云下层水云判据条件与上层冰云下层海雾判据条件；

S5：通过在真实云雾环境下目标海洋区域对应的一级数据与云检测数据，利用判据条件获取目标海洋区域对应的设定云雾类型，获取方法包括:

S51：根据一级数据中第四通道、第五通道的亮度温度利用水相态判据条件与冰相态判据条件,获取目标海洋区域对应的云顶相态,所述云顶相态为水相态或者冰相态；

S52：当云顶相态为水相态时，根据一级数据中第一通道与第二通道的反射率，利用单层水云判据条件与单层海雾判据条件获取目标海洋区域对应的设定云雾类型；

S53：当云顶相态为冰相态时，根据一级数据中第一通道、第二通道与第三通道的反射率，利用单层冰云判据条件、上层冰云下层水云判据条件与上层冰云下层海雾判据条件获取目标海洋区域对应的设定云雾类型。

2.根据权利要求1所述的一种海雾检测方法，其特征在于，所述步骤S4中，通过各个光谱通道在各云雾模拟环境下的反射率和亮度温度设计各设定云雾类型对应的判据条件，包括：

通过对各云雾模拟环境下第一通道、第二通道、第三通道的反射率进行敏感性分析，获取各云雾模拟环境之间各个光谱通道反射率的差异特征，所述差异特征的获取方法为：

基于水云有效粒子半径在10至20微米之间、海雾有效粒子半径在3至5微米之间的粒子特征，以及在模拟过程中，通过各个光谱通道在各云雾模拟环境下的反射率得到的：

当光学厚度和有效粒子半径均小于对应的设定下限值时，第一通道与第二通道的反射率差值小于0，当光学厚度和有效粒子半径均大于对应的设定上限值时，反射率差值大于等于0的特征，得到：

水云粒子对应第一通道与第二通道的反射率差值大于等于阈值，海雾粒子对应第一通道与第二通道的反射率差值小于阈值的差异特征，所述阈值等于0；

在模拟过程中得到的差异特征还包括：单层冰云、上层冰云下层水云、与上层冰云下层海雾对应云雾模拟环境之间各个光谱通道反射率的差异特征；

通过水云粒子与海雾粒子对应的差异特征设定单层水云判据条件与单层海雾判据条件；

调整水云粒子与海雾粒子对应差异特征中的阈值，并通过单层冰云、上层冰云下层水云、与上层冰云下层海雾对应云雾模拟环境之间各个光谱通道反射率的差异特征，设定单层冰云判据条件、上层冰云下层水云判据条件与上层冰云下层海雾判据条件。

3.根据权利要求2所述的一种海雾检测方法，其特征在于，所述云检测数据的数据类型包括：云、可能云、晴空与可能晴空。

4.根据权利要求3所述的一种海雾检测方法，其特征在于，所述步骤S5中，步骤S51之前还包括：

S50：判断云检测数据的数据类型是否为“云”或“可能云”，若是，则进入步骤S51。

5.根据权利要求2所述的一种海雾检测方法，其特征在于，

所述水相态判据条件为：第五通道对应的亮度温度大于第一预设值、且第四通道与第五通道对应亮度温度的差值小于等于第二预设值；

所述冰相态判据条件为：第五通道对应的亮度温度小于等于第一预设值，或者第四通道与第五通道对应亮度温度的差值大于等于第三预设值；所述第三预设值大于第二预设值。

6.根据权利要求5所述的一种海雾检测方法，其特征在于，

所述单层水云判据条件为：第一通道与第二通道对应反射率的差值大于等于零；

所述单层海雾判据条件为：第一通道与第二通道对应反射率的差值小于零；

所述单层冰云判据条件为：第二通道与第三通道对应的反射率差值大于第四预设值。

7.根据权利要求6所述的一种海雾检测方法，其特征在于，

所述上层冰云下层水云判据条件为：第二通道与第三通道对应的反射率差值小于等于第四预设值；且，第一通道与第二通道对应的反射率差值大于等于第五预设值；

所述上层冰云下层海雾判据条件为：第二通道与第三通道对应的反射率差值小于等于第四预设值；且，第一通道与第二通道对应的反射率差值小于第五预设值。

8.根据权利要求7所述的一种海雾检测方法，其特征在于，所述第一预设值、第二预设值、第三预设值、第四预设值与第五预设值依次为：

238K、-1K、0.5K、0.04、0.08。

9.一种海雾检测***，其特征在于，包括：

真实数据获取模块，用于通过卫星成像仪获取在真实云雾环境下的卫星数据，所述卫星数据中包括经纬度数据，通过经纬度数据获取卫星数据中目标海洋区域对应的一级数据与云检测数据，所述一级数据包括第一通道、第二通道、第三通道的反射率，以及第四通道、第五通道的亮度温度；所述第一通道即中心波长为0.64微米的可见光通道，所述第二通道即中心波长为1.6微米的近红外通道，所述第三通道即中心波长为2.25微米的近红外通道，所述第四通道即中心波长为8.5微米的长波红外通道，所述第五通道即中心波长为11微米的长波红外通道；

模型建立模块，用于基于辐射传输仿真模拟建立各设定云雾类型对应的云雾仿真模型，用于模拟卫星成像仪在各设定云雾类型下探测到的真实云雾环境，以得到各设定云雾类型对应的云雾模拟环境；所述各设定云雾类型包括：单层水云、单层海雾、单层冰云、上层冰云下层水云以及上层冰云下层海雾；所述云雾仿真模型中包括一级数据中的各个光谱通道；

模拟数据获取模块，用于通过各云雾仿真模型，获取其包括的各个光谱通道在各云雾模拟环境下的反射率和亮度温度；

判据条件设定模块，用于通过各个光谱通道在各云雾模拟环境下的反射率和亮度温度设计各设定云雾类型对应的判据条件，所述判据条件包括：水相态判据条件、单层水云判据条件、单层海雾判据条件、冰相态判据条件、单层冰云判据条件、上层冰云下层水云判据条件与上层冰云下层海雾判据条件；

检测模块，用于通过在真实云雾环境下目标海洋区域对应的一级数据与云检测数据，利用判据条件获取目标海洋区域对应的设定云雾类型，具体包括:

云顶相态检测单元，用于根据一级数据中第四通道、第五通道的亮度温度利用水相态判据条件与冰相态判据条件,获取目标海洋区域对应的云顶相态,所述云顶相态为水相态或者冰相态；

第一检测单元，用于当云顶相态为水相态时，根据一级数据中第一通道与第二通道的反射率，利用单层水云判据条件与单层海雾判据条件获取目标海洋区域对应的设定云雾类型；

第二检测单元，用于当云顶相态为冰相态时，根据一级数据中第一通道、第二通道与第三通道的反射率，利用单层冰云判据条件、上层冰云下层水云判据条件与上层冰云下层海雾判据条件获取目标海洋区域对应的设定云雾类型。

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