申请/专利权人：国家气象中心(中央气象台)

申请日：2024-02-18

公开（公告）日：2024-06-04

公开（公告）号：CN117725370B

主分类号：G06F18/10

分类号：G06F18/10;G06F18/15;G06F18/22;G06F18/25

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.06.04#授权;2024.04.05#实质审查的生效;2024.03.19#公开

摘要：本申请公开了一种分钟级沙尘天气识别方法、装置、设备及介质，包括以下步骤：实时采集多源观测数据，对多源观测数据进行预处理，得到原始观测数据；根据原始观测数据匹配预设模型库中的识别算法，处理原始观测数据，得到第一识别结果，第一识别结果包括卫星识别结果和地面逐10min气象观测资料识别结果；通过距离权重法融合第一识别结果，得到沙尘天气识别结果。本申请的技术方案可以准确的处理多源数据，得到精确地识别结果，再结合距离权重法融合识别结果，构建出更加全面的、高精度、分钟级沙尘网格监测产品，识别实时性和准确率大大提高。

主权项：1.一种分钟级沙尘天气识别方法，其特征在于，包括以下步骤：实时采集多源观测数据，对所述多源观测数据进行预处理，得到原始观测数据；根据所述原始观测数据匹配预设模型库中的识别算法，通过匹配到的所述识别算法处理所述原始观测数据，得到第一识别结果，所述第一识别结果包括卫星识别结果和地面逐10min气象观测资料识别结果；通过距离权重法融合所述第一识别结果，得到沙尘天气识别结果；所述多源观测数据包括地面自动站气象观测数据、大气环境监测数据和卫星遥感观测数据，所述原始观测数据包括地面自动站气象原始数据、大气环境原始数据和卫星遥感原始数据；所述预设模型库包括灰度熵算法、热红外亮温差算法和红外多光谱沙尘背景比对算法；所述根据所述原始观测数据匹配预设模型库中的识别算法具体为：响应于所述原始观测数据为夜间数据，选取热红外亮温差算法处理所述原始观测数据；响应于所述原始观测数据为日间数据，计算所述原始观测数据的反射率差异指数RDI，计算公式为：RDI=|R0.46-R0.51|×1000；其中，R0.46为波长0.46μm的反射率，R0.51为波长0.51μm的反射率；若所述反射率差异指数RDI小于15，选取灰度熵算法处理所述原始观测数据；若所述反射率差异指数RDI大于或等于15，选取热红外亮温差算法处理所述原始观测数据；响应于计算沙尘天气强度，选取红外多光谱沙尘背景比对算法处理所述原始观测数据；所述热红外亮温差算法处理所述原始观测数据具体包括以下步骤：计算目标区域的热红外亮温差BTD，计算公式为：BTD=T11μm-T12μm；其中，T11μm为波长11μm的辐射率，T12μm为波长12μm的辐射率；若热红外亮温差BTD小于0，定义所述目标区域为纯沙尘天气；若热红外亮温差BTD大于或等于0，定义所述目标区域为非沙尘天气；所述灰度熵算法处理所述原始观测数据具体包括以下步骤：将所述原始观测数据转换为2值图像，计算所述2值图像的3×3像元灰度熵H，计算公式为： 其中H为灰度熵，n为窗口内像元，a为窗口内的灰度熵；若所述灰度熵H=1，定义所述目标区域为云沙混合沙尘天气；若所述灰度熵H=0，定义所述目标区域为非沙尘天气；所述红外多光谱沙尘背景比对算法处理所述原始观测数据具体包括以下步骤：将目标区域划分为若干个格点；遍历每个格点的T11μm处10天内同时次的原始观测数据中的地表背景亮温值，得到每个格点内地表背景亮温值的最大值作为当前格点同时次地表背景亮温值；定义红外多光谱沙尘背景差值SDBD为当前格点同时次地表背景亮温值与该时次的T11μm的差值，根据所述红外多光谱沙尘背景差值SDBD判定沙尘强度；当所述红外多光谱沙尘背景差值SDBD20，判定该格点处沙尘强度为临界沙尘，标记沙尘强度为数值10；当所述红外多光谱沙尘背景差值SDBD为[20,42]，判定该格点处沙尘强度为扬沙或浮尘，由于扬沙和浮尘的定义单纯用卫星资料无法进行识别，需引入近地面风场资料，风速5.5ms的格点为浮尘，标记沙尘强度为数值20，风速＞5.5ms的为扬沙，标记沙尘强度为数值40；当所述红外多光谱沙尘背景差值SDBD为[42,53]，判定该格点处沙尘强度为沙尘暴，标记沙尘强度为数值60；当所述红外多光谱沙尘背景差值SDBD为[53-60]，判定该格点处沙尘强度为强沙尘暴，标记沙尘强度为数值80；当所述红外多光谱沙尘背景差值SDBD60，判定该格点处沙尘强度为特强沙尘暴，标记沙尘强度为数值100；所述第一识别结果还包括近地面逐10分钟气象观测识别结果，所述近地面逐10分钟气象观测识别结果的获取方法包括以下步骤：S1001：每隔第一时间t1对环境监测总站的PM2.5和PM10数据进行差值，得到第一差值结果，每隔第二时间t2对环境监测地面逐10min气象观测资料所在格点的PM2.5PM10进行差值，得到第二差值结果，若所述第一差值结果和第二差值结果均满足PM2.5PM10≤0.5且PM10150，执行步骤S1002；若所述第一差值结果和第二差值结果均满足PM2.5PM10≤0.5且PM10150，或所述环境监测地面逐10min气象观测资料所在纬度＞35°N，执行步骤S1003；S1002：当满足能见度0.75-7.5km,风速5.5ms,RH70%,当前时次降水0.1且上一时次降水0.1，判定该格点处沙尘强度为浮尘，标记沙尘强度为数值20；当满足能见度0.75-7.5km,风速＞5.5ms，RH70%,本时次降水0.1且上一时次降水0.1，判定该格点处沙尘强度为扬沙，标记沙尘强度为数值40；当满足能见度0.75km,风速＞11.5ms且本时次降水0.1，判定该格点处沙尘强度为沙尘暴，标记沙尘强度为数值60；当满足能见度0.5km,风速＞11.5ms且本时次降水0.1，判定该格点处沙尘强度为强沙尘暴，标记沙尘强度为数值80；当满足能见度0.05km,风速＞11.5ms且本时次降水0.1，判定该格点处沙尘强度为特强沙尘暴，标记沙尘强度为数值100；若所述步骤S1002中的判定条件均不满足，判定所述格点为非沙尘点；S1003：当满足能见度15km,上一时次的能见度与该时次的能见度之差2km,风速≤5.5ms且降水0.1，判定该格点处沙尘强度为浮尘，标记沙尘强度为数值20；当满足能见度15km,上一时次的能见度与该时次的能见度之差2km,风速≥5.5ms且降水0.1，判定该格点处沙尘强度为扬沙，标记沙尘强度为数值40；当满足能见度1km,上一时次的能见度与该时次的能见度之差2km,风速≥11.5ms且降水0.1，判定该格点处沙尘强度为沙尘暴，标记沙尘强度为数值60；当满足能见度0.7km,上一时次的能见度与该时次的能见度之差2km,风速≥11.5ms且降水0.1，判定该格点处沙尘强度为强沙尘暴，标记沙尘强度为数值80；当满足能见度0.5km,上一时次的能见度与该时次的能见度之差2km,风速≥11.5ms且降水0.1，判定该格点处沙尘强度为特强沙尘暴，标记沙尘强度为数值100；若所述步骤S1003中的判定条件均不满足，判定所述格点为非沙尘点；所述通过距离权重法融合所述第一识别结果包括以下步骤：若所述格点对应的所述第一识别结果中，卫星识别结果和地面逐10min气象观测资料识别结果均为沙尘点，判定所述格点为沙尘点，所述格点的最终沙尘强度值为卫星识别结果中沙尘强度数值的13与地面逐10min气象观测资料识别结果中沙尘强度数值的23之和，取与所述最终沙尘强度值最接近的沙尘强度作为所述格点的最终沙尘强度；若所述格点对应的所述第一识别结果中，卫星识别结果为沙尘点，地面逐10min气象观测资料识别结果为非沙尘点，判定所述格点为沙尘点，所述格点的最终沙尘强度为卫星识别结果中的沙尘强度；若所述格点对应的所述第一识别结果中，卫星识别结果为非沙尘点，地面逐10min气象观测资料识别结果为沙尘点，判定所述格点为沙尘点，所述格点的最终沙尘强度为地面逐10min气象观测资料识别结果中的沙尘强度；若所述格点对应的所述第一识别结果中，卫星识别结果和地面逐10min气象观测资料识别结果均为非沙尘点，判定所述格点为非沙尘点。

全文数据：

权利要求：

百度查询： 国家气象中心(中央气象台) 一种分钟级沙尘天气识别方法、装置、设备及介质

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