基于气象卫星云图的红外吸收带火山特征分析

• 作者: 刘丰轶 宋文韬 巩彩兰 胡勇
• 来源期刊: 光谱学与光谱分析
• 学科: 工学
• 关键词: 高温目标 波段转换 特征分析 亚像元分析
• 年，卷（期）: 2019,（1）
• 页码范围: 73-78
• 页数: 6页
• 分类号: TP722.5
• 字数: 4671字
• 语种: 中文
• DOI: 10.3964／j.issn.1000-0593(2019)01-0073-06

摘要

飞行目标在2.7和4. 3 μm谱段附近具有较强的红外辐射,因此这两个波段是探测飞行目标的最佳波段,但是由于这两个波段并非大气窗口,不被大多数遥感器包含.对这两个谱段的典型地物特性开展研究具有重要的价值,但由于缺乏必要的数据获取能力,经常面临数据缺乏的问题.世界范围内频频有各种程度的火山爆发,火山爆发时温度较高的火山口,是否对于天基红外探测系统典型目标探测有影响,其影响程度如何一直缺乏相关的分析和研究.基于大气辐射传输理论,利用多元统计分析得到波段转换模型,使用气象卫星已有波段获得红外吸收谱段数据.将火点像元视为明火和背景的混合像元,采用目标与背景分离的方式描述高温目标像元的热辐射.对高温目标辐射量,在气溶胶模式固定的情况下,选取观测天顶角、大气可降水量、大气廓线为自变量影响因子.对于背景辐射亮度关系,选取观测天顶角、大气可降水量、大气廓线、背景温度为自变量影响因子,利用多元统计,建立相关模型.利用对地面热状态非常敏感的风云三号可见光红外扫描辐射计第3通道数据的统计特征探测火山口,获取高温目标在特定波段的表观多维特征并定量分析.火山的多维特征分析,主要从时间和空间两个维度展开.时间维度是对同一火山在不同时间的数据进行分析,空间维度上,主要统计火山口的辐射亮度和亮度温度的空间分布特征.一般气象卫星分辨率较低,单纯利用像元个数表示火山面积,明显夸大了火山的实际面积,所以基于亚像元特性对火山进行分析,将混合像元火点视为明火和背景的组合,运用线性光谱混合模型,通过混合像元的辐射率精确计算火山高温点的面积和温度,提高定量分析精度.分析结果表明:通过仿真手段结合多元统计分析方法建立高温目标的波段转换模型是一种可行的预研手段.在2.7～2. 95 μm谱段,火山口在弱背景环境下可能会对高温目标造成干扰,而在4. 2～4. 45 μm谱段,火山口能量远高于一般地表类型,是不可忽视的干扰.