ICS07.060

CCSA47

63

青海省地方標(biāo)準(zhǔn)

DB63/T2051—2022

高原遙感濾云雪蓋產(chǎn)品算法技術(shù)規(guī)范

2022-09-09發(fā)布2022-10-10實(shí)施

青海省市場(chǎng)監(jiān)督管理局發(fā)布

DB63/T2051—2022

目次

前言......................................................................................................................................................................II

1范圍................................................................................................................................................................1

2規(guī)范性引用文件............................................................................................................................................1

3術(shù)語(yǔ)和定義....................................................................................................................................................1

4高原遙感濾云雪蓋產(chǎn)品算法技術(shù)流程........................................................................................................2

5高原遙感濾云雪蓋產(chǎn)品提取方法................................................................................................................2

穩(wěn)定性積雪和無(wú)雪陸地識(shí)別.................................................................................................................2

靜止氣象衛(wèi)星多時(shí)次合成.....................................................................................................................3

高程輔助濾云.........................................................................................................................................3

臨近像元濾云.........................................................................................................................................3

地面站網(wǎng)輔助濾云.................................................................................................................................3

微波融合濾云.........................................................................................................................................3

附錄A（資料性）Himawari-8/AHI可見(jiàn)光和紅外掃描輻射計(jì)通道參數(shù)..................................................4

附錄B（資料性）FY4A/AGRI多通道掃描成像輻射計(jì)通道參數(shù).............................................................5

附錄C（資料性）EOS/MODIS中分辨率成像光譜儀通道參數(shù)................................................................6

附錄D（資料性）臨近時(shí)間、臨近空間積雪覆蓋校正示意圖..................................................................8

附錄E（資料性）國(guó)家氣象站積雪觀測(cè)代表性...........................................................................................9

參考文獻(xiàn)............................................................................................................................................................10

I

DB63/T2051—2022

前言

本文件按照GB/T1.1—2020《標(biāo)準(zhǔn)化工作導(dǎo)則第1部分：標(biāo)準(zhǔn)化文件的結(jié)構(gòu)和起草規(guī)則》的規(guī)定

起草。

本文件由青海省氣象局提出并歸口。

本文件起草單位：青海省氣象科學(xué)研究所、青海省氣象服務(wù)中心。

本文件主要起草人：肖建設(shè)、曹曉云、史飛飛、喬斌、李素雲(yún)、趙彤、雷春苗、劉致遠(yuǎn)、張睿、申

紅艷、陳奇。

本文件由青海省氣象局監(jiān)督實(shí)施。

II

DB63/T2051—2022

高原遙感濾云雪蓋產(chǎn)品算法技術(shù)規(guī)范

1范圍

本文件規(guī)定了高原遙感濾云雪蓋產(chǎn)品算法的術(shù)語(yǔ)和定義、技術(shù)流程和提取方法的內(nèi)容。

本文件適用于氣象、環(huán)保、水利、國(guó)土等部門開(kāi)展青藏高原地區(qū)積雪覆蓋范圍的遙感監(jiān)測(cè)、評(píng)估、

科研和服務(wù)等相關(guān)工作。

2規(guī)范性引用文件

本文件沒(méi)有規(guī)范性引用文件。

3術(shù)語(yǔ)和定義

下列術(shù)語(yǔ)和定義適用于本文件。

積雪

覆蓋在陸地和冰表面的雪層。

遙感數(shù)據(jù)預(yù)處理

遙感數(shù)據(jù)預(yù)處理主要包括輻射定標(biāo)、大氣校正、幾何校正、正射校正等。

靜止氣象衛(wèi)星

在赤道上空約35800km的地球同步軌道上工作的氣象衛(wèi)星，與地球自轉(zhuǎn)同步，相對(duì)地球靜止，可以

觀測(cè)地球表面三分之一的固定區(qū)域，對(duì)同一目標(biāo)地區(qū)進(jìn)行持續(xù)不斷的氣象觀測(cè)。

極軌氣象衛(wèi)星

也叫太陽(yáng)同步軌道氣象衛(wèi)星，衛(wèi)星軌道高度為800km～1600km，南北向繞地球運(yùn)轉(zhuǎn)，沿飛行軌道

對(duì)地球開(kāi)展觀測(cè)。與太陽(yáng)同步，每天在固定的時(shí)間（地方時(shí)）經(jīng)過(guò)每個(gè)地點(diǎn)的上空，通常中低緯度區(qū)域

每日過(guò)境2次。

NDSI

歸一化差分積雪指數(shù)（NDSI,NormalizedDifferenceSnowIndex），定義為：

???????

????=······································································(1)

???+???

式中：

???——0.55m～0.57m可見(jiàn)光波段的反射率；

???——1.62m～1.65m短波紅外波段的反射率。

[來(lái)源：DB63/T1565-2017,3.7]

濾云算法

1

DB63/T2051—2022

基于多源衛(wèi)星遙感資料和地面觀測(cè)數(shù)據(jù)，采用穩(wěn)定性積雪和無(wú)雪陸地識(shí)別、靜止衛(wèi)星多時(shí)次合成、

高程輔助、臨近像元、地面綜合站網(wǎng)和被動(dòng)微波數(shù)據(jù)融合濾云等技術(shù)的去云算法。

雪蓋產(chǎn)品

經(jīng)處理后生成的能反映積雪分布范圍的有關(guān)圖像和信息。

4高原遙感濾云雪蓋產(chǎn)品算法技術(shù)流程

高原遙感濾云雪蓋產(chǎn)品算法技術(shù)流程見(jiàn)圖1，以靜止氣象衛(wèi)星H8(Himawari-8)、FY-4A，極軌衛(wèi)星

MODIS(Moderate-resolutionImagingSpectroradiometer)為主要遙感數(shù)據(jù)源（其通道參數(shù)信息見(jiàn)附錄A-附

錄C），將預(yù)處理后的衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)采用歸一化差分積雪指數(shù)NDSI進(jìn)行云雪判識(shí)后，通過(guò)穩(wěn)定性積雪和

無(wú)雪陸地識(shí)別、靜止衛(wèi)星多時(shí)次合成、高程輔助法、臨近像元法、地面站網(wǎng)輔助法和被動(dòng)微波數(shù)據(jù)融合

法逐步濾云過(guò)程得到無(wú)云雪蓋產(chǎn)品。

預(yù)預(yù)處處理理后后的的衛(wèi)衛(wèi)星星遙遙感感數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)

積積雪雪、、云云判判識(shí)識(shí)條條件件

云云積積雪雪

穩(wěn)定性積雪和無(wú)雪陸地識(shí)別靜靜

止止

氣氣

靜止衛(wèi)星多時(shí)次合成

象象

衛(wèi)衛(wèi)

高程輔助濾云星星

臨近像元濾云

地面綜合站網(wǎng)濾云

被動(dòng)微波數(shù)據(jù)融合濾云

無(wú)云雪蓋產(chǎn)品

圖1高原遙感濾云雪蓋產(chǎn)品算法技術(shù)流程

5高原遙感濾云雪蓋產(chǎn)品提取方法

穩(wěn)定性積雪和無(wú)雪陸地識(shí)別

穩(wěn)定性積雪和無(wú)雪陸地識(shí)別判識(shí)條件如下：

a)海拔>5600m的云像素全部為“常年積雪”或年度最小冰川覆蓋，判識(shí)為冰川或永久性積雪；

b)海拔在3000m～5600m的云像素符合云天數(shù)+積雪天數(shù)>總天數(shù)×90%，則判識(shí)為積雪；

c)若云像素同時(shí)滿足以下條件時(shí)，則判識(shí)為無(wú)雪陸地。

1)云天數(shù)+無(wú)雪陸地天數(shù)=總天數(shù)；

2)云天數(shù)<總天數(shù)×20%。

2

DB63/T2051—2022

用上述條件得到多年穩(wěn)定性積雪和無(wú)雪陸地分布信息，應(yīng)用該信息訂正對(duì)應(yīng)位置的云像素，則將對(duì)

應(yīng)位置像素賦值為穩(wěn)定性積雪或無(wú)雪陸地。

靜止氣象衛(wèi)星多時(shí)次合成

針對(duì)高時(shí)間分辨率靜止氣象衛(wèi)星數(shù)據(jù)，將一日內(nèi)多個(gè)時(shí)次積雪判識(shí)后的二值柵格圖像采用臨近時(shí)

間方法疊加分析，對(duì)每個(gè)像素取多幅積雪判識(shí)結(jié)果中的最大值，臨近時(shí)間積雪覆蓋校正示意圖見(jiàn)附錄D

圖D.1，通過(guò)多時(shí)次合成一幅具有最大積雪覆蓋范圍的影像，合成優(yōu)先級(jí)順序定為:積雪＞湖冰＞湖泊＞

陸地，其它則賦值為云，公式如下：

()()()()

??,?=Max(??1?,?,??2?,?,?,????,?)···········································(2)

式中：

?,?——像元?所在的行號(hào)和列號(hào)；

?1,?2,…,??——每日接收到靜止氣象衛(wèi)星數(shù)據(jù)的不同時(shí)刻，推薦使用北京時(shí)10:00-14:00；

?(?,?)——中心像素值。

高程輔助濾云

利用云像素周圍信息及數(shù)字高程數(shù)據(jù)，采用高程輔助方法，以積雪像素為中心，若與其相鄰的八個(gè)

像元中有云，且云像素高程大于中心積雪高程，則將云像素賦值為積雪，公式如下：

?(?+?,?+?,?)=1,if(?(?,?,?)=1and?(?+?,?+?)>?(?,?)),?,?=±1·····························(3)

式中：

?,?——像元?所在的行號(hào)和列號(hào)；

?——每日接收到靜止氣象衛(wèi)星數(shù)據(jù)的不同時(shí)刻，推薦使用北京時(shí)10:00-14:00；

?(?,?)——中心像素值；

?(?+?,?+?)——相鄰像素值；

?(?,?)——中心高程值；

?(?+?,?+?)——相鄰高程值。

臨近像元濾云

對(duì)上一步的濾云產(chǎn)品，以云像素為中心，采用臨近像元濾云方法，若與云像素相鄰最近的八個(gè)像元

中，至少五個(gè)為積雪，則將中心云像素判識(shí)為積雪；若至少五個(gè)為無(wú)雪陸地，則該云像素賦值為無(wú)雪陸

地，臨近空間積雪覆蓋校正示意圖見(jiàn)附錄D圖D.2。

地面站網(wǎng)輔助濾云

根據(jù)國(guó)家氣象站網(wǎng)雪深觀測(cè)數(shù)據(jù)，對(duì)衛(wèi)星遙感云像素開(kāi)展訂正，若代表性較好的地面氣象站觀測(cè)得

到的雪深大于0，則對(duì)應(yīng)衛(wèi)星遙感云像素判識(shí)為積雪，否則判識(shí)為無(wú)雪陸地，國(guó)家氣象站積雪觀測(cè)代表

性見(jiàn)附錄E。

微波融合濾云

根據(jù)被動(dòng)微波數(shù)據(jù)不受云影響的特性，對(duì)光學(xué)觀測(cè)積雪中受云影響的像素針對(duì)上述步驟處理后仍

存在云的干擾，則結(jié)合當(dāng)日的被動(dòng)微波雪深數(shù)據(jù)，若被動(dòng)微波雪深數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)點(diǎn)雪水當(dāng)量大于0，則判識(shí)

為積雪，否則判識(shí)為無(wú)雪陸地。

3

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A

A

附錄A

（資料性）

Himawari-8/AHI可見(jiàn)光和紅外掃描輻射計(jì)通道參數(shù)

表A.1給出了Himawari-8/AHI可見(jiàn)光和紅外掃描輻射計(jì)通道參數(shù)信息。

表A.1Himawari-8/AHI可見(jiàn)光和紅外掃描輻射計(jì)通道參數(shù)表

通道號(hào)光譜屬性中心波長(zhǎng)(μm)空間分辨率(km)主要用途

1可見(jiàn)光0.461海洋水色、浮游植物、

20.511大氣環(huán)境等

3VIS0.640.5陸地、云等

4近紅外0.861海洋水色、浮游植物等

51.602陸地、云、積雪

6NIR2.302云

73.902地球表面和云頂溫度

86.202卷云和水汽

97.02

海洋水色、浮游植物等

107.32

紅外

118.592

大氣水汽

129.62

IR

1310.402

1411.202地球表面、云頂溫度

1512.362

1613.302云頂高度

4

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B

B

附錄B

（資料性）

FY4A/AGRI多通道掃描成像輻射計(jì)通道參數(shù)

表B.1給出了FY4A/AGRI多通道掃描成像輻射計(jì)通道參數(shù)信息。

表B.1FY4A/AGRI多通道掃描成像輻射計(jì)通道參數(shù)表

通道號(hào)光譜屬性中心波長(zhǎng)(μm)空間分辨率(km)主要用途

1可見(jiàn)光0.471植被

植被、霧、云、恒星觀

20.650.5

VIS測(cè)

30.8251植被，水面上空氣溶膠

41.3752卷云

近紅外

低云和雪識(shí)別、水云和

51.612

冰云識(shí)別

NIR

卷云、氣溶膠、恒星觀

62.2252~4

測(cè)

73.752~4火情

83.754水汽、霧

9紅外6.254高層水汽

107.14中層水汽

11IR8.54云、總水汽

1210.84地表溫度

1312.004地表溫度

5

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C

C

附錄C

（資料性）

EOS/MODIS中分辨率成像光譜儀通道參數(shù)

表C.1給出了EOS/MODIS中分辨率成像光譜儀通道參數(shù)信息。

表C.1EOS/MODIS中分辨率成像光譜儀通道參數(shù)表

通道號(hào)光譜屬性中心波長(zhǎng)(μm)空間分辨率(km)主要用途

10.6450.25植被葉綠素吸收

20.85850.25云和植被覆蓋變換

可見(jiàn)光VIS

30.4690.5土壤植被差異

40.5550.5綠色植被

5近紅外NIR1.240.5葉面/樹(shù)冠差異

61.640.5雪/云差異

短波紅外SIR

72.131.0陸地和云的性質(zhì)

80.41251.0葉綠素

90.4431.0葉綠素

100.4881.0葉綠素

110.5311.0葉綠素

可見(jiàn)光VIS

120.5511.0沉淀物

130.6671.0沉淀物，大氣層

140.6781.0葉綠素?zé)晒?/p>

150.7481.0氣溶膠性質(zhì)

160.86951.0氣溶膠/大氣層性質(zhì)

170.9051.0云/大氣層性質(zhì)

近紅外NIR

180.9361.0云/大氣層性質(zhì)

190.941.0云/大氣層性質(zhì)

203.751.0洋面溫度

213.9591.0森林火災(zāi)/火山

223.9591.0云/地表溫度

中紅外MIR

234.051.0云/地表溫度

244.46551.0對(duì)流層溫度/云片

254.51551.0對(duì)流層溫度/云片

26短波紅外SIR1.3751.0紅外云探測(cè)

276.7151.0對(duì)流層中層濕度

中紅外MIR

287.3251.0對(duì)流層中層濕度

298.551.0表面溫度

309.731.0臭氧總量

遠(yuǎn)紅外FIR

3111.031.0云/表面溫度

3212.021.0云高和表面溫度

6

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表C.1EOS/MODIS中分辨率成像光譜儀通道參數(shù)表（續(xù)）

通道號(hào)光譜屬性中心波長(zhǎng)(μm)空間分辨率(km)主要用途

3313.3351.0云高和云片

3413.6351.0云高和云片

遠(yuǎn)紅外FIR

3513.9351.0云高和云片

3616.2351.0云高和云片

7

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D

D

附錄D

（資料性）

臨近時(shí)間、臨近空間積雪覆蓋校正示意圖

鄰近時(shí)間積雪覆蓋校正示意圖見(jiàn)圖D.1。

無(wú)雪雪無(wú)雪云無(wú)雪雪

雪無(wú)雪雪無(wú)雪雪無(wú)雪

前一時(shí)次后一時(shí)次當(dāng)天（校正后）

圖D.1鄰近時(shí)間積雪覆蓋校正示意圖

鄰近空間積雪覆蓋校正示意圖見(jiàn)圖D.2。

非雪雪雪非雪雪雪

雪云雪雪云雪雪

非雪雪雪非雪非雪雪非雪

校正前校正后

雪非雪雪雪雪非雪雪雪

非雪云非雪非雪非雪非雪

雪非雪非雪雪雪非雪非雪雪

校正前校正后

圖D.2鄰近空間積雪覆蓋校正示意圖

8

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E

E

附錄E

（資料性）

國(guó)家氣象站積雪觀測(cè)代表性

國(guó)家氣象站積雪觀測(cè)代表性見(jiàn)圖E