(19)中华 人民共和国 国家知识产权局 (12)发明 专利 (10)授权公告 号 (45)授权公告日 (21)申请 号 202110168927.6 (22)申请日 2021.02.07 (65)同一申请的已公布的文献号 申请公布号 CN 112818605 A (43)申请公布日 2021.05.18 (73)专利权人 武汉大学 地址 430072 湖北省武汉市武昌区珞珈山 武汉大学 (72)发明人 李四维　杨洁　 (74)专利代理 机构 武汉科皓知识产权代理事务 所(特殊普通 合伙) 42222 代理人 严彦 (51)Int.Cl. G06F 30/27(2020.01) G06N 3/08(2006.01)(56)对比文件 CN 102338871 A,2012.02.01 审查员 王爱翠 (54)发明名称 一种地表反照率的快速估计方法及系统 (57)摘要 本发明提供一种地表反照率的快速估计方 法及系统， 包括通道转换模型的建立过程， 输入 旧通道地表反照率数据库， 时空范围一致的新卫 星的地表反照率反演结果及对应太阳天顶角， 转 换地表反照率， 基于时空最近邻的原则形成新旧 通道地表反照率映射表； 构建一个多层的人工神 经网络， 并根据新旧通道地表反照率映射表训 练； 新通道地表反照率的估计过程， 包括在基于 新通道观测进行大气遥感时， 提取观测目标的经 纬度、 观测时刻和观测时的太阳天顶角， 在旧通 道数据库中搜索最近距离且最近时刻 的旧通道 地表反照率及太阳天顶角， 作为人工神经网络的 输入， 得到对应新通道的地表反照率； 依据地表 反射模型的假设， 转换至观测时刻时的太阳天顶 角所对应的地表反照率。 权利要求书1页 说明书5页 附图1页 CN 112818605 B 2022.04.26 CN 112818605 B 1.一种地表反照率的快速估计方法， 其特征在于： 包括通道转换模型的建立过程和新 通道地表反照率的估计过程， 所述通道转换模型的建立过程， 包括以下步骤， A1)输入旧通道地表反照率数据库， 所述旧通道地表反照率数据库包括旧卫星的地表 反照率产品α1和对应的太阳天顶角 θ1； A2)输入与旧卫星地表反照率产品时空范围一致的新卫星的地表反照率反演结果α2及 其对应的太阳天顶角 θ2； A3)依据地表反射模型的假设， 将α2转换至太阳天顶角为θ1时的地表反照率α ′2； A4)基于时空最近邻的原则， 针对每个新通道的地表反照率α ′2， 在旧通道地表反照率数 据库中搜索最近像元且最近时刻的地表反照 率α1和太阳天顶角 θ1， 形成一组一一对应的新 旧通道地表反照率映射表； A5)构建一个多层的人工神经网络N， 并将新旧通道地表反照率映射表中的α1和θ1作为 网络输入， 将α ′2作为网络 输出， 训练并保存该 人工神经网络； 所述新通道地表反照率的估计过程， 包括以下步骤， B1)在基于新通道观测进行大气遥感时， 提取观测目标的经纬度(Lat*,Long*)、 观测时 刻t*和观测时的太阳天顶角 B2)根据目标的经纬度(Lat*,Long*)和观测时刻t*， 在旧通道地表反照率数据库中搜索 最近距离且最近时刻的旧通道地表反照率 及对应的太阳天顶角 B3)将旧观测通道的地表反照率 和对应的太阳天顶角 作为人工神经网络N的输入， 计算对应的新 通道的地表反照率 B4)依据地表反射模型的假设， 将 转换至观测时刻时的太阳天顶角 所对应的地表 反照率 2.根据权利要求1所述地表反照率的快速估计方法， 其特征在于： 所述人工神经网络N 优选采用10层 BP神经网络 。 3.根据权利要求1所述地表反照率的快速估计方法， 其特征在于： 所得地表反照率 应 用于云属性反演中， 提供地表反射的信息 。 4.一种地表反照率的快速估计系统， 其特征在于： 用于实现如权利要求1 ‑3任一项所述 的一种地表反照率的快速估计方法。 5.根据权利要求4所述地表反照率的快速估计系统， 其特征在于： 包括处理器和存储 器， 存储器用于存储程序指 令， 处理器用于调用存储器中的存储指 令执行如权利要求 1‑3任 一项所述的一种地表反照率的快速估计方法。 6.根据权利要求4所述地表反照率的快速估计系统， 其特征在于： 包括可读存储介质， 所述可读存储介质上存储有计算机程序， 所述计算机程序执行时， 实现如权利要求 1‑3任一 项所述的一种地表反照率的快速估计方法。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 112818605 B 2一种地表反照率的快速估计方 法及系统 技术领域 [0001]本发明涉及卫星被动遥感的技 术领域， 尤其涉及其中的地表反照率的估计方案 。 背景技术 [0002]卫星被动遥感技术通过观测大气分子、 气溶胶、 海洋或陆表反射的太阳辐射来反 演大气分子、 气溶胶、 海洋或陆表的特征。 然而， 卫星 载荷的辐射观测是来自大气分子散射、 气溶胶散射， 和海洋或陆表反射的综合结果。 因而， 准确估计地表反射是从卫星观测中提取 大气成分信息的重要前提， 例如气溶胶反演、 云属性反演、 痕量气体反演等。 准确的地表反 照率数据库也 就成为大气被动遥感技 术的重要支撑之一。 [0003]地表反照率并不是固定值， 它随波长变化， 也随太阳天顶角变化， 且变化规律 因地 物类型而不同。 地物在空间分布上 的变化、 随季节的变化都使地表反照率的变化规律更为 复杂。 此外， 不同卫星载荷通常具有不同的观测通道， 它们的中心波长不同， 波段范围不同， 仪器响应也 不相同。 这些差异都为建立统一的地表反照率数据库增 加了难度。 [0004]通道的差异限制了已有的地表 反照率数据库的应用。 几十年的卫星观测虽然积累 了大量的地表反照率的知识， 但随着卫星观测技术的发展， 出现了越来越多新的观测通道， 通道的波段划分也越来越精细， 这些新技术都无法直接使用已有的地表反照率数据库。 现 有的大气被动遥感方法或使用独立的数据库(它们是针对各载荷的通道参数而建立的地表 反照率数据库)， 或只能在参数相近的观测通道间进行转换以获取新 通道上的地表反照率。 [0005]综上所述， 旧通道地表反照率产品更为成熟， 发展从旧通道的地表反照率数据库 估计新通道地表反照率的方法， 能充分利用已总 结的地表反照率知识， 为基于新通道观测 的大气遥感提供 可靠的地表反射信息， 加速新 卫星被动反演技 术的发展。 发明内容 [0006]为了解决上述现有技术中存在的不足， 本发明提出了一种建立新旧通道转换模 型， 完成地表反照率的快速估计方案 。 [0007]为了实现上述目的， 本发明提出的技术方案为一种地表反照率的快速估计方法， 包括通道转换模型的建立过程和新 通道地表反照率的估计过程， [0008]所述通道转换模型的建立过程， 包括以下步骤， [0009]A1)输入旧通道地表反照率数据库， 所述旧通道地表反照率数据库包括旧卫星的 地表反照率产品α1和对应的太阳天顶角 θ1； [0010]A2)输入与旧卫星地表反照率产品时空范围一致的新卫星的地表 反照率反演结果 α2及其对应的太阳天顶角 θ2； [0011]A3)依据地表反射模型的假设， 将α2转换至太阳天顶角为θ1时的地表反照率α ′2； [0012]A4)基于时空最近邻的原则， 针对每个新通道的地表反照率α ′2， 在旧通道地表反 照率数据库中搜索最近像元且最近时刻的地表反照率α1和太阳天顶角 θ1， 形成一组一一对 应的新旧通道地表反照率映射表；说　明　书 1/5 页 3 CN 112818605 B 3