基于卫星资料的夜间低云大雾监测技术研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    41705007
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    21.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    D0509.大气观测、遥感和探测技术与方法
  • 结题年份:
    2020
  • 批准年份:
    2017
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2018-01-01 至2020-12-31

项目摘要

As a natural weather phenomenon, low stratus and fog have a significant impact on people's daily life and military operations. Monitoring of low stratus/fog has become an important part of the atmospheric environment sounding system. The project aims to study the monitoring methods of low stratus/fog at night and twilight based on visible and infrared cloud images. (1) According to the gray value feature of DNB data under different moon conditions, the method of determining dynamic threshold is explored by using image segmentation technology. After three steps of distinguishing between low stratus/fog and underlying surface pixels, ice and snow pixels, and middle/high clouds pixels, preliminary detection result is obtained. Isolated noise pixels are eliminated by homogeneity detection and then the basic scheme for nighttime low stratus/fog monitoring based on image segmentation is established. (2) Statistical analysis of the basic physical parameters of nighttime low stratus/fog is performed. Radiative transfer model is used to simulate the albedo of top of atmosphere under different conditions. The main sensitivity factors are found by the sensitivity analysis, and the albedo threshold look-up table is established. After the similar post-processing process, the final low stratus/fog areas are obtained and then the basic scheme of nighttime low stratus/fog monitoring based on radiative characteristics is established.
低云大雾作为一种自然天气现象,对人们日常生产生活和军事行动具有重大影响,低云大雾监测已经成为大气环境探测系统中的重要组成部分。本项目开展基于微光云图和红外云图的夜间和晨昏时段低云大雾监测方法研究。(1)针对不同月相条件下的伪反照率灰度特征,利用图像分割技术,探索动态阈值的确定方法,经过区分低云大雾与下垫面像元、冰雪像元以及中高云像元三个区分过程,得到初步监测结果,并通过均匀性检测删除孤立噪声点,建立基于图像分割技术的夜间低云大雾监测方法;(2)统计分析夜间低云大雾的宏微物理参数,利用辐射传输模型模拟计算不同条件下的大气层顶反照率,通过敏感性分析寻找主要敏感因子,并建立低云大雾的反照率阈值查找表,经过相似的后处理过程得到最终的低云大雾区域,建立基于辐射传输特性的夜间低云大雾监测方法。

结项摘要

低云大雾作为一种自然天气现象,对人们日常生产生活和军事行动具有重大影响,低云大雾监测已经成为大气环境探测系统中的重要组成部分。星载微光云图成像仪近年来发展迅猛,根据我国气象事业发展战略和国家卫星气象中心在国际上公布的发展规划,我国后续风云系列卫星载有可在夜间和晨昏时段获取微光影像的微光云图成像仪,提升我国在夜间和晨昏时段灾害性天气监测能力。该仪器能提供了精确的地表反照率特征,为在夜间对地球的遥感探测提供了重要途径。为此本项目拟在前期相关低云大雾监测工作的基础上,基于国外现有DNB通道微光云图特征以及低云大雾的微物理光学特性,进一步开展基于微光云图和红外云图的夜间和晨昏时段低云大雾监测方法研究,为提升夜间低云大雾监测水平开展创新性科学研究,为我国相关载荷的研制与应用提供技术支撑。(1)提出了基于图像分割技术的夜间低云大雾监测方法。针对不同月相条件下的伪反照率灰度特征,利用图像分割技术确定动态阈值,经过区分低云大雾与下垫面像元、冰雪像元以及中高云像元三个区分过程,得到初步监测结果,并通过均匀性检测删除孤立噪声点。(2)提出了基于辐射传输特性的夜间低云大雾监测方法。统计分析夜间低云大雾的宏微物理参数,利用辐射传输模型模拟不同条件下的大气层顶反照率,通过敏感性分析发现影响其的主要敏感因子为云的光学厚度以及观测几何,依据敏感因子建立了低云大雾的反照率阈值查找表,经过相似的后处理过程得到最终的低云大雾区域。(3)通过实验验证提出算法的有效性。我们选取相关实例对所提出的低云大雾监测算法进行评估,精度分析结果表明传统亮温差值法的误警比明显较高,且本文提出的两种低云大雾监测方法的监测概率及严格成功指数高于传统的亮温差值法。综合观测等结果表明,两种算法的监测结果明显优于传统亮温差值法的监测结果,且基于辐射传输特性的多通道阈值法的监测结果优于基于图像分割的多通道阈值法的监测结果。

项目成果

期刊论文数量(9)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Evaluation of Cloud Top Height Retrievals from China's Next-Generation Geostationary Meteorological Satellite FY-4A
中国新一代静止气象卫星FY-4A云顶高度反演评价
  • DOI:
    10.1007/s13351-019-8123-0
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    Journal of Meteorological Research
  • 影响因子:
    3.2
  • 作者:
    Tan Zhonghui;Ma Shuo;Zhao Xianbin;Yan Wei;Lu Wen
  • 通讯作者:
    Lu Wen
Estimation of cloud base height for FY-4A satellite based on random forest algorithm
  • DOI:
    10.11972/j.issn.1001-9014.2019.03.020
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    Journal of Infrared and Millimeter Waves
  • 影响因子:
    0.7
  • 作者:
    Tan Zhong Hui;Ma Shuo;Han Ding;Gao Ding;Yan Wei
  • 通讯作者:
    Yan Wei
Channel Selection, Data Simulation, and Parameter Inversion of Ground-Based Hyperspectral Microwave Radiometer
地基高光谱微波辐射计通道选择、数据模拟及参数反演
  • DOI:
    10.1155/2019/4846378
  • 发表时间:
    2019-06
  • 期刊:
    Mathematical Problems in Engineering
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Wang Rui;Wang Yuxun;Yan Wei;Lu Wen;Ma Shuo;Zhao Xianbin;Gu Chengming
  • 通讯作者:
    Gu Chengming
A cloud classification method based on random forest for FY-4A
基于随机森林的FY-4A云分类方法
  • DOI:
    10.1080/01431161.2020.1871098
  • 发表时间:
    2021-05
  • 期刊:
    INTERNATIONAL JOURNAL OF REMOTE SENSING
  • 影响因子:
    3.4
  • 作者:
    Zhuofu Yu;Shuo Ma;Ding Han;Guanlin Li;Ding Gao;Wei Yan
  • 通讯作者:
    Wei Yan
联合星载毫米波雷达和中分辨率光谱成像仪的云底高度反演
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    气象科学
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    高顶;李冠林;马烁;严卫
  • 通讯作者:
    严卫

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其他文献

含双馈风机电力系统的动态安全域
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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

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          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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