CN109945969A

CN109945969A - 基于气象卫星观测确定地球辐射收支的方法以及装置

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Publication number: CN109945969A
Application number: CN201910160665.1A
Authority: CN
Inventors: 张艳; 胡丽琴; 邱红; 唐世浩
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2019-03-04
Filing date: 2019-03-04
Publication date: 2019-06-28
Anticipated expiration: 2039-03-04
Also published as: CN109945969B

Abstract

本申请公开了一种基于气象卫星观测确定地球辐射收支的方法以及装置。其中，该方法包括：获取地球辐射探测仪和太阳辐照度监测仪的一级数据，其中一级数据包括地理定位信息的经过辐射定标的地气系统反射短波辐射和全波段辐射的观测值；根据一级数据，确定大气顶向上辐射通量，其中大气顶向上辐射通量用于指示单位面积单位时间内通过大气顶的向上波谱积分的辐射能量；利用太阳辐照度监测仪观测的太阳辐照度产品以及太阳的几何角度，确定大气顶向下太阳辐射通量，其中大气顶向下太阳辐射通量用于指示单位面积单位时间内入射到地球上的波谱积分的太阳辐射能量；以及根据大气顶向上辐射通量以及大气顶向下太阳辐射通量，确定地球辐射收支。

Description

基于气象卫星观测确定地球辐射收支的方法以及装置

技术领域

本申请涉及确定地球辐射收支领域，特别是涉及一种基于气象卫星观测确定地球辐射收支的方法以及装置。

背景技术

地球辐射收支平衡是指地气系统吸收入射太阳辐射并反射、散射和射出热辐射过程之间的平衡关系。地球辐射收支平衡包括三个部分：吸收的太阳辐射、反射的太阳辐射和射出地球辐射。卫星是唯一能够对大气顶的辐射通量进行全球观测的来源，为了定量计算地球辐射收支，反演算法需要把卫星观测值转化为大气顶的辐射通量，从而将卫星观测数据与有科学用途的产品建立联系。

最初的辐射收支试验只是对整个地球圆盘的凝视，它不能得到小区域的辐射通量，更无法区分视场的类型，因为没有与辐射场匹配的云参数，所以给计算区域辐射和云辐射强迫带来困难。为解决该问题，扫描方式的宽波段辐射仪开始发展，它可以提供较高分辨率的观测。我国FY-3气象卫星仪器辐射收支进行的是真实的宽波段的观测。但是，由于目前大多数卫星辐射产品的反演算法采用将窄波段去与宽波段仪器观测做转换，不适用于我国FY-3气象卫星辐射收支观测仪器。

针对上述的现有技术中存在的没有适用于我国FY-3气象卫星辐射收支观测仪器的反演算法，进而无法精确的计算地球辐射收支的技术问题，目前尚未提出有效的解决方案。

发明内容

本公开的实施例提供了一种基于气象卫星观测确定地球辐射收支的方法以及装置，以至少解决现有技术中存在的没有适用于我国FY-3气象卫星辐射收支观测仪器的反演算法，进而无法精确的计算地球辐射收支的技术问题。

根据本公开实施例的一个方面，提供了一种基于气象卫星观测确定地球辐射收支的方法，包括：获取地球辐射探测仪和太阳辐照度监测仪的一级数据，其中一级数据包括地理定位信息的经过辐射定标的地气系统反射短波辐射和全波段辐射的观测值；根据一级数据，确定大气顶向上辐射通量，其中大气顶向上辐射通量用于指示单位面积单位时间内通过大气顶的向上波谱积分的辐射能量；利用太阳辐照度监测仪观测的太阳辐照度产品以及太阳的几何角度，确定大气顶向下太阳辐射通量，其中大气顶向下太阳辐射通量用于指示单位面积单位时间内入射到地球上的波谱积分的太阳辐射能量；以及根据大气顶向上辐射通量以及大气顶向下太阳辐射通量，确定地球辐射收支。

根据本公开实施例的另一个方面，还提供了一种存储介质，存储介质包括存储的程序，其中，在程序运行时由处理器执行以上任意一项所述的方法。

根据本公开实施例的另一个方面，还提供了一种基于气象卫星观测确定地球辐射收支的装置，包括：获取模块，用于获取地球辐射探测仪和太阳辐照度监测仪的一级数据，其中一级数据包括地理定位信息的经过辐射定标的地气系统反射短波辐射和全波段辐射的观测值；第一确定模块，用于根据一级数据，确定大气顶向上辐射通量，其中大气顶向上辐射通量用于指示单位面积单位时间内通过大气顶的向上波谱积分的辐射能量；第二确定模块，用于利用太阳辐照度监测仪观测的太阳辐照度产品以及太阳的几何角度，确定大气顶向下太阳辐射通量，其中大气顶向下太阳辐射通量用于指示单位面积单位时间内入射到地球上的波谱积分的太阳辐射能量；以及第三确定模块，用于根据大气顶向上辐射通量以及大气顶向下太阳辐射通量，确定地球辐射收支。

根据本公开实施例的另一个方面，还提供了一种基于气象卫星观测确定地球辐射收支的装置，包括：处理器；以及存储器，与处理器连接，用于为处理器提供处理以下处理步骤的指令：获取地球辐射探测仪和太阳辐照度监测仪的一级数据，其中一级数据包括地理定位信息的经过辐射定标的地气系统反射短波辐射和全波段辐射的观测值；根据一级数据，确定大气顶向上辐射通量，其中大气顶向上辐射通量用于指示单位面积单位时间内通过大气顶的向上波谱积分的辐射能量；利用太阳辐照度监测仪观测的太阳辐照度产品以及太阳的几何角度，确定大气顶向下太阳辐射通量，其中大气顶向下太阳辐射通量用于指示单位面积单位时间内入射到地球上的波谱积分的太阳辐射能量；以及根据大气顶向上辐射通量以及大气顶向下太阳辐射通量，确定地球辐射收支。

在本公开实施例中，服务器可以通过获取地球辐射探测仪和太阳辐照度监测仪的一级数据，再根据该一级数据确定大气顶向上辐射通量。然后再利用太阳辐照度监测仪观测的太阳辐照度产品以及太阳的几何角度，确定大气顶向下太阳辐射通量。最后根据所确定的大气顶向上辐射通量和大气顶向下太阳辐射通量，确定地球辐射收支。达到了可以根据地球辐射探测仪和太阳辐照度监测仪的一级数据，精确的确定大气顶向上辐射通量和大气顶向下太阳辐射通量，进而确定地球辐射收支的技术效果。进而解决了现有技术中存在的没有适用于我国FY-3气象卫星辐射收支观测仪器的反演算法，进而无法精确的计算地球辐射收支的技术问题。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本公开的进一步理解，构成本申请的一部分，本公开的示意性实施例及其说明用于解释本公开，并不构成对本公开的不当限定。在附图中：

图1是用于实现根据本公开实施例1所述的方法的计算机终端的硬件结构框图；

图2是根据本公开实施例1的第一个方面所述的基于气象卫星观测确定地球辐射收支的方法的流程示意图；

图3示出了地球辐射探测仪(ERM)描视场的光谱响应函数(百分比)的示意图；

图4示出了卫星观测天顶角、太阳天顶角以及相对方位角的示意图；

图5a示出了全球地球辐射探测仪(ERM)的五种地表类型的示意图；

图5b示出了结合云量得到的地球辐射探测仪(ERM)的视场类型的示意图；

图6示出了沿扫描方向角度δ和沿卫星飞行方向角度β的示意图；

图7a示出了可见光红外扫描辐射计(VIRR)的云检测产品的示意图；

图7b示出了用云检测产品与扫描视场向匹配后所确定的云量的示意图；

图8a示出了以探测器中心分割的1/4面积的点扩散函数(PSF)值的示意图；

图8b示出了以探测器中心分割的其余3/4面积的点扩散函数(PSF)值的示意图；

图9示出了地球辐射探测仪(ERM)视场内VIRR高分辨率像元观测辐射率计数值的均方差分布的示意图；

图10是根据本公开实施例2所述的基于气象卫星观测确定地球辐射收支的装置的示意图；以及

图11是根据本公开实施例3所述的基于气象卫星观测确定地球辐射收支的装置的示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本公开的技术方案，下面将结合本公开实施例中的附图，对本公开实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本公开一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本公开中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本公开保护的范围。

需要说明的是，本公开的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本公开的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

首先，在对本申请实施例进行描述的过程中出现的部分名词或术语适用于如下解释：

本公开所述的“大气顶向上辐射通量”包含大气顶向上短波辐射通量和大气顶向上长波辐射通量。

其中，大气顶向上短波辐射通量的具体定义为：地球辐射探测仪(ERM)视场大气顶地气系统向上的反射太阳短波辐射通量，即单位面积单位时间内通过大气顶的向上短波波谱积分的辐射能量，单位为W/M²。

大气顶向上长波辐射通量的具体定义为：地球辐射探测仪(ERM)视场大气顶地气系统向上的射出长波辐射通量，即单位面积单位时间内通过大气顶的向上长波波谱积分的辐射能量，单位为W/M²。

进一步地，本公开所述的“大气顶向下太阳辐射通量”的具体定义为：地球辐射探测仪(ERM)视场平均日地距离处向下的太阳辐照度，即单位面积单位时间内入射到地球上的波谱积分的太阳辐射能量，单位为W/M²。

此外，本公开所述的“太阳辐照度产品”指的是对太阳辐照度监测仪观测得到的太阳辐照度数据进行预处理之后得到的物理量。其中“产品”一词指代的是某个参数的物理量。

实施例1

根据本实施例，提供了一种基于气象卫星观测确定地球辐射收支的方法的方法实施例，需要说明的是，在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行，并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。

本实施例所提供的方法实施例可以在移动终端、计算机终端或者类似的运算装置中执行。图1示出了一种用于实现基于气象卫星观测确定地球辐射收支的方法的计算机终端的硬件结构框图。如图1所示，计算机终端10可以包括一个或多个(图中采用102a、102b，……，102n来示出)处理器102(处理器102可以包括但不限于微处理器MCU或可编程逻辑器件FPGA等的处理装置)、用于存储数据的存储器104、以及用于通信功能的传输模块106。除此以外，还可以包括：显示器、输入/输出接口(I/O接口)、通用串行总线(USB)端口(可以作为I/O接口的端口中的一个端口被包括)、网络接口、电源和/或相机。本领域普通技术人员可以理解，图1所示的结构仅为示意，其并不对上述电子装置的结构造成限定。例如，计算机终端10还可包括比图1中所示更多或者更少的组件，或者具有与图1所示不同的配置。

应当注意到的是上述一个或多个处理器102和/或其他数据处理电路在本文中通常可以被称为“数据处理电路”。该数据处理电路可以全部或部分的体现为软件、硬件、固件或其他任意组合。此外，数据处理电路可为单个独立的处理模块，或全部或部分的结合到计算机终端10中的其他元件中的任意一个内。如本公开实施例中所涉及到的，该数据处理电路作为一种处理器控制(例如与接口连接的可变电阻终端路径的选择)。

存储器104可用于存储应用软件的软件程序以及模块，如本公开实施例中的基于气象卫星观测确定地球辐射收支的方法对应的程序指令/数据存储装置，处理器102通过运行存储在存储器104内的软件程序以及模块，从而执行各种功能应用以及数据处理，即实现上述的应用程序的基于气象卫星观测确定地球辐射收支的方法。存储器104可包括高速随机存储器，还可包括非易失性存储器，如一个或者多个磁性存储装置、闪存、或者其他非易失性固态存储器。在一些实例中，存储器104可进一步包括相对于处理器102远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络连接至计算机终端10。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。

传输装置106用于经由一个网络接收或者发送数据。上述的网络具体实例可包括计算机终端10的通信供应商提供的无线网络。在一个实例中，传输装置106包括一个网络适配器(Network Interface Controller，NIC)，其可通过基站与其他网络设备相连从而可与互联网进行通讯。在一个实例中，传输装置106可以为射频(Radio Frequency，RF)模块，其用于通过无线方式与互联网进行通讯。

显示器可以例如触摸屏式的液晶显示器(LCD)，该液晶显示器可使得用户能够与计算机终端10的用户界面进行交互。

此处需要说明的是，在一些可选实施例中，上述图1所示的计算机设备(或移动设备)可以包括硬件元件(包括电路)、软件元件(包括存储在计算机可读介质上的计算机代码)、或硬件元件和软件元件两者的结合。应当指出的是，图1仅为特定具体实例的一个实例，并且旨在示出可存在于上述计算机设备(或移动设备)中的部件的类型。

在上述运行环境下，根据本实施例的第一个方面，提供了一种基于气象卫星观测确定地球辐射收支的方法，该方法可以由图1中所示的计算机终端10实现。图2示出了该方法的流程示意图，参考图2所示，该方法包括：

S202：获取地球辐射探测仪和太阳辐照度监测仪的一级数据，其中一级数据包括经过辐射定标的地气系统反射短波辐射和全波段辐射的观测值，其中所述观测值还包含地理定位信息；

S204：根据一级数据，确定大气顶向上辐射通量，其中大气顶向上辐射通量用于指示单位面积单位时间内通过大气顶的向上波谱积分的辐射能量；

S206：利用太阳辐照度监测仪观测的太阳辐照度产品以及太阳的几何角度，确定大气顶向下太阳辐射通量，其中大气顶向下太阳辐射通量用于指示单位面积单位时间内入射到地球上的波谱积分的太阳辐射能量；以及

S208：根据大气顶向上辐射通量以及大气顶向下太阳辐射通量，确定地球辐射收支。

正如前面背景技术中所述的，卫星是唯一能够对大气顶的辐射通量进行全球观测的来源，为了定量计算地球辐射收支，反演算法需要把卫星观测值转化为大气顶的辐射通量，从而将卫星观测数据与有科学用途的产品建立联系。

最初的辐射收支试验只是对整个地球圆盘的凝视，它不能得到小区域的辐射通量，更无法区分视场的类型，因为没有与辐射场匹配的云参数，所以给计算区域辐射和云辐射强迫带来困难。为解决该问题，扫描方式的宽波段辐射仪开始发展，它可以提供较高分辨率的观测。我国FY-3气象卫星辐射收支观测仪器进行的是真实的宽波段的观测。但是，由于目前的反演算法采用将窄波段去与宽波段仪器观测做转换，不适用于我国FY-3气象卫星辐射收支观测仪器。

针对上述背景技术中存在的问题，结合图1所示，本实施例提供的计算机终端10获取地球辐射探测仪和太阳辐照度监测仪的一级数据。例如：计算机终端10可以从数据库中获取一级数据，该数据库可以配置于计算机终端10上，也可以配置于其他服务器上。由于该一级数据包括经过辐射定标的地气系统反射短波辐射和全波段辐射的观测值，并且观测值还包含地理定位信息。由于该地气系统反射短波辐射经过辐射定标，可以确保地气系统反射短波辐射的准确度。由于大气顶向上辐射通量(j＝SW，LW)。其中，R_i(Ω)为角度分布模型(Angle Distribution Model，ADM)，即目标在某一特定方向上的辐亮度与目标半球辐射通量相对关系；Ω代表地球辐射探测仪(ERM)观测几何角度；下标i表示不同的地球辐射探测仪(ERM)扫描视场的视场类型；I_j(j＝SW，LW)为地球辐射探测仪(ERM)扫描观测的短波通道和长波通道的去滤波辐亮度，其中j代表扫描仪通道(该扫描仪配置于地球辐射探测仪上)、j＝SW代表短波通道以及j＝LW代表长波通道。

参照上述大气顶向上辐射通量公式，并根据一级数据中的经过辐射定标的地气系统反射短波辐射的观测值，可以计算出地球辐射探测仪(ERM)扫描观测的短波通道的去滤波辐亮度，即I_j(j＝SW)。又因为观测值还包含地理定位信息，可以根据该地理定位信息，得到地球辐射探测仪(ERM)观测几何角度，即Ω。此外，根据该地理定位数据，并利用高精度云检测产品，可以确定地球辐射探测仪(ERM)扫描视场的视场类型，并确定与视场类型对应的角度分布模型。进而计算机终端10根据获得的地球辐射探测仪(ERM)扫描观测的短波通道的去滤波辐亮度、地球辐射探测仪(ERM)观测几何角度以及角度分布模型，计算出反射短波辐射通量

同理的，参照上述大气顶向上辐射通量公式，并根据一级数据中的全波段辐射的观测值，计算机终端10也可以计算出地球射出长波辐射通量。又由于大气顶向上辐射通量包括地球射出长波辐射通量和反射短波辐射通量，从而，计算机终端10可以通过计算出的地球射出长波辐射通量以及反射短波辐射通量，确定大气顶向上辐射通量

此外，在目前ERM产品生成初期，采用美国地球辐射平衡试验(ERBE)的12类目标的角度分布模型(ADM)。待FY-3地球辐射探测仪(ERM)积累足够的数据后，将生成地球辐射探测仪(ERM)的目标分类标准和相应的角度分布模型(ADM)。

进一步地，计算机终端10利用太阳辐照度监测仪观测的太阳辐照度产品以及太阳的几何角度，通过先计算地球辐射探测仪(ERM)视场接收到的向下太阳辐照度，其中，向下太阳辐照度＝太阳常数*cos(太阳天顶角)，其中太阳天顶角可以通过太阳辐照度监测仪观测得到，太阳常数由太阳辐照度监测仪观测。然后计算机终端10对向下太阳辐照度进行面积积分就可得到大气顶向下太阳辐射功率，即大气顶向下太阳辐射通量。最后，计算机终端10再根据大气顶向上辐射通量以及大气顶向下太阳辐射通量，确定地球辐射收支。

从而，通过这种方式，计算机终端10可以通过获取地球辐射探测仪和太阳辐照度监测仪的一级数据，再根据该一级数据确定大气顶向上辐射通量。然后再利用太阳辐照度监测仪观测的太阳辐照度产品以及太阳的几何角度，确定大气顶向下太阳辐射通量。最后根据所确定的大气顶向上辐射通量和大气顶向下太阳辐射通量，确定地球辐射收支。达到了可以根据地球辐射探测仪和太阳辐照度监测仪的一级数据，精确的确定大气顶向上辐射通量和大气顶向下太阳辐射通量，进而确定地球辐射收支的技术效果。进而解决了现有技术中存在的没有适用于我国FY-3气象卫星仪器的反演算法，进而无法精确的计算地球辐射收支的技术问题。

可选地，根据一级数据，确定大气顶向上辐射通量的操作，包括：根据一级数据，确定地球辐射探测仪的扫描视场的视场类型；以及根据视场类型，确定大气顶向上辐射通量。

具体地，计算机终端10根据一级数据，确定大气顶向上辐射通量的操作，包括：计算机终端10根据一级数据，确定地球辐射探测仪的扫描视场的视场类型。由于地球辐射探测仪的扫描视场的精确判识，需要根据入瞳辐射来确定。计算机终端10可以根据地球表面的类型和利用成像仪得到全球云覆盖信息，进行初步的视场类型的识别。在此情况下，得到的全球辐射误差在5％以内。待视场类型确定后，再利用确定的视场类型重新计算光谱订正的辐射。采用美国地球辐射平衡试验(Earth Radiation Budget Experiment，ERBE)产品的12种视场目标分类标准，如以下表1所示：

表1

可选地，根据视场类型，确定大气顶向上辐射通量的操作，包括：根据视场类型以及预设的光谱订正系数，对一级数据进行光谱订正，得到去滤波后的长波辐射辐亮度和短波辐射辐亮度，其中长波辐射辐亮度为大气顶射出长波辐射辐亮度，短波辐射辐亮度为大气顶反射太阳短波辐射辐亮度；以及根据去滤波后的长波辐射辐亮度和短波辐射辐亮度，确定大气顶向上辐射通量。

具体地，由于地球上的目标反射太阳辐射和射出长波辐射进入辐射计望远镜视场，经过一系列光学元件到达探测器，被探测器感应到后输出并传到地面处理系统中。元件对辐射信号的影响表现为仪器的光谱响应。要准确计算辐射收支能量，需要消除辐射计光谱响应。地球辐射探测仪(ERM)扫描视场去滤波光谱订正的目的是考虑辐射计光学元件的光谱响应对入瞳处辐射的影响，对仪器观测辐射进行光谱订正，消除光谱响应的影响，得到地气系统反射的太阳辐射、长波发射辐射率。

因此，计算机终端10在离线状态下，利用美国地球辐射平衡试验(ERBE)的12类目标分类标准，通过大气辐射传输模拟计算，同时考虑视场观测的几何关系，通过统计分析预先建立ERM光谱订正系数。然后计算机终端10根据视场类型和光谱订正系数，对一级数据进行光谱订正，即消除ERM探测器光谱响应对于大气顶向上短波和长波辐射的影响，得到在大气顶入瞳反射太阳辐亮度数据(即，大气顶反射太阳短波辐射辐亮度)和射出长波辐亮度数据(即，长波辐射辐亮度)。然后，计算机终端10根据去滤波后的长波辐射辐亮度和短波辐射辐亮度，确定大气顶向上辐射通量。

进一步地，经FY-3A ERM/SIM预处理后，得到卫星观测的辐射率它是光谱响应函数S_λ与光谱辐亮度在全波(TOT)与短波(SW)波长范围内的积分，即考虑ERM仪器光学元件的光谱响应对入瞳处辐射的影响。其中，ERM光谱通道观测的辐射率为：

(j为ERM光谱通道：SW短波,TOT全波)

其中，S_λ是ERM归一化的光谱响应，图3示出了地球辐射探测仪(ERM)描视场的光谱响应函数(百分比)的示意图，可参照图3所示,0＜S_λ＜1。λ是波长，单位为μm。是光谱辐亮度，单位为W m^-2sr^-1μm^-1；ε是仪器的噪声误差，单位为W m^-2sr^-1；L_Λ是消除光谱响应的短波光谱积分辐射率和从TOT分离出的长波(LW)辐射率。

所以消除光谱响应影响的去滤波辐射率，即大气顶的入瞳辐射可以表示为：

i＝SW(短波)或LW(长波)

其中，系数代表了光谱范围的选择，并且，短波：长波：

由于光谱订正的目的是消除仪器对观测辐射率的光谱响应影响，从而得到大气顶地气系统反射的短波辐射和射出的长波辐射率，具体处理方法如下所述：

定义各通道观测辐亮度(受光谱响应影响)的为向量X,各波段通道在大气顶入瞳处的去滤波辐射率为向量Y,即

则有，光谱订正的求解问题转化为：已知X求Y，两者满足线性关系。定义线性估计方程矩阵B为光谱订正系数。B通过辐射传输模拟的离线计算，根据角度定义(如下表2所示)和不同视场类型(如下表3所示)，建立不同情况的线性回归系数，即光谱订正系数集。

表2与光谱订正系数关联的角度定义

表3视场类型定义

Table 3.Definition of scene identification

进一步地，白天短波光谱订正线性回归公式：其中，为白天滤波后的短波辐射率；为白天观测的短波辐射率，u表示去滤波，f表示滤波，c是短波光谱订正系数。

进一步地，白天长波光谱订正线性回归公式：其中，为白天滤波后的长波辐亮度；为白天观测的短波辐亮度；为白天观测的全波辐亮度，d是白天长波光谱订正系数。

进一步地，长波晚上光谱订正线性回归公式：其中，为晚上滤波后的长波辐亮度；为晚上观测的全波辐亮度；e是夜间长波光谱订正系数。

由于光谱订正系数是平均值，因此会引入一定的误差。对于不同的下垫面(海洋，陆地，沙漠，雪及不同云量百分比)使用不同的系数，可使误差达到最小。另外，卫星观测角、太阳天顶角及相对方位角对光谱变换亦有影响，因此，光谱订正系数是这些角度的函数，太阳天顶角、卫星观测天顶角和相对方位角如图4所示。其中，θ为卫星观测天顶角、θ₀为太阳天顶角、φ_R为相对方位角。在对仪器观测辐射进行光谱订正之前，需要先对视场进行识别。首先，根据地表类型和利用高分辨率数据匹配的全球云覆盖信息，确定视场类型。其次，根据视场类型和角度信息选择光谱订正系数进行光谱辐射订正，进而得到大气顶的反射短波辐射和出射长波辐射率。

可选地，根据去滤波后的长波辐射辐亮度和短波辐射辐亮度，确定大气顶向上辐射通量的操作，包括：根据预设的视场角度分布模型，确定大气顶向上辐射通量，其中视场角度分布模型用于根据去滤波后的长波辐射辐亮度和短波辐射辐亮度生成对应的辐射通量。

具体地，由于探测器接收到的辐射来自不同方向，角度不同，对于大气顶的辐射通量的贡献也不同，因此计算机终端10需要根据预设的视场角度分布模型(ADM)，确定大气顶向上辐射通量。并且入瞳辐射得到的是大气顶的辐亮度，如果要计算大气层顶的辐射通量，需要利用角度分布模型(ADM)来订正辐射场的各向异性。利用角度分布模型(ADM)可将大气顶的入曈辐亮度转化辐射通量。其中，大气顶的辐射通量其中,的单位是Wm^-2；R为角度分布模型(ADM)，I为地球辐射探测仪(ERM)扫描观测的去滤波辐亮度。

可选地，根据一级数据，确定地球辐射探测仪的扫描视场的视场类型的操作，包括：根据一级数据，确定扫描视场的云量；根据一级数据，确定扫描视场的地表类型；以及根据云量以及地表类型，确定地球辐射探测仪的扫描视场的视场类型。

具体地，入瞳辐射得到的是大气顶的辐亮度，如果要计算大气层顶的辐射通量，需要利用角度分布模型(ADM)来订正辐射场的各向异性。角度分布模型(ADM)主要与地球表面类型(如海洋，陆地、沙漠、冰雪等)和云状况(不同的云覆盖)有关。前者可用静止的地图处理；而后者就需要进行动态的视场识别。在美国地球辐射平衡试验(ERBE)算法中，将云量分为四种情况，即晴空(0-5％)，部分有云(5％-50％)，大部分为云(50％-95％)，阴天(95％-100％)。视场类型包括：a.云量(3种：部分有云(5％-50％)，大部分为云(50％-95％)，阴天(95％-100％))；b.云背景表面(3种：海洋、陆地和沙漠，海陆混合)；c.晴空云量(0-5％)表面(5种：海洋，陆地，雪面，沙漠，海陆混合)。因此，将表面类型与云量的四种分类组合，并考虑在阴天地表不可辨识的情况，可得出12种美国地球辐射平衡试验(ERBE)表面类型。

进一步地，扫描视场地表类型的分类准则如下表4所示。视场类型定义如上述的表3所示，可见光红外扫描辐射计(VIRR)的云检测产品包含1km地表类型判识结果，对各地表类型统计平均得到百分比，并根据上述的表3确定扫描视场地表为沙漠、积雪、海洋、陆地和海岸线五种地表类型。图5a示出了全球地球辐射探测仪(ERM)的五种地表类型。图5b示出了结合云量得到的地球辐射探测仪(ERM)的视场类型。由5a图和图5b可知，地表类型与海陆分布非常吻合，永久冰雪和静态的沙漠地区清晰可见，表明将云检测产品与地球辐射探测仪(ERM)的视场匹配的方法得到的地表类型可靠。结合云量得到的视场类型组合提供了全球大尺度的空间分布，为大气顶辐射通量和云辐射强迫的反演提供更加详尽的云参数和地表类型信息。

其中，可见光红外扫描辐射计(VIRR)云检测中的冰/雪掩码是动态判识，地球辐射探测仪(ERM)像元的冰/雪视场根据可见光红外扫描辐射计(VIRR)结果统计，它依赖于可见光红外扫描辐射计(VIRR)云检测冰/雪判识精度。结合云量与地表类型可以确定扫描视场类型，其定义如上述的表3所示，它的判断依据来源于美国地球辐射平衡试验(ERBE)分类准则。

表4视场地表类型分类标准

Table 4.Classified Criterion of scene surface type

地表类型索引	百分比(％)	地表类型名称
			0	无效值>25	无法识别
1	海洋>67	海洋
			2	陆地+沙漠+积雪>67	陆地
3	冰雪>50	冰雪
			4	沙漠>50	沙漠
5	陆地+沙漠+积雪<67	海岸线

对于更复杂的视场类型，建立角度分布模式(ADM)需要的视场分类确立三种标准，即：

a.对于给定的视场类型，必须有足够的数据来获得统计意义上的平均各向异性模式；

b.各向异性模式应该做到可以区分。

c.角度分布模式(ADM)视场分类会显著减少TOA通量反演的误差(指总的平均偏差或实时标准差)。

新一代辐射收支卫星试验目标是反演精度要比美国地球辐射平衡试验(ERBE)提高约25％，即当存在足够的角度分布模式(ADM)分类，在1σ可将实时误差降低到10Wm^-2以下。如误差减少为(N是可识别的角度分布模式(ADM)不同分类)，那么对于短波通道，就有可能需要12×4²≈200个角度分布模式(ADM)视场分类。

基于上述三个标准和考虑对于反射太阳辐射和射出长波辐射，地表和大气影响不同，视场分类在短波和长波情况下不同。初步确定的短波通道视场类型包括：

a.云量(5种，％:1-25,25-50,50-75,75-99,99-100)

b.云光学厚度(6种：0.3-2.5,2.5-6,6-10,10-18,18-40,40-300)

c.云粒子相态(2种：水，冰)

d.云背景表面(2种：海洋，陆地)

e.云层(2种：单层，多层)

f.晴空表面(22种：17种地球生物圈计划(IGBP)，冻土，刚下的雪。海冰，风速(m/s)不同的3种海洋:0-2,2-10,>10)

最初确定的短波视场包括有云情况下的5×6×2×2×2＝240种，以及22个晴空模式(晴空视场的云覆盖小于1％)。此外，还要考虑在海洋和暗的植被，各向异性与气胶的光学厚度有关的情况。

对于长波辐射，假设敏感的云参数有：

a.云相对温度〔5个间隔[△Tcs＝云的温度-地表温度＝Tc-Ts]，

单位Kelvin:＜20,20-40,40-60,60-80,＞＝80)

b.云量(5个间隔，单位％：1-25，25-50，50-75，75-99，99-100)

c.云的比辐射率(5个间隔：

0.0-0.2,0.2-0.4,0.4-0.6,0.6-0.8,0.8-1.0)

d.云层(2层：单层，多层)

e.云背景表面〔单位为K，3种地表温度：＜260，260-280，＞＝280)

f.晴空/大气(27种类型：

-11μm波段的表面比辐射率(3个间隔：小于0.95，0.95-0.99，0.99-1.00)

-温度递减率(3个间隔：[(T_{(表面压力-300hPa)}–T_(表面)/(Z_{(表面压力-300hPa)}-Z_(表面)))]，单位为K/km:＜4，4-6，＞6)；

-以cm为单位的可降水(3个间隔：＜1，1-2，＞＝2)

初步确定的长波辐射视场在有云的情况下为5×5×5×2×3＝750种视场，晴空下为27种视场。

可选地，根据一级数据，确定扫描视场的地表类型的操作，包括：获取地表覆盖数据；将地表覆盖数据与扫描视场进行匹配；以及根据匹配的结果，确定地表类型。

利用搭载在FY-3A气象卫星上的可见光红外扫描辐射计(VIRR)的云检测数据在地球辐射探测仪(ERM)视场内进行时间和空间匹配，计算地球辐射探测仪(ERM)扫描视场云量。为了提高计算效率，针对每条轨道的地球辐射探测仪(ERM)扫描线，定义时空匹配查找表来限定匹配计算的数据块。FY-3A气象卫星的地球辐射探测仪(ERM)每条轨道大约1600条扫描线(行),每条扫描线有151个采样点(列)。时间匹配查找表的行对应地球辐射探测仪(ERM)扫描线，由于地球辐射探测仪(ERM)每条扫描线的观测时间为4秒，取前后4秒的地球辐射探测仪(ERM)观测进行匹配，可见光红外扫描辐射计(VIRR)扫描线观测时间1/6秒，对应48条可见光红外扫描辐射计(VIRR)扫描线。时间匹配查找表的列对应匹配时间内可见光红外扫描辐射计(VIRR)扫描线的起始位置。空间匹配查找表有151行，代表地球辐射探测仪(ERM)每个扫描点对应的可见光红外扫描辐射计(VIRR)高分辨率扫描点列的范围。时间匹配查找表具有周期性，因为搭载在同一卫星平台的仪器，它们相对位置基本固定。对于每一个地球辐射探测仪(ERM)扫描视场，由时空匹配查找表限定了对应的可见光红外扫描辐射计(VIRR)数据块。匹配仪器可见光红外扫描辐射计(VIRR)与目标仪器地球辐射探测仪(ERM)的观测视场的匹配建立在“卫星”格点上，即以卫星飞行方向和扫描方向的偏移来确定匹配仪器在目标仪器的相对位置。FY-3A的地球辐射探测仪(ERM)像元视场是飞行方向和扫描方向角度均为1.1度的正方形，匹配问题转换为判断可见光红外扫描辐射计(VIRR)扫描点沿卫星飞行和扫描方向角度是否符合1.1度的地球辐射探测仪(ERM)视场角度，而PSF权重系数是飞行和扫描方向角度的函数。最后，根据匹配的结果，确定地表类型。

可选地，根据一级数据，确定扫描视场的云量的操作，包括：获取云检测数据；根据云检测数据，确定与扫描视场相匹配的云检测像元；以及根据云检测像元，确定云量。

具体地，图6示出了沿扫描方向角度δ和沿卫星飞行方向角度β的示意图。计算机终端10根据云检测数据，计算高分辨率像元与卫星飞行方向夹角β和扫描方向夹角δ，进而确定点扩散函数(PSF)，以确定落在地球辐射探测仪(ERM)的扫描视场内的云检测像元。地球辐射探测仪(ERM)的扫描视场角在扫描和卫星飞行方向为1.1度，当计算的β和δ在1.1度范围内，确定可见光红外扫描辐射计(VIRR)在地球辐射探测仪(ERM)像元内，用x(β,δ)代表可见光红外扫描辐射计(VIRR)云检测(0代表无云，1代表有云)，ERM视场加权平均云量为，i＝1,2,....n(ERM视场内VIRR像元的个数)：其中，w(β,δ)表示每个点的权重值，x(β,δ)代表VIRR云检测(0代表无云，1代表有云)。

然后计算机终端10根据计算得到的地球辐射探测仪(ERM)视场内VIRR像元的个数，确定云量。图7a示出了可见光红外扫描辐射计(VIRR)的云检测产品，图7b示出了用云检测产品与扫描视场向匹配后所确定的云量。其中通过确定与扫描视场相匹配的云检测像元来进行匹配。参考图7a和图7b，用匹配方法计算的云量与原始的云检测信息分布有很好的一致性，匹配的结果还可以反映云量的变化。

可选地，根据云检测像元，确定云量的操作，包括：根据预先设置的点扩散函数，对云检测像元进行卷积；以及根据所卷积的结果，确定云量。

具体地，参照上述图6所示，由卫星矢量构成的直角坐标系中，沿卫星扫描方向的角度δ和沿卫星飞行方向的角度β如图6所示。卫星O’点与匹配仪器的高分辨率像元C点之间的矢量计算如矢量

沿扫描方向角度δ是高分辨像元矢量在Z’方向投影对应的角度，根据与求解：

沿卫星飞行方向角度β是高分辨率像元矢量在方向投影对应的角度，它等于β’(与夹角)，是矢量在和平面投影。定义矢量L1′垂直于Z′和L′平面，则：

进一步地，利用可见光红外扫描辐射计(VIRR)生成的高分辨率的云检测产品和可见光红外扫描辐射计(VIRR)的一级数据中地表覆盖分类信息，与地球辐射探测仪(ERM)扫描视场匹配，以视场的点扩散函数(Point Spread Function,PSF)作为权重进行卷积，生成ERM扫描辐射观测视场的云量和地表覆盖数据，并确定云量。进一步地，视场内的能量分布由点扩散函数(PSF)来描述，它考虑了探测器响应、光学视场和电子元件滤波的影响。点扩散函数(PSF)是光学系统内响应函数，它是β和δ角度的函数值。地球辐射探测仪(ERM)扫描视场由点扩散函数(PSF)来定义，它给定视场内任意位置相对于光轴响应的合适权重。计算的数据点以探测器中心分割的1/4面积的点扩散函数(PSF)值如图8a所示，其余3/4面积均为对称，如图8b所示，数值在56′×56′以内给出12′×12′均布的计算点，在56′×56′以外给出1′×1′均布的计算点。根据公式上述公式和以及参照图6所示，计算的β、δ和点扩散函数(PSF)，得到每个点的权重值w(β,δ)。其中，沿卫星飞行方向角度β是高分辨率像元矢量在方向投影对应的角度，是矢量在和平面投影。

此外，图9是地球辐射探测仪(ERM)视场内VIRR高分辨率像元观测辐射率计数值的均方差分布。参考图9所示，可见均方差在云分布不连续地区较大，表明该地区高分辨率像元的空间离散性大，在匹配算法中有必要考虑空间非均匀性，用PSF点扩散函数(PSF)作为权重进行区域平均可以减小较大空间视场的非均匀性。

可选地，利用太阳辐照度监测仪观测的太阳辐照度产品以及太阳的几何角度，确定大气顶向下太阳辐射通量的操作之前，包括：获取太阳辐照度监测仪观测的太阳辐照度产品；获取地球辐射探测仪和太阳辐照度监测仪的太阳的几何角度；以及根据太阳辐照度产品以及太阳的几何角度，确定大气顶向下太阳辐射通量。

具体地，计算机终端10利用太阳辐照度监测仪观测的太阳辐照度产品以及太阳的几何角度，确定大气顶向下太阳辐射通量的操作之前，包括：计算机终端10可以从数据库中获取太阳辐照度监测仪观测的太阳辐照度产品。然后计算机终端10可以从数据库中获取地球辐射探测仪和太阳辐照度监测仪的太阳的几何角度。最后计算机终端10根据太阳辐照度产品以及太阳的几何角度，确定大气顶向下太阳辐射通量。其中，向下太阳辐照度＝太阳常数*cos(太阳天顶角)。

此外，参考图1所示，根据本实施例的第二个方面，提供了一种存储介质104。存储介质104包括存储的程序，其中，在程序运行时由处理器执行以上任意一项所述的方法。

需要说明的是，对于前述的各方法实施例，为了简单描述，故将其都表述为一系列的动作组合，但是本领域技术人员应该知悉，本发明并不受所描述的动作顺序的限制，因为依据本发明，某些步骤可以采用其他顺序或者同时进行。其次，本领域技术人员也应该知悉，说明书中所描述的实施例均属于优选实施例，所涉及的动作和模块并不一定是本发明所必须的。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到根据上述实施例的方法可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质(如ROM/RAM、磁碟、光盘)中，包括若干指令用以使得一台终端设备(可以是手机，计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述的方法。

实施例2

图10示出了根据本实施例所述的基于气象卫星观测确定地球辐射收支的装置1000，该装置1000与根据实施例1的第一个方面所述的方法相对应。参考图10所示，该装置1000包括：获取模块1010，用于获取地球辐射探测仪和太阳辐照度监测仪的一级数据，其中一级数据包括地理定位信息的经过辐射定标的地气系统反射短波辐射和全波段辐射的观测值；第一确定模块1020，用于根据一级数据，确定大气顶向上辐射通量，其中大气顶向上辐射通量用于指示单位面积单位时间内通过大气顶的向上波谱积分的辐射能量；第二确定模块1030，用于利用太阳辐照度监测仪观测的太阳辐照度产品以及太阳的几何角度，确定大气顶向下太阳辐射通量，其中大气顶向下太阳辐射通量用于指示单位面积单位时间内入射到地球上的波谱积分的太阳辐射能量；以及第三确定模块1040，用于根据大气顶向上辐射通量以及大气顶向下太阳辐射通量，确定地球辐射收支。

可选地，第一确定模块1020，包括：第一确定子模块，用于根据一级数据，确定地球辐射探测仪的扫描视场的视场类型；以及第二确定子模块，用于根据视场类型，确定大气顶向上辐射通量。

可选地，第二确定子模块，包括：光谱订正单元，用于根据视场类型以及预设的光谱订正系数，对一级数据进行光谱订正，得到去滤波后的长波辐射辐亮度和短波辐射辐亮度，其中长波辐射辐亮度为大气顶射出长波辐射辐亮度，短波辐射辐亮度为大气顶反射太阳短波辐射辐亮度；以及第一确定单元，用于根据去滤波后的长波辐射辐亮度和短波辐射辐亮度，确定大气顶向上辐射通量。

可选地，第一确定单元，包括：第一确定子单元，用于根据预设的视场角度分布模型，确定大气顶向上辐射通量，其中视场角度分布模型用于根据去滤波后的长波辐射辐亮度和短波辐射辐亮度生成对应的辐射通量。

可选地，第一确定子模块，包括：第二确定单元，用于根据一级数据，确定扫描视场的云量；第三确定单元，用于根据一级数据，确定扫描视场的地表类型；以及第四确定单元，用于根据云量以及地表类型，确定地球辐射探测仪的扫描视场的视场类型。

可选地，第三确定单元，包括：第一获取子单元，用于获取地表覆盖数据；匹配子单元，用于将地表覆盖数据与扫描视场进行匹配；以及第二确定子单元，用于根据匹配的结果，确定地表类型。

可选地，第二确定单元，包括：第二获取子单元，用于获取云检测数据；第三确定子单元，用于根据云检测数据，确定与扫描视场相匹配的云检测像元；以及第四确定子单元，用于根据云检测像元，确定云量。

可选地，第三确定子单元，包括：卷积子单元，用于根据预先设置的点扩散函数，对云检测像元进行卷积；以及确定子单元，用于根据所卷积的结果，确定云量。

可选地，第二确认模块1030，包括：第一获取子模块，用于获取太阳辐照度监测仪观测的太阳辐照度产品；第二获取子模块，用于获取地球辐射探测仪和太阳辐照度监测仪的太阳的几何角度；以及第三确定子模块，用于根据太阳辐照度产品以及太阳的几何角度，确定大气顶向下太阳辐射通量。

从而根据本实施例，可以通过获取地球辐射探测仪和太阳辐照度监测仪的一级数据，再根据该一级数据确定大气顶向上辐射通量。然后再利用太阳辐照度监测仪观测的太阳辐照度产品以及太阳的几何角度，确定大气顶向下太阳辐射通量。最后根据所确定的大气顶向上辐射通量和大气顶向下太阳辐射通量，确定地球辐射收支。达到了可以根据地球辐射探测仪和太阳辐照度监测仪的一级数据，精确的确定大气顶向上辐射通量和大气顶向下太阳辐射通量，进而确定地球辐射收支的技术效果。进而解决了现有技术中存在的没有适用于我国FY-3气象卫星仪器的反演算法，进而无法精确的计算地球辐射收支的技术问题。

实施例3

图11示出了根据本实施例所述的基于气象卫星观测确定地球辐射收支的装置1100，该装置1100与根据实施例1的第一个方面所述的方法相对应。参考图11所示，该装置1100包括：处理器1110；以及存储器1120，与处理器1110连接，用于为处理器1110提供处理以下处理步骤的指令：获取地球辐射探测仪和太阳辐照度监测仪的一级数据，其中一级数据包括地理定位信息的经过辐射定标的地气系统反射短波辐射和全波段辐射的观测值；根据一级数据，确定大气顶向上辐射通量，其中大气顶向上辐射通量用于指示单位面积单位时间内通过大气顶的向上波谱积分的辐射能量；利用太阳辐照度监测仪观测的太阳辐照度产品以及太阳的几何角度，确定大气顶向下太阳辐射通量，其中大气顶向下太阳辐射通量用于指示单位面积单位时间内入射到地球上的波谱积分的太阳辐射能量；以及根据大气顶向上辐射通量以及大气顶向下太阳辐射通量，确定地球辐射收支。

上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。

在本发明的上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的技术内容，可通过其它的方式实现。其中，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，单元或模块的间接耦合或通信连接，可以是电性或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可为个人计算机、服务器或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、移动硬盘、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims

1.一种基于气象卫星观测确定地球辐射收支的方法，其特征在于，包括：

获取地球辐射探测仪和太阳辐照度监测仪的一级数据，其中所述一级数据包括经过辐射定标的地气系统反射短波辐射和全波段辐射的观测值，其中所述观测值还包含地理定位信息；

根据所述一级数据，确定大气顶向上辐射通量，其中所述大气顶向上辐射通量用于指示单位面积单位时间内通过大气顶的向上波谱积分的辐射能量；

利用太阳辐照度监测仪观测的太阳辐照度产品以及太阳的几何角度，确定大气顶向下太阳辐射通量，其中所述大气顶向下太阳辐射通量用于指示单位面积单位时间内入射到地球上的波谱积分的太阳辐射能量；以及

根据所述大气顶向上辐射通量以及所述大气顶向下太阳辐射通量，确定地球辐射收支。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述一级数据，确定大气顶向上辐射通量的操作，包括：

根据所述一级数据，确定所述地球辐射探测仪的扫描视场的视场类型；以及

根据所述视场类型，确定所述大气顶向上辐射通量。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，根据所述视场类型，确定大气顶向上辐射通量的操作，包括：

根据所述视场类型以及预设的光谱订正系数，对所述一级数据进行光谱订正，得到去滤波后的长波辐射辐亮度和短波辐射辐亮度，其中所述长波辐射辐亮度为大气顶射出长波辐射辐亮度，所述短波辐射辐亮度为大气顶反射太阳短波辐射辐亮度；以及

根据去滤波后的所述长波辐射辐亮度和所述短波辐射辐亮度，确定所述大气顶向上辐射通量。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，根据去滤波后的所述长波辐射辐亮度和所述短波辐射辐亮度，确定所述大气顶向上辐射通量的操作，包括：

根据预设的视场角度分布模型，确定所述大气顶向上辐射通量，其中所述视场角度分布模型用于根据去滤波后的所述长波辐射辐亮度和所述短波辐射辐亮度生成对应的辐射通量。

5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，根据所述一级数据，确定所述地球辐射探测仪的扫描视场的视场类型的操作，包括：

根据所述一级数据，确定所述扫描视场的云量；

根据所述一级数据，确定所述扫描视场的地表类型；以及

根据所述云量以及所述地表类型，确定所述地球辐射探测仪的扫描视场的视场类型。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，根据所述一级数据，确定所述扫描视场的地表类型的操作，包括：

获取地表覆盖数据；

将所述地表覆盖数据与所述扫描视场进行匹配；以及

根据所述匹配的结果，确定所述地表类型。

7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，根据所述一级数据，确定所述扫描视场的云量的操作，包括：

获取云检测数据；

根据所述云检测数据，确定与所述扫描视场相匹配的云检测像元；以及

根据所述云检测像元，确定所述云量。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，根据所述云检测像元，确定所述云量的操作，包括：

根据预先设置的点扩散函数，对所述云检测像元进行卷积；以及

根据所卷积的结果，确定所述云量。

9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，利用太阳辐照度监测仪观测的太阳辐照度产品以及太阳的几何角度，确定大气顶向下太阳辐射通量的操作之前，包括：

获取所述太阳辐照度监测仪观测的太阳辐照度产品；

获取所述地球辐射探测仪和所述太阳辐照度监测仪的太阳的几何角度；以及

根据所述太阳辐照度产品以及所述太阳的几何角度，确定所述大气顶向下太阳辐射通量。

10.一种存储介质，其特征在于，所述存储介质包括存储的程序，其中，在所述程序运行时由处理器执行权利要求1至9中任意一项所述的方法。