CN114003852A - 一种地表下行太阳辐射通量的估算方法和装置 - Google Patents

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CN114003852A CN202210000503.3A CN202210000503A CN114003852A CN 114003852 A CN114003852 A CN 114003852A CN 202210000503 A CN202210000503 A CN 202210000503A CN 114003852 A CN114003852 A CN 114003852A
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Abstract

本发明提供了一种地表下行太阳辐射通量的估算方法和装置，涉及数据处理的技术领域，包括：获取待检测区域的卫星遥感影像，并基于卫星遥感影像确定出目标数据，其中，目标数据包括：实际地表反射率数据，实际辐亮度数据和实际地理数据；基于目标数据和预设查找表集合，确定出目标查找表，其中；基于预设查找表集合，对目标查找表进行三维线性插值处理，得到处理后的目标查找表，其中，预设查找表集合用于表征各种场景下太阳辐射参量与预设参数的不同参数值之间的对应关系；基于目标数据和处理后的目标查找表，计算待检测区域的地表下行太阳辐射通量，解决了现有的地表下行太阳辐射通量的估算产品的分辨率较低的技术问题。

Description

一种地表下行太阳辐射通量的估算方法和装置
技术领域
本发明涉及数据处理的技术领域，尤其是涉及一种地表下行太阳辐射通量的估算方法和装置。
背景技术
太阳辐射是地球能量的主要来源，它控制着地表和大气的能量交换过程。地表下行太阳辐射通量（Downward Shortwave Radiation, DSR）是气候变化、水文学、农业、生物物理过程、生物化学过程、太阳能利用等研究领域的关键参数之一。DSR的改变，会在很大程度上对地表温度和水分的分布产生影响，进而改变地表在生物生产过程中的热水平衡。作为这样一个驱动性力量，DSR是几乎所有陆表模型的关键输入变量。
到达大气层顶的太阳辐射由太阳天顶角（SZA）和太阳-地球之间的距离决定。而除了SZA与日地距离之外，到达地表的太阳辐射主要由大气对太阳辐射的吸收和散射状况而定；另外，太阳光在大气和地表之间的多次散射也是地表最终接收到的太阳辐射的因素之一。考虑到这两个参数的高度动态性和空间差异性，卫星遥感观测是在区域和全球尺度上估算DSR唯一可行的手段。
现有的地表下行太阳辐射通量的估算方法包括：利用辐射传输模型对DSR进行精确计算和通过天顶辐亮度对DSR进行直接反演。目前已有的DSR业务化产品分辨率较低，虽然可以为全球的能量平衡和气候变化研究提供了较为可靠的数据基础，但然而对于局部气象气候、城市热岛效应等研究而言，其分辨率显得较为粗糙。
针对上述问题，提出利用风云三号1km分辨率数据进行太阳辐射通量估算的方案。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种地表下行太阳辐射通量的估算方法和装置，以缓解了现有的地表下行太阳辐射通量的估算产品的分辨率较低的技术问题。
第一方面，本发明实施例提供了一种地表下行太阳辐射通量的估算方法，包括：获取待检测区域的卫星遥感影像，并基于所述卫星遥感影像确定出目标数据，其中，所述目标数据包括：实际地表反射率数据，实际辐亮度数据和实际地理数据；基于所述目标数据构建目标查找表，其中所述目标查找表中包含所述卫星遥感影像中每个像元的实际地理数据；基于预设查找表集合，对所述目标查找表进行三维线性插值处理，得到处理后的目标查找表，所述预设查找表集合用于表征各种场景下太阳辐射参量与预设参数的不同参数值之间的对应关系，所述太阳辐射参量包括：地表下行太阳辐射通量和辐亮度数据；基于所述目标数据和处理后的目标查找表，计算所述待检测区域的地表下行太阳辐射通量。
进一步地，所述地理数据包括：太阳天顶角，观测天顶角和相对方位角；所述预设参数包括：第一预设参数和第二预设参数，其中，所述第一预设参数包括：预设地理参数，气溶胶类型，水蒸气含量和臭氧含量，所述第二预设参数包括：大气能见度或云层光学厚度。
进一步地，所述方法还包括：将所述预设参数的参数值合集输入libRadtran大气辐射传输模型，计算出所述预设参数的参数值合集对应的预设太阳辐射参量；基于所述预设参数的参数值合集和所述预设太阳辐射参量，构建所述预设查找表集合。
进一步地，计算出所述预设参数取值为参数值合集中各个参数值时对应的预设太阳辐射参量，包括：基于所述预设参数的参数值合集和第一预设公式，计算出所述预设参数的参数值合集对应的预设辐亮度数据，其中，所述第一预设公式为
Figure F_211231104545287_287705001
，
Figure F_211231104545490_490054002
为所述辐亮度数据，
Figure F_211231104545602_602938003
为预设太阳天顶角,
Figure F_211231104545740_740101004
，
Figure F_211231104545849_849727005
为预设观测天顶角,
Figure F_211231104545990_990076006
，
Figure F_211231104546115_115086007
为所述相对方位角，
Figure F_211231104546241_241631008
为程辐射，
Figure F_211231104546413_413829009
为地表反射率，
Figure F_211231104546522_522002010
为大气外层的太阳辐射通量，
Figure F_211231104546646_646367011
为太阳照射到地表方向上的大气透过率，
Figure F_211231104546786_786993012
为地表反射到卫星方向上的大气透过率，
Figure F_211231104546943_943804013
为大气的半球反照率；基于所述预设参数的参数值合集和所述第二预设公式，计算出述预设参数的参数值合集对应的预设地表下行太阳辐射通量，其中，所述第二预设公式为
Figure F_211231104547083_083860014
，
Figure F_211231104547240_240085015
为地表下行太阳辐射通量，
Figure F_211231104547333_333827016
为没有地表作用下的太阳下行辐射通量。
进一步地，基于所述预设查找表集合，对所述目标查找表进行三维线性插值处理，得到处理后的目标查找表。
基于所述实际地理数据，确定出所述预设地理参数的参数值集合中目标参数值，其中，所述目标参数值为与所述实际地理数据相邻的预设地理数据；基于所述目标参数值，构建所述目标查找表；利用所述目标查找表，对所述实际地理数据进行三维插值处理，得到所述插值处理后的目标查找表。
进一步地，基于所述目标数据和处理后的目标查找表，计算所述待检测区域的地表下行太阳辐射通量，包括：基于所述实际地表反射率数据和所述插值处理后的目标查找表，确定出预设波段中每个波段对应的第二预设参数的目标参数值，其中，所述预设波段包括：蓝光波段、绿光波段、红光波段和近红外光波段；基于所述实际地表反射率数据、所述插值处理后的目标查找表和所述目标参数值，确定出预设波段中每个波段对应的窄波段地表下行太阳辐射通量；基于所述窄波段地表下行太阳辐射通量和预设关系转换式，计算出预设波段中每个波段对应的宽波段地表下行太阳辐射通量，并将所述宽波段地表下行太阳辐射通量确定为所述待检测区域的地表下行太阳辐射通量，其中，所述预设关系转换式用于表征窄波段地表下行太阳辐射通量和宽波段地表下行太阳辐射通量之间的对应关系。
进一步地，基于所述实际地表反射率数据和所述插值处理后的目标查找表，确定出预设波段中每个波段对应的第二预设参数的目标参数值，包括：基于所述实际地表反射率数据、所述插值处理后的目标查找表和所述第一预设公式，计算出所述第二预设参数的参数合集对应的当前辐亮度数据；基于所述当前辐亮度数据和所述实际辐亮度数据，确定出每个波段对应的第二预设参数的目标参数值，其中，所述目标参数值为所述参数合集中当前辐亮度数据和实际辐亮度数据之间插值最小时，当前辐亮度数据对应的参数值。
第二方面，本发明实施例还提供了一种地表下行太阳辐射通量的估算装置，包括：获取单元，构建单元，插值单元和计算单元，其中，所述获取单元，用于获取待检测区域的卫星遥感影像，并基于所述卫星遥感影像确定出目标数据，其中，所述目标数据包括：实际地表反射率数据，实际辐亮度数据和实际地理数据；所述构建单元，用于基于所述目标数据构建目标查找表，其中，所述目标查找表中包含所述卫星遥感影像中每个像元的实际地理数据；所述插值单元，用于基于预设查找表集合，对所述目标查找表进行三维线性插值处理，得到处理后的目标查找表，其中，所述预设查找表集合用于表征各种场景下太阳辐射参量与预设参数的不同参数值之间的对应关系，所述太阳辐射参量包括：地表下行太阳辐射通量和辐亮度数据；所述计算单元，用于基于所述目标数据和处理后的目标查找表，计算所述待检测区域的地表下行太阳辐射通量。
第三方面，本发明实施例还提供了一种电子设备，包括存储器以及处理器，所述存储器用于存储支持处理器执行上述第一方面中所述方法的程序，所述处理器被配置为用于执行所述存储器中存储的程序。
第四方面，本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质上存储有计算机程序，计算机程序被处理器运行时执行第一方面中所述方法的步骤。
在本发明实施例中，通过获取待检测区域的卫星遥感影像，并基于所述卫星遥感影像确定出目标数据，其中，所述目标数据包括：实际地表反射率数据，实际辐亮度数据和实际地理数据；基于所述目标数据构建目标查找表，其中，所述目标查找表中包含所述卫星遥感影像中每个像元的实际地理数据；基于所述预设查找表集合，对所述目标查找表进行三维线性插值处理，得到处理后的目标查找表，其中，所述预设查找表集合用于表征各种场景下太阳辐射参量与预设参数的不同参数值之间的对应关系，所述太阳辐射参量包括：地表下行太阳辐射通量和辐亮度数据；基于所述目标数据和处理后的目标查找表，计算所述待检测区域的地表下行太阳辐射通量，达到了能够提供较高分辨率地表下行太阳辐射通量产品的目的，进而解决了现有的地表下行太阳辐射通量的估算产品的分辨率较低的技术问题，从而实现了为能量平衡和气候变化研究提供了较为可靠的数据基础的技术效果。
本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的一种地表下行太阳辐射通量的估算方法的流程图；
图2为本发明实施例提供的一种地表下行太阳辐射通量的估算装置的示意图；
图3为本发明实施例提供的一种电子设备的示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。
实施例一：
根据本发明实施例，提供了一种地表下行太阳辐射通量的估算方法的实施例，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。
图1是根据本发明实施例的一种地表下行太阳辐射通量的估算方法的流程图，如图1所示，该方法包括如下步骤：
步骤S102，获取待检测区域的卫星遥感影像，并基于所述卫星遥感影像确定出目标数据，其中，所述目标数据包括：实际地表反射率数据，实际辐亮度数据和实际地理数据；
优选的，上述的卫星遥感影像可以为风云三号卫星传输的FY-3D MERSI-2 1km分辨率的一级（L1）产品（原始DN值数据和地理位置数据）和二级（L2）产品（地表反射率数据）。
需要说明的是，在获取到一级产品和二级产品之后，对L1 DN值数据进行辐射定标，得到天顶辐亮度（TOA-Rad）数据；利用L2反射率产品构建地表反射率基准数据。受到云的影响，单景L2反射率影像通常有部分云像元的地表反射率为无效值，导致这些像元的DSR无法被估算。考虑到地表反射率为地表的固有性质，在一个较短的时期内不会发生巨大的变化，因此可以利用一个时间窗口内相同区域的多景L2反射率影像来为云像元提供有效的地表反射率值。本方法中利用目标影像获取日期前后各8天来形成一个长度为17天的时间窗口。对于目标影像中的晴空像元，直接使用其有效的地表反射率数据；对于目标影像中的云像元，在此时间窗口内寻找一个相同位置的晴空像元，用其L2地表反射率影像中的数据来代替目标云像元的反射率值。如果有多个符合条件的像元存在，则以观测天顶角VZA（从其对应的L1地理数据中获取）最小的像元为准。经上述操作后，则得到了没有（或极少）无效值的L2地表反射率影像。
另外，还需要说明的是上述的地理数据包括：太阳天顶角，观测天顶角和相对方位角。
步骤S104，基于所述目标数据构建目标查找表，其中，所述目标查找表中包含所述卫星遥感影像中每个像元的实际地理数据；
需要说明的是，上述的预设参数包括：第一预设参数和第二预设参数，其中，所述第一预设参数包括：预设地理参数，气溶胶类型，水蒸气含量和臭氧含量，所述第二预设参数包括：大气能见度或云层光学厚度。
步骤S106，基于预设查找表集合，对所述目标查找表进行三维线性插值处理，得到处理后的目标查找表，所述预设查找表集合用于表征各种场景下太阳辐射参量与预设参数的不同参数值之间的对应关系，所述太阳辐射参量包括：地表下行太阳辐射通量和辐亮度数据；
步骤S108，基于所述目标数据和处理后的目标查找表，计算所述待检测区域的地表下行太阳辐射通量。
在本发明实施例中，通过获取待检测区域的卫星遥感影像，并基于所述卫星遥感影像确定出目标数据，其中，所述目标数据包括：实际地表反射率数据，实际辐亮度数据和实际地理数据；基于所述目标数据构建目标查找表，其中，所述目标查找表中包含所述卫星遥感影像中每个像元的实际地理数据；基于所述预设查找表集合，对所述目标查找表进行三维线性插值处理，得到处理后的目标查找表，其中，所述预设查找表集合用于表征各种场景下太阳辐射参量与预设参数的不同参数值之间的对应关系，所述太阳辐射参量包括：地表下行太阳辐射通量和辐亮度数据；基于所述目标数据和处理后的目标查找表，计算所述待检测区域的地表下行太阳辐射通量，达到了能够提供较高分辨率地表下行太阳辐射通量产品的目的，进而解决了现有的地表下行太阳辐射通量的估算产品的分辨率较低的技术问题，从而实现了为能量平衡和气候变化研究提供了较为可靠的数据基础的技术效果。
在本发明施例中，所述方法还包括：
步骤S202，将所述预设参数的参数值合集输入libRadtran大气辐射传输模型，计算出所述预设参数的参数值合集对应的预设太阳辐射参量；
步骤S204，基于所述预设参数的参数值合集和所述预设太阳辐射参量，构建所述预设查找表集合。
在本发明实施例中，libRadtran辐射传输模型可以对太阳光谱和热红外波段的辐亮度、辐射照度、辐射通量等参数进行模拟计算。首先，利用libRadtran在各种场景下，以1nm的步长对300~3000nm波长范围的两个太阳辐射参数进行模拟计算：一是到达地表下行太阳辐射通量（DSR）；二是经地表和大气反射后进入卫星传感器接的辐亮度（TOA-Rad）。此处，一种场景由一组预设参数的参数值组合来定义，这些参数包括太阳天顶角、观测天顶角、相对方位角、气溶胶类型、大气能见度（针对晴空条件）或云层光学厚度（针对有云条件）、水蒸气含量、臭氧含量，如表1所示。
Figure P_211231104552568_568268001
理论上，卫星所观测到的大气顶层的信号同时包含了大气和地表的信息；在朗伯体地表的假设下，被卫星传感器所记录下的大气顶层的光谱辐亮度可以表达为第一预设公式：
Figure F_211231104547474_474497017
其中，
Figure F_211231104547617_617505018
是在特定的观测角度下的大气顶层光谱辐亮度 (太阳天顶角
Figure F_211231104547822_822647019
,
Figure F_211231104548005_005860020
, 观测天顶角
Figure F_211231104548137_137615021
,
Figure F_211231104548286_286972022
, 以及相对方位角
Figure F_211231104548413_413079023
)。等式右边第一项
Figure F_211231104548539_539273024
为程辐射，第二项为地表、大气、以及地表-大气间多次散射的贡献。
Figure F_211231104548752_752694025
为地表反射率，
Figure F_211231104548880_880871026
为大气外层的太阳辐射通量，
Figure F_211231104549021_021847027
为太阳照射到地表方向上的大气透过率，
Figure F_211231104549131_131555028
为地表反射到卫星方向上的大气透过率，
Figure F_211231104549271_271432029
为大气的半球反照率。类似的，到达地表的太阳辐射通量DSR也可以表达为大气和地表参数的一个函数。DSR主要依赖于大气和云层的条件，但由于多次散射的存在，DSR也一定程度上受到地表反射率的影响，如第二预设公式所示，第二预设公式如下：
Figure F_211231104549380_380760030
其中，
Figure F_211231104549505_505765031
为没有地表作用下的太阳下行辐射通量，而其他参数的定义与第一预设公式中相应的变量相同。很明显，地表对DSR的贡献主要依赖于
Figure F_211231104549603_603217032
这一项。如果大气条件非常晴朗（即
Figure F_211231104549740_740669033
的值很小）或者地表反射率
Figure F_211231104549880_880769034
很低，那么地表对于DSR的贡献就非常小。
对于某一个中设定的场景，将地表反射率
Figure F_211231104549990_990066035
依次设定为0，0.5，0.8。对每一个
Figure F_211231104550099_099472036
，都如步骤1中所述进行辐射传输模拟，得到300~3000nm范围内每个波长（间隔为1nm）上对应的DSR（即第二预设公式中的
Figure F_211231104550255_255735037
）和TOA-Rad（即第一预设公式中的
Figure F_211231104550521_521295038
）；然后利用FY-3D MERSI-2传感器的光谱响应函数对其结果进行加权求和，得到MERSI-2传感器蓝、绿、红、近红外四个波段的窄波段DSR和窄波段TOA-Rad。由此，对于每一个波段，便得到了一个具有6个辐射传输等式的方程组（第一预设公式和第二预设公式分别衍生出3个）。通过整体观察第一预设公式和第二预设公式发现，除了已经给定取值的
Figure F_211231104550615_615085039
外，还有
Figure F_211231104550708_708828040
，
Figure F_211231104550821_821623041
,
Figure F_211231104550911_911992042
,
Figure F_211231104551009_009123043
,
Figure F_211231104551083_083811044
一共5项未知数。通过前述所建立的方程组，则可联立求解得到该5项未知数，并由此建立起一套查找表。对于晴空条件，该查找表以大气能见度（VIS）为索引，给出每个VIS下的前述五个参数的值（如表2所示）；对于有云条件，该查找表则以云层光学厚度（COD）为索引，给出每个COD下的前述五个参数的值（如表3所示）。需要注意的是，对于每一个SZA-VZA-RAA的组合和每一个MERSI-2波段，都需要建立不同的查找表。根据表 1，SZA、VZA、RAA的可能取值数分别为9个、5个、7个，而每一种组合下需要分别建立晴空和有云条件两个查找表，另外有MERSI-2蓝、绿、红、近红外四个波段，因此本方法中需要建立的查找表总数为9*5*7*2*4 = 2520个。
Figure P_211231104552724_724473001
Figure P_211231104552786_786961001
在本发明施例中，步骤S106包括如下步骤：
步骤S11，基于所述实际地理数据，确定出所述预设地理参数的参数值集合中目标参数值，其中，所述目标参数值为与所述实际地理数据相邻的预设地理数据；
步骤S12，基于所述目标参数值，构建所述目标查找表；
步骤S13，利用所述目标查找表，对所述实际地理数据进行三维插值处理，得到所述插值处理后的目标查找表。
在本发明实施例中，在得到实际地理数据，将将每个角度与预设参数的参数合集中预设地理参数的取值列表进行对比，取出与之相邻的两个角度下的查找表，形成一共8个查找表的集合。例如，实际地理数据为SZA = 50.53°、VZA = 32.51°、RAA = 58.00°，则取出以下8个查找表：
sza_45_vza_20_raa_30_LUT、sza_55_vza_20_raa_30_LUT、sza_45_vza_40_raa_30_LUT、sza_55_vza_40_raa_30_LUT、sza_45_vza_20_raa_60_LUT、sza_55_vza_20_raa_60_LUT、sza_45_vza_40_raa_60_LUT、sza_55_vza_40_raa_60_LUT。
并对查找表中的所有对应位置的数值按照实际地理数据在角度列表中相邻位置间的比例进行三维线性插值，得到插值后的目标查找表，即sza_50.53_vza_32.51_raa_58.00_LUT。
在本发明实施例中，步骤S108包括如下步骤：
步骤S21，基于所述实际地表反射率数据和所述插值处理后的目标查找表，确定出预设波段中每个波段对应的第二预设参数的目标参数值，其中，所述预设波段包括：蓝光波段、绿光波段、红光波段和近红外光波段；
步骤S22，基于所述实际地表反射率数据、所述插值处理后的目标查找表和所述目标参数值，确定出预设波段中每个波段对应的窄波段地表下行太阳辐射通量；
步骤S23，基于所述窄波段地表下行太阳辐射通量和预设关系转换式，计算出预设波段中每个波段对应的宽波段地表下行太阳辐射通量，并将所述宽波段地表下行太阳辐射通量确定为所述待检测区域的地表下行太阳辐射通量，其中，所述预设关系转换式用于表征窄波段地表下行太阳辐射通量和宽波段地表下行太阳辐射通量之间的对应关系。
需要说明的是，步骤S21包括如下步骤：
基于所述实际地表反射率数据、所述插值处理后的目标查找表和所述第一预设公式，计算出所述第二预设参数的参数合集对应的当前辐亮度数据；
基于所述当前辐亮度数据和所述实际辐亮度数据，确定出每个波段对应的第二预设参数的目标参数值，其中，所述目标参数值为所述参数合集中当前辐亮度数据和实际辐亮度数据之间插值最小时，当前辐亮度数据对应的参数值。
需要说明的是，预设关系转换式的构建过程如下：
在利用libRadtran大气辐射传输模型构建预设查找表集合之后，产生了各场景下300~3000nm范围内每个波长（间隔为1nm）上对应的DSR。一方面，对这些DSR进行直接加和，得到整个短波宽波段的DSRS；另一方面，利用FY-3D MERSI-2传感器的光谱响应函数对这些DSR进行加权求和，得到MERSI-2传感器蓝、绿、红、近红外四个波段的窄波段DSRb。通过预设关系转换式建立DSRS与DSRλ之间的线性关系，而预设关系转换式中的系数由各场景下模拟得到的DSRS和DSRb组成的数据集进行最小二乘回归得到。预设关系转换式为
Figure F_211231104551240_240060045
，其中，
Figure F_211231104551318_318210046
为回归系数中的截距，
Figure F_211231104551413_413923047
为
Figure F_211231104551490_490065048
波段的回归系数，
Figure F_211231104551568_568201049
的取值范围为1-4的整数，分别对应蓝、绿、红、近红外波段4个波段。
在本发明实施例中，利用风云三号（FY-3）气象卫星三维大气探测和大幅度提高全球资料获取能力，进一步提高云区和地表特征遥感能力，从而能够获取全球、全天候、三维、定量、多光谱的大气、地表和海表特性参数。风云三号卫星两台能够获取全球250米分辨率红外分裂窗区资料的成像仪器，可以每日无缝隙获取全球250米分辨率真彩色图像，实现云、气溶胶、水汽、陆地表面特性、海洋水色等大气、陆地、海洋参量的高精度定量反演，为生态治理与恢复、环境监测与保护提供科学支持，为全球生态环境、灾害监测和气候评估提供观测方案。
本发明实施例提出一种利用FY-3D MERSI-2的可见光和近红外通道数据估算DSR的方法，该方法结合使用FY-3D MERSI-2天顶辐亮度瞬时观测（FY-3D MERSI-2一级产品）和多天时间窗口内的地表反射率产品（FY-3D MERSI-2二级产品），进行DSR的反演，实现了任意给定的一幅FY-3D MERSI-2影像，产生1公里分辨率的DSR图像。该分辨率的DSR数据集可为全球或区域的气象气候、城市热岛效应等研究提供支持。同时，本发明实施例架也可应用到其他卫星的多光谱传感器上产生相应分辨率的DSR数据。
实施例二：
本发明实施例还提供了一种地表下行太阳辐射通量的估算装置，该地表下行太阳辐射通量的估算装置用于执行本发明实施例上述内容所提供的地表下行太阳辐射通量的估算方法，以下是本发明实施例提供的地表下行太阳辐射通量的估算装置的具体介绍。
如图2所示，图2为上述地表下行太阳辐射通量的估算装置的示意图，该地表下行太阳辐射通量的估算装置包括：获取单元10，构建单元20，插值单元30和计算单元40。
所述获取单元10，用于获取待检测区域的卫星遥感影像，并基于所述卫星遥感影像确定出目标数据，其中，所述目标数据包括：实际地表反射率数据，实际辐亮度数据和实际地理数据；
所述构建单元20，用于基于所述目标数据构建目标查找表，其中，所述目标查找表中包含所述卫星遥感影像中每个像元的实际地理数据；
所述插值单元30，用于基于预设查找表集合，对所述目标查找表进行三维线性插值处理，得到处理后的目标查找表，其中，所述预设查找表集合用于表征各种场景下太阳辐射参量与预设参数的不同参数值之间的对应关系，所述太阳辐射参量包括：地表下行太阳辐射通量和辐亮度数据；
所述计算单元40，用于基于所述目标数据和处理后的目标查找表，计算所述待检测区域的地表下行太阳辐射通量。
在本发明实施例中，通过获取待检测区域的卫星遥感影像，并基于所述卫星遥感影像确定出目标数据，其中，所述目标数据包括：实际地表反射率数据，实际辐亮度数据和实际地理数据；基于所述目标数据构建目标查找表，其中，所述目标查找表中包含所述卫星遥感影像中每个像元的实际地理数据；基于所述预设查找表集合，对所述目标查找表进行三维线性插值处理，得到处理后的目标查找表，其中，所述预设查找表集合用于表征各种场景下太阳辐射参量与预设参数的不同参数值之间的对应关系，所述太阳辐射参量包括：地表下行太阳辐射通量和辐亮度数据；基于所述目标数据和处理后的目标查找表，计算所述待检测区域的地表下行太阳辐射通量，达到了能够提供较高分辨率地表下行太阳辐射通量产品的目的，进而解决了现有的地表下行太阳辐射通量的估算产品的分辨率较低的技术问题，从而实现了为能量平衡和气候变化研究提供了较为可靠的数据基础的技术效果。
实施例三：
本发明实施例还提供了一种电子设备，包括存储器以及处理器，所述存储器用于存储支持处理器执行上述实施例一中所述方法的程序，所述处理器被配置为用于执行所述存储器中存储的程序。
参见图3，本发明实施例还提供一种电子设备100，包括：处理器50，存储器51，总线52和通信接口53，所述处理器50、通信接口53和存储器51通过总线52连接；处理器50用于执行存储器51中存储的可执行模块，例如计算机程序。
其中，存储器51可能包含高速随机存取存储器（RAM，Random Access Memory），也可能还包括非不稳定的存储器（non-volatile memory），例如至少一个磁盘存储器。通过至少一个通信接口53（可以是有线或者无线）实现该系统网元与至少一个其他网元之间的通信连接，可以使用互联网，广域网，本地网，城域网等。
总线52可以是ISA总线、PCI总线或EISA总线等。所述总线可以分为地址总线、数据总线、控制总线等。为便于表示，图3中仅用一个双向箭头表示，但并不表示仅有一根总线或一种类型的总线。
其中，存储器51用于存储程序，所述处理器50在接收到执行指令后，执行所述程序，前述本发明实施例任一实施例揭示的流过程定义的装置所执行的方法可以应用于处理器50中，或者由处理器50实现。
处理器50可能是一种集成电路芯片，具有信号的处理能力。在实现过程中，上述方法的各步骤可以通过处理器50中的硬件的集成逻辑电路或者软件形式的指令完成。上述的处理器50可以是通用处理器，包括中央处理器(Central Processing Unit，简称CPU)、网络处理器(Network Processor，简称NP)等；还可以是数字信号处理器(Digital SignalProcessing，简称DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，简称ASIC)、现成可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，简称FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。可以实现或者执行本发明实施例中的公开的各方法、步骤及逻辑框图。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。结合本发明实施例所公开的方法的步骤可以直接体现为硬件译码处理器执行完成，或者用译码处理器中的硬件及软件模块组合执行完成。软件模块可以位于随机存储器，闪存、只读存储器，可编程只读存储器或者电可擦写可编程存储器、寄存器等本领域成熟的存储介质中。该存储介质位于存储器51，处理器50读取存储器51中的信息，结合其硬件完成上述方法的步骤。
实施例四：
本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质上存储有计算机程序，计算机程序被处理器运行时执行上述实施例一中所述方法的步骤。
另外，在本发明实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统、装置和方法，可以通过其它的方式实现。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，又例如，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通信接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
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。
最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本发明的具体实施方式，用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，本发明的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种地表下行太阳辐射通量的估算方法，其特征在于，包括：
获取待检测区域的卫星遥感影像，并基于所述卫星遥感影像确定出目标数据，其中，所述目标数据包括：实际地表反射率数据，实际辐亮度数据和实际地理数据；
基于所述目标数据构建目标查找表，其中，所述目标查找表中包含所述卫星遥感影像中每个像元的实际地理数据；
基于预设查找表集合，对所述目标查找表进行三维线性插值处理，得到处理后的目标查找表，其中，所述预设查找表集合用于表征各种场景下太阳辐射参量与预设参数的不同参数值之间的对应关系，所述太阳辐射参量包括：地表下行太阳辐射通量和辐亮度数据；
基于所述目标数据和处理后的目标查找表，计算所述待检测区域的地表下行太阳辐射通量。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，
所述地理数据包括：太阳天顶角，观测天顶角和相对方位角；
所述预设参数包括：第一预设参数和第二预设参数，其中，所述第一预设参数包括：预设地理参数，气溶胶类型，水蒸气含量和臭氧含量，所述第二预设参数包括：大气能见度或云层光学厚度。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
将所述预设参数的参数值合集输入libRadtran大气辐射传输模型，计算出所述预设参数的参数值合集对应的预设太阳辐射参量；
基于所述预设参数的参数值合集和所述预设太阳辐射参量，构建所述预设查找表集合。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，计算出所述预设参数取值为参数值合集中各个参数值时对应的预设太阳辐射参量，包括：
基于所述预设参数的参数值合集和第一预设公式，计算出所述预设参数的参数值合集对应的预设辐亮度数据，其中，所述第一预设公式为
Figure F_211231104538755_755790001
，
Figure F_211231104539005_005828002
为所述辐亮度数据 ，
Figure F_211231104539239_239806003
为预设太阳天顶角,
Figure F_211231104539449_449525004
，
Figure F_211231104539615_615588005
为预设观测天顶角,
Figure F_211231104539845_845103006
，
Figure F_211231104539999_999403007
为所述相对方位角，
Figure F_211231104540131_131742008
为程辐射，
Figure F_211231104540349_349636009
为地表反射率，
Figure F_211231104540490_490077010
为大气外层的太阳辐射通量，
Figure F_211231104540653_653754011
为太阳照射到地表方向上的大气透过率，
Figure F_211231104540771_771332012
为地表反射到卫星方向上的大气透过率，
Figure F_211231104540865_865060013
为大气的半球反照率；
基于所述预设参数的参数值合集和第二预设公式，计算出述预设参数的参数值合集对应的预设地表下行太阳辐射通量，其中，所述第二预设公式为
Figure F_211231104540977_977253014
，
Figure F_211231104541083_083822015
为地表下行太阳辐射通量，
Figure F_211231104541177_177662016
为没有地表作用下的太阳下行辐射通量。
5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，基于所述预设查找表集合，对所述目标查找表进行三维线性插值处理，得到处理后的目标查找表，包括：
基于所述实际地理数据，确定出所述预设地理参数的参数值集合中目标参数值，其中，所述目标参数值为与所述实际地理数据相邻的预设地理数据；
基于所述目标参数值，构建所述目标查找表；
利用所述目标查找表，对所述实际地理数据进行三维插值处理，得到所述插值处理后的目标查找表。
6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，基于所述目标数据和处理后的目标查找表，计算所述待检测区域的地表下行太阳辐射通量，包括：
基于所述实际地表反射率数据和所述插值处理后的目标查找表，确定出预设波段中每个波段对应的第二预设参数的目标参数值，其中，所述预设波段包括：蓝光波段、绿光波段、红光波段和近红外光波段；
基于所述实际地表反射率数据、所述插值处理后的目标查找表和所述目标参数值，确定出预设波段中每个波段对应的窄波段地表下行太阳辐射通量；
基于所述窄波段地表下行太阳辐射通量和预设关系转换式，计算出预设波段中每个波段对应的宽波段地表下行太阳辐射通量，并将所述宽波段地表下行太阳辐射通量确定为所述待检测区域的地表下行太阳辐射通量，其中，所述预设关系转换式用于表征窄波段地表下行太阳辐射通量和宽波段地表下行太阳辐射通量之间的对应关系。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，基于所述实际地表反射率数据和所述插值处理后的目标查找表，确定出预设波段中每个波段对应的第二预设参数的目标参数值，包括：
基于所述实际地表反射率数据、所述插值处理后的目标查找表和所述第一预设公式，计算出所述第二预设参数的参数合集对应的当前辐亮度数据；
基于所述当前辐亮度数据和所述实际辐亮度数据，确定出每个波段对应的第二预设参数的目标参数值，其中，所述目标参数值为所述参数合集中当前辐亮度数据和实际辐亮度数据之间插值最小时，当前辐亮度数据对应的参数值。
8.一种地表下行太阳辐射通量的估算装置，其特征在于，包括：获取单元，构建单元，插值单元和计算单元，其中，
所述获取单元，用于获取待检测区域的卫星遥感影像，并基于所述卫星遥感影像确定出目标数据，其中，所述目标数据包括：实际地表反射率数据，实际辐亮度数据和实际地理数据；
所述构建单元，用于基于所述目标数据构建目标查找表，其中所述目标查找表中包含所述卫星遥感影像中每个像元的实际地理数据；
所述插值单元，用于基于预设查找表集合，对所述目标查找表进行三维线性插值处理，得到处理后的目标查找表，所述预设查找表集合用于表征各种场景下太阳辐射参量与预设参数的不同参数值之间的对应关系，所述太阳辐射参量包括：地表下行太阳辐射通量和辐亮度数据；
所述计算单元，用于基于所述目标数据和处理后的目标查找表，计算所述待检测区域的地表下行太阳辐射通量。
9.一种电子设备，其特征在于，包括存储器以及处理器，所述存储器用于存储支持处理器执行权利要求1至7任一项所述方法的程序，所述处理器被配置为用于执行所述存储器中存储的程序。
10.一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质上存储有计算机程序，其特征在于，计算机程序被处理器运行时执行上述权利要求1至7任一项所述方法的步骤。
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