DB63∕T 2051-2022 高原遥感滤云雪盖产品算法技术规范

ICS07.060

CCSA47

63

青海省地方标准

DB63/T2051—2022

高原遥感滤云雪盖产品算法技术规范

2022-09-09发布2022-10-10实施

青海省市场监督管理局发布

DB63/T2051—2022

目次

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

1范围................................................................................................................................................................1

2规范性引用文件............................................................................................................................................1

3术语和定义....................................................................................................................................................1

4高原遥感滤云雪盖产品算法技术流程........................................................................................................2

5高原遥感滤云雪盖产品提取方法................................................................................................................2

稳定性积雪和无雪陆地识别.................................................................................................................2

静止气象卫星多时次合成.....................................................................................................................3

高程辅助滤云.........................................................................................................................................3

临近像元滤云.........................................................................................................................................3

地面站网辅助滤云.................................................................................................................................3

微波融合滤云.........................................................................................................................................3

附录A（资料性）Himawari-8/AHI可见光和红外扫描辐射计通道参数..................................................4

附录B（资料性）FY4A/AGRI多通道扫描成像辐射计通道参数.............................................................5

附录C（资料性）EOS/MODIS中分辨率成像光谱仪通道参数................................................................6

附录D（资料性）临近时间、临近空间积雪覆盖校正示意图..................................................................8

附录E（资料性）国家气象站积雪观测代表性...........................................................................................9

参考文献............................................................................................................................................................10

I

DB63/T2051—2022

前言

本文件按照GB/T1.1—2020《标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定

起草。

本文件由青海省气象局提出并归口。

本文件起草单位：青海省气象科学研究所、青海省气象服务中心。

本文件主要起草人：肖建设、曹晓云、史飞飞、乔斌、李素雲、赵彤、雷春苗、刘致远、张睿、申

红艳、陈奇。

本文件由青海省气象局监督实施。

II

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高原遥感滤云雪盖产品算法技术规范

1范围

本文件规定了高原遥感滤云雪盖产品算法的术语和定义、技术流程和提取方法的内容。

本文件适用于气象、环保、水利、国土等部门开展青藏高原地区积雪覆盖范围的遥感监测、评估、

科研和服务等相关工作。

2规范性引用文件

本文件没有规范性引用文件。

3术语和定义

下列术语和定义适用于本文件。

积雪

覆盖在陆地和冰表面的雪层。

遥感数据预处理

遥感数据预处理主要包括辐射定标、大气校正、几何校正、正射校正等。

静止气象卫星

在赤道上空约35800km的地球同步轨道上工作的气象卫星，与地球自转同步，相对地球静止，可以

观测地球表面三分之一的固定区域，对同一目标地区进行持续不断的气象观测。

极轨气象卫星

也叫太阳同步轨道气象卫星，卫星轨道高度为800km～1600km，南北向绕地球运转，沿飞行轨道

对地球开展观测。与太阳同步，每天在固定的时间（地方时）经过每个地点的上空，通常中低纬度区域

每日过境2次。

NDSI

归一化差分积雪指数（NDSI,NormalizedDifferenceSnowIndex），定义为：

푉퐼푆−푁퐼푅

푁퐷푆퐼=······································································(1)

푉퐼푆+푁퐼푅

式中：

푉퐼푆——0.55m～0.57m可见光波段的反射率；

푁퐼푅——1.62m～1.65m短波红外波段的反射率。

[来源：DB63/T1565-2017,3.7]

滤云算法

1

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基于多源卫星遥感资料和地面观测数据，采用稳定性积雪和无雪陆地识别、静止卫星多时次合成、

高程辅助、临近像元、地面综合站网和被动微波数据融合滤云等技术的去云算法。

雪盖产品

经处理后生成的能反映积雪分布范围的有关图像和信息。

4高原遥感滤云雪盖产品算法技术流程

高原遥感滤云雪盖产品算法技术流程见图1，以静止气象卫星H8(Himawari-8)、FY-4A，极轨卫星

MODIS(Moderate-resolutionImagingSpectroradiometer)为主要遥感数据源（其通道参数信息见附录A-附

录C），将预处理后的卫星遥感数据采用归一化差分积雪指数NDSI进行云雪判识后，通过稳定性积雪和

无雪陆地识别、静止卫星多时次合成、高程辅助法、临近像元法、地面站网辅助法和被动微波数据融合

法逐步滤云过程得到无云雪盖产品。

预预处处理理后后的的卫卫星星遥遥感感数数据据

积积雪雪、、云云判判识识条条件件

云云积积雪雪

稳定性积雪和无雪陆地识别静静

止止

气气

静止卫星多时次合成

象象

卫卫

高程辅助滤云星星

临近像元滤云

地面综合站网滤云

被动微波数据融合滤云

无云雪盖产品

图1高原遥感滤云雪盖产品算法技术流程

5高原遥感滤云雪盖产品提取方法

稳定性积雪和无雪陆地识别

稳定性积雪和无雪陆地识别判识条件如下：

a)海拔>5600m的云像素全部为“常年积雪”或年度最小冰川覆盖，判识为冰川或永久性积雪；

b)海拔在3000m～5600m的云像素符合云天数+积雪天数>总天数×90%，则判识为积雪；

c)若云像素同时满足以下条件时，则判识为无雪陆地。

1)云天数+无雪陆地天数=总天数；

2)云天数<总天数×20%。

2

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用上述条件得到多年稳定性积雪和无雪陆地分布信息，应用该信息订正对应位置的云像素，则将对

应位置像素赋值为稳定性积雪或无雪陆地。

静止气象卫星多时次合成

针对高时间分辨率静止气象卫星数据，将一日内多个时次积雪判识后的二值栅格图像采用临近时

间方法叠加分析，对每个像素取多幅积雪判识结果中的最大值，临近时间积雪覆盖校正示意图见附录D

图D.1，通过多时次合成一幅具有最大积雪覆盖范围的影像，合成优先级顺序定为:积雪＞湖冰＞湖泊＞

陆地，其它则赋值为云，公式如下：

()()()()

푆푋,푌=Max(푆푡1푋,푌,푆푡2푋,푌,⋯,푆푡푛푋,푌)···········································(2)

式中：

푋,푌——像元푆所在的行号和列号；

푡1,푡2,…,푡푛——每日接收到静止气象卫星数据的不同时刻，推荐使用北京时10:00-14:00；

푆(푋,푌)——中心像素值。

高程辅助滤云

利用云像素周围信息及数字高程数据，采用高程辅助方法，以积雪像素为中心，若与其相邻的八个

像元中有云，且云像素高程大于中心积雪高程，则将云像素赋值为积雪，公式如下：

푆(푋+퐼,푌+퐽,푡)=1,if(푆(푋,푌,푡)=1and퐻(푋+퐼,푌+퐽)>퐻(푋,푌)),퐼,퐽=±1·····························(3)

式中：

푋,푌——像元푆所在的行号和列号；

푡——每日接收到静止气象卫星数据的不同时刻，推荐使用北京时10:00-14:00；

푆(푋,푌)——中心像素值；

푆(푋+퐼,푌+퐽)——相邻像素值；

퐻(푋,푌)——中心高程值；

퐻(푋+퐼,푌+퐽)——相邻高程值。

临近像元滤云

对上一步的滤云产品，以云像素为中心，采用临近像元滤云方法，若与云像素相邻最近的八个像元

中，至少五个为积雪，则将中心云像素判识为积雪；若至少五个为无雪陆地，则该云像素赋值为无雪陆

地，临近空间积雪覆盖校正示意图见附录D图D.2。

地面站网辅助滤云

根据国家气象站网雪深观测数据，对卫星遥感云像素开展订正，若代表性较好的地面气象站观测得

到的雪深大于0，则对应卫星遥感云像素判识为积雪，否则判识为无雪陆地，国家气象站积雪观测代表

性见附录E。

微波融合滤云

根据被动微波数据不受云影响的特性，对光学观测积雪中受云影响的像素针对上述步骤处理后仍

存在云的干扰，则结合当日的被动微波雪深数据，若被动微波雪深数据对应点雪水当量大于0，则判识

为积雪，否则判识为无雪陆地。

3

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A

A

附录A

（资料性）

Himawari-8/AHI可见光和红外扫描辐射计通道参数

表A.1给出了Himawari-8/AHI可见光和红外扫描辐射计通道参数信息。

表A.1Himawari-8/AHI可见光和红外扫描辐射计通道参数表

通道号光谱属性中心波长(μm)空间分辨率(km)主要用途

1可见光0.461海洋水色、浮游植物、

20.511大气环境等

3VIS0.640.5陆地、云等

4近红外0.861海洋水色、浮游植物等

51.602陆地、云、积雪

6NIR2.302云

73.902地球表面和云顶温度

86.202卷云和水汽

97.02

海洋水色、浮游植物等

107.32

红外

118.592

大气水汽

129.62

IR

1310.402

1411.202地球表面、云顶温度

1512.362

1613.302云顶高度

4

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B

B

附录B

（资料性）

FY4A/AGRI多通道扫描成像辐射计通道参数

表B.1给出了FY4A/AGRI多通道扫描成像辐射计通道参数信息。

表B.1FY4A/AGRI多通道扫描成像辐射计通道参数表

通道号光谱属性中心波长(μm)空间分辨率(km)主要用途

1可见光0.471植被

植被、雾、云、恒星观

20.650.5

VIS测

30.8251植被，水面上空气溶胶

41.3752卷云

近红外

低云和雪识别、水云和

51.612

冰云识别

NIR

卷云、气溶胶、恒星观

62.2252~4

测

73.752~4火情

83.754水汽、雾

9红外6.254高层水汽

107.14中层水汽

11IR8.54云、总水汽

1210.84地表温度

1312.004地表温度

5

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C

C

附录C

（资料性）

EOS/MODIS中分辨率成像光谱仪通道参数

表C.1给出了EOS/MODIS中分辨率成像光谱仪通道参数信息。

表C.1EOS/MODIS中分辨率成像光谱仪通道参数表

通道号光谱属性中心波长(μm)空间分辨率(km)主要用途

10.6450.25植被叶绿素吸收

20.85850.25云和植被覆盖变换

可见光VIS

30.4690.5土壤植被差异

40.5550.5绿色植被

5近红外NIR1.240.5叶面/树冠差异

61.640.5雪/云差异

短波红外SIR

72.131.0陆地和云的性质

80.41251.0叶绿素

90.4431.0叶绿素

100.4881.0叶绿素

110.5311.0叶绿素

可见光VIS

120.5511.0沉淀物

130.6671.0沉淀物，大气层

140.6781.0叶绿素荧光

150.7481.0气溶胶性质

160.86951.0气溶胶/大气层性质

170.9051.0云/大气层性质

近红外NIR

180.9361.0云/大气层性质

190.941.0云/大气层性质

203.751.0洋面温度

213.9591.0森林火灾/火山

223.9591.0云/地表温度

中红外MIR

234.051.0云/地表温度

244.46551.0对流层温度/云片

254.51551.0对流层温度/云片

26短波红外SIR1.3751.0红外云探测

276.7151.0对流层中层湿度

中红外MIR

287.3251.0对流层中层湿度

298.551.0表面温度

309.731.0臭氧总量

远红外FIR

3111.031.0云/表面温度

3212.021.0云高和表面温度

6

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表C.1EOS/MODIS中分辨率成像光谱仪通道参数表（续）

通道号光谱属性中心波长(μm)空间分辨率(km)主要用途

3313.3351.0云高和云片

3413.6351.0云高和云片

远红外FIR

3513.9351.0云高和云片

3616.2351.0云高和云片

7

DB63/T2051—2022

D

D

附录D

（资料性）

临近时间、临近空间积雪覆盖校正示意图

邻近时间积雪覆盖校正示意图见图D.1。

无雪雪无雪云无雪雪

雪无雪雪无雪雪无雪

前一时次后一时次当天（校正后）

图D.1邻近时间积雪覆盖校正示意图

邻近空间积雪覆盖校正示意图见图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

图D.2邻近空间积雪覆盖校正示意图

8

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E

E

附录E

（资料性）

国家气象站积雪观测代表性

国家气象站积雪观测代表性见图E