一种探测点位到强对流系统中心距离的计算方法及系统与流程

本发明涉及地理信息的分析计算，尤其涉及一种探测点位到强对流系统中心距离的计算方法及系统。

背景技术：

1、强对流系统通常在局部区域内发生，具有形成和发展迅速的特点。其伴随着暴雨、雷电和大风等灾害天气，可能导致道路、铁路和航空交通的中断，影响日常生活和经济活动，对人类生命和财产安全构成严重威胁。强对流云系统的研究对于天气预报和灾害防范至关重要。在研究强对流云系统时，探讨不同位置到对流中心不同距离的意义具有许多关键作用。首先了解不同位置距离对流中心的影响，有助于精细化预测对流触发过程。这对于预报强对流系统及其引发的灾害天气至关重要。其次，高时空分辨率的天气雷达和静止卫星能够捕捉中小尺度天气过程，如边界层辐合线和新生积云发展。此外，通过静止卫星捕捉的积云快速发展信号进行对流触发研究，有助于理解对流触发过程和后续对流发展强度的指示作用。评估不同位置的对流触发条件，可为精细化临近预报提供指示信息，为多普勒天气雷达的业务布网的布局提供参考意义。总之，不同观测位置到对流中心的距离对研究对流发展有重要意义。

2、目前，基于卫星数据识别强对流系统的方法已有很多。如申请公布号cn116882730a的中国发明公开了一种基于卫星遥感的电力线路强对流天气监测预警方法及系统，方法包括：采用卫星遥感所获得的亮度温度识别和追踪中尺度对流系统的发生和演化过程，具体为：利用中尺度对流系统低亮温的特点，基于每个时刻的亮度温度二维矩阵，首先采用233k的阈值和八连通的方法获得若干连续区域，然后剔除亮温最小值大于228k或面积小于3000km2的区域，最终获得若干个满足条件的区域。该专利根据静止卫星数据的单通道数据中的亮温及面积确定中尺度强对流系统的区域。

3、在确定强对流系统方法的基础上进行对流系统中心位置识别时，通常会选取强对流系统中心的一个位置点作为强对流中心。如申请公布号cn109816684a的中国发明公开了一种基于新一代静止卫星数据的中尺度对流动态追踪方法，对于红外亮温卫星遥感图像，识别出所有潜在的中尺度对流云团，均标注质心和云团面积，进行质心轨迹追踪。该专利将强对流中心的质心作为强对流中心。但是实际上强对流系统中可能包含多个对流单元，在考虑对流系统中不同位置时，计算对流系统中不同探测点位到对流中心距离的算法与许多因素有关，包括对流中心位置的选取、探测点位海拔参数、以及强对流系统的对流强度分布等因素。总之，选取强对流系统中心的一个位置点作为强对流中心的方法不适合计算探测点位到强对流系统中心的距离，其会严重影响基于探测点位到强对流系统中心距离的强对流云系统的预测准确性。

技术实现思路

1、本发明旨在解决难以准确计算探测点位到强对流系统的中心距离的问题。为此，本发明提供一种探测点位到强对流系统中心距离的计算方法及系统，从静止卫星数据中识别出中尺度强对流系统的区域，及其多个潜在的中心像素点，选取距离探测点位最近的潜在的中心像素点作为强对流系统的对流中心来计算距离，准确的计算探测点位到强对流系统中心的距离，有助于提高对强对流云系统的预测能力，从而更好地了解强对流系统的分布和发展规律，提高对强对流系统预报的准确度，保护人类生命和财产安全。

2、本发明提供一种探测点位到强对流系统中心距离的计算方法，采用的技术方案如下：包括：

3、提取并保存静止卫星数据的单通道数据；

4、根据亮度和最长轴长度要求，确定所述单通道数据中的中尺度强对流系统的区域；

5、从所述中尺度强对流系统的区域中查找出最冷亮温像素点；

6、剔除所述最冷亮温像素点中的孤立的像素点，得到潜在的中心像素点；

7、选定探测点位，分别计算所述探测点位到潜在的中心像素点的距离；

8、选取最小的所述距离作为探测点位到强对流系统中心的距离。

9、进一步的，所述单通道数据为中心波长为10.8μm的静止卫星数据，亮度的要求为像素点的亮温小于235k，最长轴长度的要求为主轴长度大于100km。

10、进一步的，根据亮度和最长轴长度要求，确定所述单通道数据中的中尺度强对流系统的区域的过程包括：

11、从所述单通道数据的图像中识别出对流系统区域；

12、按照时间顺序依次查看所述图像中的对流系统区域，将所述对流系统区域中至少一个像素点的亮温满足亮度要求的时刻定义为初始时刻，将所述对流系统区域中所有像素点的亮温都不满足所述亮度要求的时刻定义为消亡时刻；

13、若所述初始时刻和消亡时刻之间任意时刻的所述对流系统区域的主轴长度均满足最长轴长度要求，则所述对流系统区域为中尺度强对流系统的区域。

14、进一步的，利用数值矩阵最小值算法从所述中尺度强对流系统的区域中查找出最冷亮温像素点。

15、进一步的，剔除所述最冷亮温像素点中的孤立的像素点，得到潜在的中心像素点的过程包括：从所述最冷亮温像素点中筛选出至少个连在一起的像素点，作为潜在的中心像素点；

16、的计算公式为：

17、

18、其中，为静止卫星数据的空间分辨率，单位为千米。

19、进一步的，所述探测点位到潜在的中心像素点的距离的计算公式为：

20、

21、其中，表示探测点位到第个潜在的中心像素点的距离，表示地球的半径，表示探测点位相对于海表面的高度，表示探测点位的经度坐标，表示探测点位的纬度坐标，表示第个潜在的中心像素点的经度坐标，表示第个潜在的中心像素点的纬度坐标，，表示潜在的中心像素点的总数。

22、进一步的，根据亮度和最长轴长度要求，确定所述单通道数据中的中尺度强对流系统的区域后，从所述单通道数据中得到多张包含所述中尺度强对流系统的区域的目标图像，分别计算每张所述目标图像的探测点位到强对流系统中心的距离。

23、本发明还提供一种探测点位到强对流系统中心距离的计算系统，采用的技术方案如下：包括：依次连接的数据提取模块、强对流系统识别模块、最冷亮温像素点识别模块和距离计算模块，

24、所述数据提取模块，用于提取并保存静止卫星数据的单通道数据；

25、所述强对流系统识别模块，用于根据亮度和最长轴长度要求，确定所述单通道数据中的中尺度强对流系统的区域；

26、所述最冷亮温像素点识别模块，用于从所述中尺度强对流系统的区域中查找出最冷亮温像素点；

27、所述距离计算模块，用于剔除所述最冷亮温像素点中的孤立的像素点，得到潜在的中心像素点；选定探测点位，分别计算所述探测点位到潜在的中心像素点的距离；选取最小的所述距离作为探测点位到强对流系统中心的距离。

28、本发明实施例中的上述一个或技术方案，至少具有如下技术效果之一：

29、1.本发明根据亮度和最长轴长度，利用静止卫星数据的单通道数据，对中尺度强对流系统区域及其对流中心进行识别，并计算出探测点位到强对流系统中心的距离，可以定量的描述和分析对流系统中心内部的对流发展规律，有助于提高对强对流云系统的预测能力，从而更好地了解强对流系统的分布和发展规律，提高对强对流系统预报的准确度，保护人类生命和财产安全。

30、2.本发明从中尺度强对流系统的区域中查找出最冷亮温像素点，并根据最冷对流核像素区域的特点从最冷亮温像素点中筛选出多个潜在的中心像素点，然后重点考虑流位置区域影像研究中最重要的就近原则，将探测点位到潜在的中心像素点之间的最小距离作为探测点位到强对流系统中心的距离。本发明确保了探测点位到强对流系统中心的距离的计算准确性，有助于提高对强对流云系统的预测能力。

31、本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。