一种高精度二氧化碳浓度反演方法

1.本发明涉及气象预测技术领域，尤其涉及一种高精度二氧化碳浓度反演方法。


背景技术：

2.温室气体浓度的变化对于预测未来气候变化至关重要，因此全球二氧化碳浓度的时空变化一直是研究的热点和难点。现有技术通过卫星数据传输至地面数据接收系统，经产品生成系统对数据的处理，生成二氧化碳反演产品，从而实现对二氧化碳浓度的实时监测。在反演过程中需要模拟辐射传输的物理过程，全面考虑水汽、温度、云等大气和地表参数的影响因素，通常非常复杂。高光谱反演数据量大，利用物理迭代算法完成二氧化碳浓度的反演时间长、精度低，因此传统的反演方法很难满足实时的业务化运行需求，存在改进空间。


技术实现要素：

3.本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供一种高精度二氧化碳浓度反演方法。
4.本发明通过以下技术方案来实现上述目的：
5.本发明高精度二氧化碳浓度反演方法包括以下步骤：
6.s1：获得来自温室气体探测仪的数据，解析调度参数，读取二氧化碳数据文件，并根据观测时间自动匹配与之对应的云检测数据，并筛选出可用于反演二氧化碳浓度的像元；
7.s2：解析二氧化碳数据，并读取每个像元的海陆掩码标识，筛选不同地表类型的像元数据进行反演；
8.s3：读取可用来反演二氧化碳浓度的总像元数，将筛选出来的可用来反演二氧化碳浓度的像元平均分配给多个计算节点进行反演；
9.s4：单个计算节点利用多进程并行技术启动若干子进程同时进行二氧化碳浓度的反演，并将反演结果写入内存数据库；
10.s5：读取内存数据库中反演结果，生成二氧化碳反演产品文件。
11.进一步，所述步骤s4包括以下步骤：
12.s41：经过多种并行处理策略的测试筛选，选用多进程并行的方式，父进程创建若干子进程，每个子进程针对分配到的反演像元进行反演；
13.s42：子进程读取相应的光谱定标数据、定位数据和预报场数据，调用物理迭代反演算法库，完成二氧化碳浓度反演；
14.s43：采用内存数据库进行反演结果的读写，完成单个像元的二氧化碳反演时，将结果存入内存数据库；
15.s44：子进程完成二氧化碳浓度反演时，父进程收回子进程，子进程完成反演任务。
16.优选的，所述步骤s5中读取内存数据库中反演结果，生成二氧化碳反演产品文件
后删除内存数据库中二氧化碳反演结果。
17.本发明的有益效果在于：
18.本发明是一种高精度二氧化碳浓度反演方法，与现有技术相比，本发明能够提高二氧化碳反演精度，满足了实时业务化运行需求。在保证反演进度的前提下能够有效提高二氧化碳浓度反演精度，从而能够获得基于跨节点多进程并行计算技术的高性能二氧化碳浓度反演优化处理系统，具有推广应用的价值。
具体实施方式
19.下面对本发明作进一步说明：
20.本发明高精度二氧化碳浓度反演方法包括以下步骤：
21.s1：获得来自温室气体探测仪的数据，解析调度参数，读取二氧化碳数据文件，并根据观测时间自动匹配与之对应的云检测数据，并筛选出可用于反演二氧化碳浓度的像元；
22.s2：解析二氧化碳数据，并读取每个像元的海陆掩码标识，筛选不同地表类型的像元数据进行反演；
23.s3：读取可用来反演二氧化碳浓度的总像元数，将筛选出来的可用来反演二氧化碳浓度的像元平均分配给多个计算节点进行反演；
24.s4：单个计算节点利用多进程并行技术启动若干子进程同时进行二氧化碳浓度的反演，并将反演结果写入内存数据库；
25.s5：读取内存数据库中反演结果，生成二氧化碳反演产品文件。
26.进一步，所述步骤s4包括以下步骤：
27.s41：经过多种并行处理策略的测试筛选，选用多进程并行的方式，父进程创建若干子进程，每个子进程针对分配到的反演像元进行反演；
28.s42：子进程读取相应的光谱定标数据、定位数据和预报场数据，调用物理迭代反演算法库，完成二氧化碳浓度反演；
29.s43：采用内存数据库进行反演结果的读写，完成单个像元的二氧化碳反演时，将结果存入内存数据库；
30.s44：子进程完成二氧化碳浓度反演时，父进程收回子进程，子进程完成反演任务。
31.优选的，所述步骤s5中读取内存数据库中反演结果，生成二氧化碳反演产品文件后删除内存数据库中二氧化碳反演结果。
32.本发明获取来自温室气体探测仪的数据，对读取二氧化碳数据进行筛选处理，获得筛选后的悬浮物浓度反演模型；其中，反演二氧化碳浓度的像元与温室气体探测仪的数据一一对应，每个反演二氧化碳浓度的像元基于对应的温室气体探测仪数据确定，使得基于该温室气体探测仪数据生成的二氧化碳浓度反演数据可以用于确定长时序的二氧化碳浓度时空分布数据；同时，由于多颗卫星的温室气体探测仪数据类型不同，不同的温室气体探测仪数据类型会导致二氧化碳浓度反演结果不具有可比性，导致对二氧化碳浓度变化的趋势判断产生误差，本发明通过单个计算节点利用多进程并行技术启动若干子进程同时进行二氧化碳浓度的反演，，解决了误差问题，保障了二氧化碳反演的精度。
33.以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征及本发明的优点。本行业的技术
人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。


技术特征：
1.一种高精度二氧化碳浓度反演方法，其特征在于：包括以下步骤：s1：获得来自温室气体探测仪的数据，解析调度参数，读取二氧化碳数据文件，并根据观测时间自动匹配与之对应的云检测数据，并筛选出可用于反演二氧化碳浓度的像元；s2：解析二氧化碳数据，并读取每个像元的海陆掩码标识，筛选不同地表类型的像元数据进行反演；s3：读取可用来反演二氧化碳浓度的总像元数，将筛选出来的可用来反演二氧化碳浓度的像元平均分配给多个计算节点进行反演；s4：单个计算节点利用多进程并行技术启动若干子进程同时进行二氧化碳浓度的反演，并将反演结果写入内存数据库；s5：读取内存数据库中反演结果，生成二氧化碳反演产品文件。2.根据权利要求1所述的高精度二氧化碳浓度反演方法，其特征在于：所述步骤s4包括以下步骤：s41：经过多种并行处理策略的测试筛选，选用多进程并行的方式，父进程创建若干子进程，每个子进程针对分配到的反演像元进行反演；s42：子进程读取相应的光谱定标数据、定位数据和预报场数据，调用物理迭代反演算法库，完成二氧化碳浓度反演；s43：采用内存数据库进行反演结果的读写，完成单个像元的二氧化碳反演时，将结果存入内存数据库；s44：子进程完成二氧化碳浓度反演时，父进程收回子进程，子进程完成反演任务。3.根据权利要求1所述的高精度二氧化碳浓度反演方法，其特征在于：所述步骤s5中读取内存数据库中反演结果，生成二氧化碳反演产品文件后删除内存数据库中二氧化碳反演结果。

技术总结
本发明公开了一种高精度二氧化碳浓度反演方法，通过获得来自温室气体探测仪的数据，解析调度参数，筛选出可用于反演二氧化碳浓度的像元；解析二氧化碳数据，筛选不同地表类型的像元数据进行反演，将筛选出来的可用来反演二氧化碳浓度的像元平均分配给多个计算节点进行反演；单个计算节点利用多进程并行技术启动若干子进程同时进行二氧化碳浓度的反演，并将反演结果写入内存数据库；读取内存数据库中反演结果，生成二氧化碳反演产品文件。本发明能够提高二氧化碳反演精度，满足了实时业务化运行需求。在保证反演进度的前提下能够有效提高二氧化碳浓度反演精度，从而能够获得基于跨节点多进程并行计算技术的高性能二氧化碳浓度反演优化处理系统。度反演优化处理系统。


技术研发人员：栗彦芬
受保护的技术使用者：郑州航空工业管理学院
技术研发日：2022.02.22
技术公布日：2022/6/1