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  • 前言
  • 一、矩阵维度统一
  • 二、1.使用步骤
    • 2.使用案例

前言

本文用于记录分享处理CALIPSO和AEOLUS卫星数据的一些问题和解决。

一、矩阵维度统一

AEOLUS有24个高度层而CALIPSO有399个高度层，因此处理起来会有很多不便。所以该函数用于统一AEOLUS和CALIPSO的矩阵维度。
使用工具：MATLAB2022a
数据CALIPSO L2 aerosol profile & Aeolus L2A

二、1.使用步骤

使用前请更改CODA路径和文件根目录并选定经纬度
addpath ‘C:\Program Files\CODA\share\coda\definitions’
root_path_AEOLUS
root_path_CALIPSO
代码如下（示例）：

%%
%本文件用于调整AEOLUS和CALIPSO的矩阵的size以满足下一步需求
function [AEOLUS_altitude,AEOLUS_latitude,AEOLUS_longitude,...CALIPSO_altitude, CALIPSO_latitude,CALIPSO_longitude,...Backscatter_532,Backscatter_1064,Extinction_355,Extinction_532,...Extinction_1064] = resize(file_name_CALIPSO,file_name_AEOLUS)
%清理工作区&&CODA定义path
%clear all;clc; %#ok<*CLALL>
addpath 'C:\Program Files\CODA\share\coda\definitions'%%
%文件信息
%根目录
root_path_AEOLUS=('D:\graduation_paper\graduation papar\data\Aeolus\in_area\');
root_path_CALIPSO=('D:\graduation_paper\graduation papar\data\CALIPSO\');%文件名
% file_name_AEOLUS='AE_OPER_ALD_U_N_2A_20200914T225411022_005412007_011957_0004.DBL';
% file_name_CALIPSO='CAL_LID_L2_05kmAPro-Standard-V4-21.2020-09-14T18-39-46ZD.hdf';file_path_AEOLUS=[root_path_AEOLUS,file_name_AEOLUS];
file_path_CALIPSO=[root_path_CALIPSO,file_name_CALIPSO];
%筛选范围
LonLim=[-150,-80];
LatLim=[20,60];clear root_path_AEOLUS root_path_CALIPSO file_name_AEOLUS file_name_CALIPSO;%%
%打开AEOLUS的消光系数和经纬度
CODA_FILE_ID = coda_open(file_path_AEOLUS);
extinction_355_Origin=coda_fetch(CODA_FILE_ID,'sca_optical_properties',-1, ...'sca_optical_properties',-1,'extinction');longitude_AEOLUS_Origin=coda_fetch(CODA_FILE_ID,'sca_optical_properties',-1, ...'geolocation_middle_bins',-1,'longitude');latitude_AEOLUS_Origin=coda_fetch(CODA_FILE_ID,'sca_optical_properties',-1, ...'geolocation_middle_bins',-1,'latitude');altitude_AEOLUS_Origin=coda_fetch(CODA_FILE_ID,'sca_optical_properties',-1, ...'geolocation_middle_bins',-1,'altitude');%取AEOLUS经纬度的
AEOLUS_longitude=zeros(size(longitude_AEOLUS_Origin));
AEOLUS_latitude=zeros(size(latitude_AEOLUS_Origin));
for i=1:length(AEOLUS_latitude)temp=0;count=0;temp_Lon=cell2mat(longitude_AEOLUS_Origin(i));%先计算经度平均值for j=1:length(temp_Lon)if (temp_Lon(j)~=(-1.000000000000000e-06))temp=temp+temp_Lon(j);count=count+1;endendAEOLUS_longitude(i)=temp/count;temp=0;count=0;temp_Lat=cell2mat(latitude_AEOLUS_Origin(i));%后计算纬度平均值for j=1:length(temp_Lat)if (temp_Lat(j)~=(-1.000000000000000e-06))temp=temp+temp_Lat(j);count=count+1;endendAEOLUS_latitude(i)=temp/count;end%高度矩阵
AEOLUS_altitude=cell2mat(altitude_AEOLUS_Origin);
AEOLUS_altitude=reshape(AEOLUS_altitude,[24,length(altitude_AEOLUS_Origin)]);
AEOLUS_altitude=(AEOLUS_altitude');
AEOLUS_altitude(AEOLUS_altitude==-1)=NaN;
AEOLUS_altitude=AEOLUS_altitude./1000;
clear altitude_AEOLUS_Origin;%矫正AEOLUS的经度计算方法(if>180 do-360)for i=1:length(AEOLUS_longitude)if(AEOLUS_longitude(i)>180.0)AEOLUS_longitude(i)= AEOLUS_longitude(i)-360.0;endendclear longitude_AEOLUS_Origin latitude_AEOLUS_Origin
clear temp count temp_Lat temp_Lon i j CODA_FILE_ID;%整理AEOLUS消光系数
Extinction_355=cell2mat(extinction_355_Origin);
Extinction_355=reshape(Extinction_355,[24,length(extinction_355_Origin)]);
Extinction_355=Extinction_355';
clear extinction_355_Origin;%%
%打开CALIPSO经纬度并计算平均值
CALIPSO_longitude=hdfread(file_path_CALIPSO,'Longitude');
CALIPSO_longitude=(CALIPSO_longitude(:,1)+CALIPSO_longitude(:,2)+CALIPSO_longitude(:,3))/3;
CALIPSO_latitude=hdfread(file_path_CALIPSO,'Latitude');
CALIPSO_latitude=(CALIPSO_latitude(:,1)+CALIPSO_latitude(:,2)+CALIPSO_latitude(:,3))/3;%高度-0.5-20.2 60m/bin 20.2-30.1 180m/bin
Fixed_CALIPSO_altitude=-0.5:0.06:20.2;Fixed_CALIPSO_altitude(1)=[];
temp=20.2:0.18:30.1;temp(56)=[];temp(1)=[];Fixed_CALIPSO_altitude=[Fixed_CALIPSO_altitude,temp];clear temp;
Fixed_CALIPSO_altitude(:,:)=Fixed_CALIPSO_altitude(:,end:-1:1);%读取后向散射系数消光系数
Backscatter_532=hdfread(file_path_CALIPSO,'Total_Backscatter_Coefficient_532');
Extinction_532=hdfread(file_path_CALIPSO,'Extinction_Coefficient_532');
Backscatter_1064=hdfread(file_path_CALIPSO,'Backscatter_Coefficient_1064');
Extinction_1064=hdfread(file_path_CALIPSO,'Extinction_Coefficient_1064');%读取完毕清理工作区
clear file_path_CALIPSO file_path_AEOLUS%%筛选经纬度，CALIPSO适当放宽半个经纬度防止算法溢出%筛选AEOLUS经纬度在研究区域的坐标点
Origin_Length=length(AEOLUS_longitude);
for i=1:Origin_Lengthj=Origin_Length-i+1;if(AEOLUS_longitude(j)<LonLim(1)||AEOLUS_longitude(j)>LonLim(2)|| ...AEOLUS_latitude(j)<LatLim(1)||AEOLUS_latitude(j)>LatLim(2))AEOLUS_longitude(j) =[];AEOLUS_latitude(j)  =[];AEOLUS_altitude(j,:)=[];Extinction_355(j,:) =[];end
end%筛选CALIPSO经纬度在研究区域的坐标点
Origin_Length=length(CALIPSO_longitude);
for i=1:Origin_Lengthj=Origin_Length-i+1;if(CALIPSO_longitude(j)<(LonLim(1)-0.3)||CALIPSO_longitude(j)>(LonLim(2)+0.3)|| ...CALIPSO_latitude(j)<(LatLim(1)-0.3)||CALIPSO_latitude(j)>(LatLim(2)+0.3))CALIPSO_longitude(j)=[];CALIPSO_latitude(j) =[];Backscatter_532(j,:)  =[];Extinction_532(j,:)   =[];Backscatter_1064(j,:) =[];Extinction_1064(j,:)  =[];end
endclear i j Origin_Length;%%
% 将CALIPSO的轨迹投影到AEOLUS的轨迹上
Fixed_CALIPSO_latitude=zeros([length(AEOLUS_latitude) , 1]);
Fixed_CALIPSO_longitude=zeros([length(AEOLUS_latitude) , 1]);
Fixed_Backscatter_1064=zeros([length(AEOLUS_latitude) , width(Backscatter_1064)]);
Fixed_Backscatter_532=zeros([length(AEOLUS_latitude) , width(Backscatter_1064)]);
Fixed_Extinction_1064=zeros([length(AEOLUS_latitude) , width(Backscatter_1064)]);
Fixed_Extinction_532=zeros([length(AEOLUS_latitude) , width(Backscatter_1064)]);%记录该点离哪个点最近
Belong_flag=zeros(size(CALIPSO_latitude));
for i=1:length(CALIPSO_latitude)min_gap=1000;min_flag=0;for j=1:length(AEOLUS_latitude)temp_dif=abs(AEOLUS_latitude(j)-CALIPSO_latitude(i))...+abs(AEOLUS_longitude(j)-CALIPSO_longitude(i));if(temp_dif<min_gap)min_gap=temp_dif;min_flag=j;endendBelong_flag(i)=min_flag;
end
clear min_flag temp_dif min_gap ;%按照AEOLUS的
Belong_count=zeros(size(AEOLUS_latitude));
for i=1:length(AEOLUS_latitude)%从属于AEOLUS第一个点temp_Lon=zeros(size(CALIPSO_longitude));temp_Lat=zeros(size(CALIPSO_latitude));temp_B532=zeros(size(Backscatter_532));temp_B1064=zeros(size(Backscatter_1064));temp_E532=zeros(size(Extinction_532));temp_E1064=zeros(size(Extinction_1064));for j=1:length(Belong_flag)if(Belong_flag(j)==i)%如果第j个CALIPSO确实从属第i个AEOLUSBelong_count(i)=Belong_count(i)+1;%AEOLUS的从属点加1temp_Lon(j)=CALIPSO_longitude(j);temp_Lat(j)=CALIPSO_latitude(j);temp_B532(j,:)=Backscatter_532(j,:);temp_B1064(j,:)=Backscatter_1064(j,:);temp_E532(j,:)=Extinction_532(j,:);temp_E1064(j,:)=Extinction_1064(j,:);endend%根据temp的内容计算平均值if(Belong_count(i)==0)continue;else%阅历temp根据有效值数量分别计算各参数temp_count=0;temp_total_lon=0;temp_total_lat=0;for j=1:length(temp_Lon)if(temp_Lat(j)~=0&&temp_Lon(j)~=0)temp_count=temp_count+1;temp_total_lon=temp_total_lon+temp_Lon(j);temp_total_lat=temp_total_lat+temp_Lat(j);endend%检查属于AEOLUS(i)的点是否计算有误，无误则计算每个剖面的Backscatter和Extinctionif(Belong_count(i)~=temp_count)disp('wrong with the temp');pause;else%1完成经纬度的resizeFixed_CALIPSO_latitude(i)=temp_total_lat/temp_count;Fixed_CALIPSO_longitude(i)=temp_total_lon/temp_count;clear temp_total_lon temp_total_lat;%开始计算从属于第i个AEOLUS的 Backscatter和Extinction%2B532for j=1:width(temp_B532) %j代表高度层,399个temp_count=0;temp_total=0;for k=1: length(temp_B532)%k代表行,即哪个CALIPSO点if(temp_B532(k,j)~=0.0&&temp_B532(k,j)~=-9999)temp_count=temp_count+1;temp_total=temp_total+temp_B532(k,j);endend%temp_count=0时代表该层属于AEOLUS(I)无有效数据,将被置为NaNFixed_Backscatter_532(i,j)=temp_total/temp_count;end%3B1064for j=1:width(temp_B1064) %j代表高度层,399个temp_count=0;temp_total=0;for k=1: length(temp_B1064)%k代表行,即哪个CALIPSO点if(temp_B1064(k,j)~=0.0&&temp_B1064(k,j)~=-9999)temp_count=temp_count+1;temp_total=temp_total+temp_B1064(k,j);endend%temp_count=0时代表该层属于AEOLUS(I)无有效数据,将被置为NaNFixed_Backscatter_1064(i,j)=temp_total/temp_count;end%4 E532for j=1:width(temp_E532) %j代表高度层,399个temp_count=0;temp_total=0;for k=1: length(temp_E532)%k代表行,即哪个CALIPSO点if(temp_E532(k,j)~=0.0&&temp_E532(k,j)~=-9999)temp_count=temp_count+1;temp_total=temp_total+temp_E532(k,j);endend%temp_count=0时代表该层属于AEOLUS(I)无有效数据,将被置为NaNFixed_Extinction_532(i,j)=temp_total/temp_count;end%5 E1064for j=1:width(temp_E1064) %j代表高度层,399个temp_count=0;temp_total=0;for k=1: length(temp_E1064)%k代表行,即哪个CALIPSO点if(temp_E1064(k,j)~=0.0&&temp_E1064(k,j)~=-9999)temp_count=temp_count+1;temp_total=temp_total+temp_E1064(k,j);endend%temp_count=0时代表该层属于AEOLUS(I)无有效数据,将被置为NaNFixed_Extinction_1064(i,j)=temp_total/temp_count;endendendend%删除没有匹配点的AEOLUS同步删除空CALIPSO
Origin_Length=length(Belong_count);
for i=1:Origin_Lengthj=Origin_Length-i+1;if(Belong_count(j)==0)%没有匹配的CALIPSOFixed_CALIPSO_latitude(j)  =[];Fixed_CALIPSO_longitude(j) =[];AEOLUS_longitude(j)        =[];AEOLUS_latitude(j)         =[];AEOLUS_altitude(j,:)=[];Fixed_Backscatter_1064(j,:)=[];Fixed_Backscatter_532(j,:) =[];Fixed_Extinction_1064(j,:) =[];Fixed_Extinction_532(j,:)  =[];Extinction_355(j,:)        =[];end
end
clear temp_B532 temp_B1064 temp_E532 temp_E1064 temp_Lat temp_Lon ;
clear temp_total temp_count Origin_Length i j k  Extinction_1064 Extinction_532;
clear  Backscatter_1064 Backscatter_532 CALIPSO_latitude CALIPSO_longitude;
clear Belong_count Belong_flag;%无效值记为NaNExtinction_355(Extinction_355==-1000000)=NaN;
Extinction_355(Extinction_355==0)=NaN;%最后结果
CALIPSO_latitude=Fixed_CALIPSO_latitude;
CALIPSO_longitude=Fixed_CALIPSO_longitude;
CALIPSO_altitude=zeros(1,24);
Backscatter_1064=zeros(length(AEOLUS_latitude),24);
Backscatter_532=zeros(length(AEOLUS_latitude),24);
Extinction_1064=zeros(length(AEOLUS_latitude),24);
Extinction_532=zeros(length(AEOLUS_latitude),24);%CALIPSO的高度层同化
%7*2 8*5 21*5 20*12
%i代表每个合成后的footprint
%j代表每个高度层for j=1:24  %7*2%1 altitude 均有效Floor_high=15;temp_count=0;temp_total=0;%k具体参与合成的原高度层for k=(j-1)*Floor_high+40 :(j-1)*Floor_high+Floor_high+39temp_count=temp_count+1;temp_total=temp_total+Fixed_CALIPSO_altitude(k);endCALIPSO_altitude(j)=temp_total/temp_count;for i=1:length(AEOLUS_latitude)%2 Backscatter_532temp_count=0;temp_total=0;for k=(j-1)*Floor_high+1 :(j-1)*Floor_high+Floor_highif(~isnan(Fixed_Backscatter_532(i,k)))temp_count=temp_count+1;temp_total=temp_total+Fixed_Backscatter_532(i,k);endendBackscatter_532(i,j)=temp_total/temp_count;%3 Backscatter_1064temp_count=0;temp_total=0;for k=(j-1)*Floor_high+1 :(j-1)*Floor_high+Floor_highif(~isnan(Fixed_Backscatter_1064(i,k)))temp_count=temp_count+1;temp_total=temp_total+Fixed_Backscatter_1064(i,k);endendBackscatter_1064(i,j)=temp_total/temp_count;%4 Extinction_532temp_count=0;temp_total=0;for k=(j-1)*Floor_high+1 :(j-1)*Floor_high+Floor_highif(~isnan(Fixed_Extinction_532(i,k)))temp_count=temp_count+1;temp_total=temp_total+Fixed_Extinction_532(i,k);endendExtinction_532(i,j)=temp_total/temp_count;%5 Extinction_1064temp_count=0;temp_total=0;for k=(j-1)*Floor_high+1 :(j-1)*Floor_high+Floor_highif(~isnan(Fixed_Extinction_1064(i,k)))temp_count=temp_count+1;temp_total=temp_total+Fixed_Extinction_1064(i,k);endendExtinction_1064(i,j)=temp_total/temp_count;endend%
clear Fixed_Extinction_1064 Fixed_Extinction_532 Fixed_Backscatter_1064 Fixed_Backscatter_532;
clear Fixed_CALIPSO_latitude Fixed_CALIPSO_longitude i j k Floor_high temp_total temp_count;end

2.使用案例

代码如下（示例）：

file_name_AEOLUS='AE_OPER_ALD_U_N_2A_20200914T225411022_005412007_011957_0004.DBL';
file_name_CALIPSO='CAL_LID_L2_05kmAPro-Standard-V4-21.2020-09-14T18-39-46ZD.hdf';
file_path_CALIPSO=[root_path_CALIPSO,file_name_CALIPSO];
[AEOLUS_altitude,AEOLUS_latitude,AEOLUS_longitude,...CALIPSO_altitude, CALIPSO_latitude,CALIPSO_longitude,...Backscatter_532,Backscatter_1064,Extinction_355,Extinction_532,...Extinction_1064] = resize(file_name_CALIPSO,file_name_AEOLUS);

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