城市地區(qū)高分辨率氣溶膠遙感反演研究.pdf

1、大氣氣溶膠在氣候變化和環(huán)境污染中起著至關(guān)重要的作用，尤其是對于當(dāng)前的熱點(diǎn)問題：全球氣候變暖、大氣污染溯源和霧霾監(jiān)測。而城市地區(qū)作為人口聚集區(qū)，其氣候變化與大氣污染狀況受到人們的廣泛關(guān)注，因此，城市地區(qū)的氣溶膠反演是當(dāng)前的一個(gè)研究熱點(diǎn)。但是由于城市地區(qū)地表結(jié)構(gòu)復(fù)雜，暗像元算法及其改進(jìn)算法確定地表反射率的方法并不適合城市地區(qū)。而且當(dāng)前氣溶膠產(chǎn)品的空間分辨率普遍較低，對于城市地區(qū)來說，其氣溶膠空間變化激烈，較低空間分辨率的數(shù)據(jù)并不能滿足氣溶膠

2、反演的需求。針對當(dāng)前城市地區(qū)氣溶膠反演存在的問題，本文對城市地區(qū)高分辨氣溶膠反演方法進(jìn)行了研究，主要研究工作如下：
　　(1)提出了基于分段的反演算法，該算法根據(jù)遙感圖像的特點(diǎn)以及地物的波譜特性，首先選擇受氣溶膠影響較小的波段，然后根據(jù)每個(gè)像元在這些波段的表觀反射率，將它們分割成不同的區(qū)段，再將區(qū)段集合分為基準(zhǔn)和非基準(zhǔn)兩部分。針對基準(zhǔn)部分，利用輻射傳輸方程以及查找表，通過每個(gè)區(qū)段的清潔像元，從而實(shí)現(xiàn)氣溶膠的反演，對于非基準(zhǔn)部分，根

3、據(jù)基準(zhǔn)區(qū)段的結(jié)果以及地物空間上的相關(guān)性，通過將影像劃分為多個(gè)網(wǎng)格，從而實(shí)現(xiàn)氣溶膠的反演。
　　(2)利用高分辨率數(shù)據(jù)LANDSAT-8的OLI(Operational Land Imager)資料，選取北京、徐州等城市地區(qū)，采用基于分段的算法和暗像元算法，對所選地區(qū)的多時(shí)相影像進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)，同時(shí)與地面觀測網(wǎng) AERONET的數(shù)據(jù)進(jìn)行了驗(yàn)證與相關(guān)性分析，并對兩種方法進(jìn)行對比分析。分析表明：在城市地區(qū)，相比于暗像元算法，基于分段的算法具

4、有更好的適用性，且其精度也更高，其中，新算法站點(diǎn)處的結(jié)果絕對誤差的絕對值都小于0.133，而暗像元算法則全部大于0.162。
　　(3)利用 MODIS數(shù)據(jù)，采用新的反演算法對氣溶膠進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)，同時(shí)結(jié)合地面觀測數(shù)據(jù)，對MOD04_3K產(chǎn)品和新方法反演結(jié)果進(jìn)行了驗(yàn)證。通過驗(yàn)證發(fā)現(xiàn)MOD04_3K產(chǎn)品在城市地區(qū)的結(jié)果偏差較大；新算法的結(jié)果相比于氣溶膠產(chǎn)品更為準(zhǔn)確，但是城市地區(qū)缺失較為嚴(yán)重。同時(shí)對兩種結(jié)果進(jìn)行了整體的分析，經(jīng)分析發(fā)現(xiàn)二者