基于環(huán)境一號衛(wèi)星多光譜數(shù)據(jù)的煙霾提取方法研究.pdf

1、煙霾是使空氣混濁、能見度降低，對人體健康造成危害的一種大氣污染現(xiàn)象，它由可燃性物質(zhì)焚燒過程中釋放的有毒氣體和細(xì)微顆粒物組成。本文以近年來南京及其周邊地區(qū)由于露天焚燒秸稈造成的煙霾污染現(xiàn)象為研究對象，以前人大量的研究成果為基礎(chǔ)，總結(jié)了煙霾的形成原因、造成危害、組成成分、物理特性和光學(xué)特性等。以南京市為研究實例，利用環(huán)境一號衛(wèi)星多光譜數(shù)據(jù)，提取出煙霾、霧霾、塵霾等典型霾污染現(xiàn)象的光譜特征，對比不同類型霾之間的光譜差異，分析不同下墊面地物對于

2、煙霾光譜的影響，探尋煙霾光譜的特殊性，進(jìn)而構(gòu)建了針對環(huán)境一號衛(wèi)星多光譜數(shù)據(jù)的煙霾指數(shù)(Smaze Index，SI)。最后，結(jié)合環(huán)保與氣象部門的數(shù)據(jù)，經(jīng)過多次不同時相煙霾污染影像的驗證，表明了該指數(shù)在環(huán)境一號衛(wèi)星影像上能有效、準(zhǔn)確地提取出煙霾的空間分布信息。主要研究結(jié)論如下:
　　(1)基于環(huán)境1號數(shù)據(jù)分析了煙霾、霧霾和塵霾的表觀反射率光譜差異性
　　在多光譜相機的藍(lán)光(0.43～0.52μm)、綠光(0.52～0.60μm

3、)和紅光(0.63～0.69μm)波段，煙霾污染狀況下的表觀反射率最高，而霧霾和塵霾相對較低;而在近紅外(0.76～0.90μm)波段，卻是塵霾最高，煙霾次之，霧霾最低。說明了煙霾顆粒在可見光波段的散射最強，在近紅外波段的吸收較強。塵霾顆粒半徑較大，在近紅外波段的散射能力最強;霧霾顆粒含水量較大，吸收能力最強。分析表明，雖然各種霾都使表觀反射率升高，但是它們的光譜特征還是有所差別的。
　　(2)提出了基于煙霾指數(shù)的煙霾提取方法

4、r>　　基于煙霾的光譜特性，探尋合適的波段組合來突出煙霾信息，研究發(fā)現(xiàn)由于下墊面的不同導(dǎo)致在霾影響下的表觀反射率產(chǎn)生差異。本研究選取了水體、植被和建筑物三種典型地物，下墊面為水體時藍(lán)光波段與綠光波段存在明顯的可分性，將兩個波段的和可區(qū)分煙霾與霧霾、無霾、塵霾;當(dāng)下墊面為植被時，則可僅利用藍(lán)光波段可以很好地區(qū)分煙霾;當(dāng)下墊面為建筑物時，可利用綠光波段與近紅外波段的比值或差值可區(qū)分煙霾與塵霾、無霾，利用藍(lán)光與綠光波段的和則可有效區(qū)分煙霾和霧