基于环境一号卫星的气溶胶光学厚度反演研究

论文摘要

气溶胶是研究全球气候和大气污染的重要参数，是表征大气浑浊度的重要物理量。气溶胶对人类生活和全球变化起着非常重要的影响。因此，研究气溶胶的辐射特性有着非常重要的现实意义。我国于2008年发射环境一号小卫星，该卫星是专门用于环境与灾害监测预报的星座。本文就是利用HJ-1卫星的宽覆盖多光谱CCD相机获取的数据来进行气溶胶光学厚度的反演实验。气溶胶光学厚度在局地大气污染研究领域中有很好的指示效应。因此通过对宁波地区气溶胶光学厚度的反演实验，我们可以对宁波地区的大气污染状况进行大体的了解。为了验证HJ-1卫星在宁波地区的适用性以及了解宁波地区的大气污染状况，本文利用暗目标法对宁波地区的气溶胶光学厚度进行了反演实验。由于MODIS数据通过暗像元方法来反演气溶胶光学厚度已经有一套很成熟的业务化反演程序，所以本文借鉴MODIS的这种算法进行了相应的改进，进而利用HJ-1星来反演气溶胶光学厚度。具体过程主要涉及到利用大气辐射传输原理，使用6S辐射传输模式通过输入不同的参数构建查找表，对原始遥感影像进行数据预处理以及通过NDVI识别暗像元来确定地表反射率函数等来实现整个反演过程。为了对HJ-1星反演的气溶胶光学厚度进行精度验证，本文使用MODIS数据反演的1KM气溶胶光学厚度产品与HJ-1星的反演结果进行了空间上的对比。结果显示，相关系数达0.8037。另外，我们还用太阳光度计的观测数据来验证HJ-1星的反演结果，结果显示两者有很好的线性相关，相关系数高达0.89。因此我们可以得出结论，环境一号卫星在城市气溶胶污染监测中具有很好的应用前景和发展潜力。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 引言
• 1.1 气溶胶简介
• 1.2 气溶胶的重要影响
• 1.2.1 气溶胶对气候的影响
• 1.2.2 气溶胶对环境的影响
• 1.2.3 气溶胶对定量遥感的影响
• 1.3 AOD 研究现状及存在问题
• 1.4 国内外气溶胶卫星遥感进展
• 1.4.1 国外研究现状
• 1.4.2 国内研究现状
• 1.5 本文研究的主要目的和意义
• 1.6 本文研究路线流程图
• 第2章 数据源简介
• 2.1 数据源
• 2.1.1 气溶胶地面观测数据
• 2.1.2 MODIS 数据
• 2.1.3 环境一号卫星数据
• 2.2 研究区概况
• 第3章 地基遥感气溶胶的原理和算法
• 3.1 仪器介绍
• 3.2 仪器定标
• 3.3 气溶胶光学厚度反演
• 3.3.1 反演原理
• 3.3.2 550nm 处气溶胶光学厚度的反演
• 3.3.3 宁波地区气溶胶地基观测结果
• 第4章 卫星遥感气溶胶的原理和算法
• 4.1 大气辐射传输原理
• 4.2 6S 模式简介
• 4.3 利用 MODIS 数据反演陆地气溶胶
• 4.3.1 反演原理
• 4.3.2 处理流程
• 4.3.3 反演结果
• 4.4 利用 HJ-1 星数据反演陆地气溶胶
• 4.4.1 反演原理
• 4.4.2 处理流程
• 4.4.3 算法验证
• 4.4.3.1 与地基观测的对比验证
• 4.4.3.2 与 MODIS 反演结果的对比验证
• 第五章 结论与展望
• 5.1 主要研究结果
• 5.2 下一步工作安排
• 致谢
• 参考文献