[發明專利]一種氣溶膠光學厚度遙感反演方法

有效

• 申請號: 201210118805.7
• 申請日: 2012-04-20
• 公開（公告）號: CN102636143A
• 公開（公告）日: 2012-08-15
• 發明（設計）人: 顧行發;余濤;方莉;孟慶巖;李家國;高海亮
• 申請（專利權）人: 中國科學院遙感應用研究所
• 主分類號: G01B21/08
• 分類號: G01B21/08
• 代理公司: 北京中創陽光知識產權代理有限責任公司 11003
• 代理人: 尹振啟;羅巍

技術領域

本發明涉及遙感領域，尤指一種氣溶膠光學厚度遙感反演方法。

背景技術

利用衛星數據進行氣溶膠的反演工作已經開展了三十多年。由于海洋表面相對均一，反射率很小并且近似為常數，因此，早期氣溶膠直接反演研究和應用主要集中海洋和大的水體表面上空，并投入NOAA/AVHRR產品的業務應用，目前已經發展了兩代算法，正在發展第三代算法(Husar?et?al.，1997)。而在陸地上空，由于氣溶膠和地表反射率在時間和空間上的高度不均一性，且陸地地表反射率相對來說較大。另外，大氣層頂輻射對氣溶膠和地表反射率都有較強的敏感性，因此，很難從衛星對地觀測信號中把氣溶膠和地表的貢獻定量區別開來，以提取氣溶膠的光學厚度和地表反射率。

應用于MODIS傳感器多波段數據的濃密植被氣溶膠反演方法自TERRA衛星發射后已經廣泛應用于全球氣溶膠光學厚度的觀測。其算法原理是：MODIS的通道1(紅620～670nm)和通道3(藍459～479nm)的地表反射率與通道7(近紅外2105～2155nm)觀測到的表觀反射率在密集植被地區呈現良好的線性相關，而且近紅外通道7的觀測基本不受氣溶膠的影響，因此，利用這一通道的數據區分濃密植被，并得到通道1和通道3在濃密植被地表的反射率。2007年MODIS算法(C5)對可見光與近紅外波段的地表反射率關系進行了修正，以及在全球范圍內使用了更多樣化更精確的氣溶膠模式后(基于全球氣溶膠地基觀測網AERONET得到)，反演精度較之前的C4版本有了大幅度的提升(見下圖)，但是，升級后的算法在部分城市地區的反演結果并不理想。圖1a和圖1b、圖2a和圖2b是Li?et?al.，(2007)針對MODIS的C4算法和新C5算法在中國不同地區做的驗證分析。左圖是香河的驗證結果，右圖是北京城區的驗證結果。從圖中可以看出，新算法在非城區的精度相當高，擬合斜率達到了1.0，但是在城市地區卻較差，擬合斜率只有0.38，相關性也較差。

該算法在城市地區失效是由于在城市地區難以找到足夠的濃密植被像元，尤其是在冬季，算法中可見光與中紅外地表反射率之間的關系已經不存在。而且，即使濃密植被算法在城市地區是可行的，但是，由于環境一號衛星CCD相機沒有中紅外波段，無法精確得到濃密植被的地表反射率，因此，該算法不可用于環境一號衛星。

發明內容

針對現有技術存在的問題，本發明的目的在于提供一種氣溶膠光學厚度遙感反演方法。

為實現上述目的，本發明的氣溶膠光學厚度遙感反演方法，具體為：1)根據輻射傳輸模型建立查找表；2)表觀反射率計算；3)依據像元純度指數提取遙感圖像中的純像元，生成純像元掩膜；4)確定純像元地表反射率；5)根據查找表，將遙感觀測的輻射亮度反演為氣溶膠光學厚度。

進一步，所述遙感圖像由HJ-1?CCD拍攝。

進一步，該方法還包括步驟5)對整幅影像進行內插，得到光學厚度圖。

進一步，步驟1)采用6S輻射傳輸程序進行輻射傳輸計算得出多組不同的大氣參數(R_r+a、T_g(θ_s，θ_v)、T(θ_s)·T(θ_v)和S)組合而成的查找表。

進一步，步驟3)具體為：選取一個時間段內的晴朗日影像和污染日影像，假設在這個時間段內純像元地表反射特性變化較小(Liang?et?al.，2006)，對晴朗天氣的影像進行簡單的大氣校正，獲取純像元的地表反射率。

進一步，步驟3)選取的時間段小于3個月。

進一步，步驟4)具體為：根據讀取的太陽天頂角、太陽方位角、觀測天頂角、觀測方位角，在查找表選取相應的數據，進行線性插值，得到不同波段、不同氣溶膠光學厚度的R_r+a、T_g(θ_s，θ_v)、T(θ_s)·T(θ_v)和S大氣參數；結合步驟3)得到的純像元地表反射率，按照公式