[發明專利]一種基于Himawari-8 AOD的PM2.5遙感監測反演方法

有效

• 申請號: 201810332580.2
• 申請日: 2018-04-13
• 公開（公告）號: CN108491667B
• 公開（公告）日: 2021-11-26
• 發明（設計）人: 陳江平;黃梟;馮婉舒
• 申請（專利權）人: 武漢大學
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06F17/18;G01D21/02
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 唐萬榮

1.一種基于Himawari-8 AOD的PM2.5遙感監測反演方法，其特征在于，該方法包括以下步驟：

S1、獲取研究區域內Himawari-8衛星采集到的Himawari-8 AOD產品數據，地面監測站點采集到的PM2.5地面監測站點數據，氣象數據以及土地利用數據；對獲取到的數據進行時空配準，建立遙感估計近地面PM2.5質量濃度的混合效應回歸模型；

S2、分別對Himawari-8 AOD產品數據進行預處理，提取出研究區域的AOD地理信息；對氣象數據進行預處理，提取出研究區域的各氣象因子地理信息；對土地利用信息進行預處理，提取出研究區域的地理信息；通過Matlab將預處理得到的信息以.mat格式存儲；

S3、編寫Matlab代碼讀取步驟S2中預處理得到的AOD地理信息、各氣象因子地理信息以及地理信息，并應用于步驟S1中建立的混合效應回歸模型，得到遙感估計近地面PM2.5質量濃度結果；

步驟S2中建立遙感估計近地面PM2.5質量濃度的混合效應回歸模型的方法具體為：

S21、提取某一時間段內Himawari-8AOD產品數據、PM2.5地面監測站點數據、氣象數據與土地利用數據；

S22、對Himawari-8 AOD產品數據、PM2.5地面監測站點數據、氣象數據進行空間坐標上的匹配獲得樣本數據；

S23、加入土地利用信息對樣本數據進行回歸分析，建立遙感估計近地面PM2.5質量濃度的混合效應回歸模型，該模型為：

其中，PM2.5代表近地面PM2.5質量濃度的小時均值，單位為ug·m^-3；AOD是指Himawari-8提供的氣溶膠光學厚度值；BLH是指歐洲中期天氣預報中心ECMWF資料獲取的邊界層高度，單位m；RH為地基測量的近地表相對濕度，單位為％；TEM為地基測量的近地表溫度，單位為K；PRES為近地表壓強，單位為Pa；為考慮了地表風速的大小及方向的分量，單位為m/s；DEM為研究區域的數字高程模型信息，單位為m；NDVI為月均值歸一化植被指數，無單位；β₀為公式中固定的截距；β₁～β₈為公式中相應的回歸系數，與預測變量相關。

2.根據權利要求1所述的基于Himawari-8 AOD的PM2.5遙感監測反演方法，其特征在于，步驟S1中獲取數據的方法具體為：

利用Himawari-8衛星對大氣進行遙感監測提供的氣溶膠二級產品，獲得Himawari-8AOD產品數據；

利用歐洲中期天氣預報中心ECMWF中的再分析數據集，獲取氣象數據；

利用美國航空航天局NASA提供的MODIS Level 3月均值歸一化植被指數和空間分辨率為90米的DEM產品，獲得土地利用信息數據；

利用PM2.5地面監測站點獲取近地表的PM2.5地面監測站點數據。

3.根據權利要求1所述的基于Himawari-8 AOD的PM2.5遙感監測反演方法，其特征在于，氣象數據包括邊界層高度、相對濕度、近地面溫度、近地面壓強、近地面風速；氣象數據從歐洲中期天氣預報中心再分析數據集資料庫中下載獲得。

4.根據權利要求1所述的基于Himawari-8 AOD的PM2.5遙感監測反演方法，其特征在于，步驟S22中空間坐標上的匹配方法為：

氣象數據采用與地面監測站點最近的4個格點氣象數據進行加權最小二乘匹配；Himawari-8 AOD數據采用以PM2.5地面監測站點為中心周圍5公里半徑范圍內的非零象元均值進行匹配。

5.根據權利要求1所述的基于Himawari-8 AOD的PM2.5遙感監測反演方法，其特征在于，步驟S2中對Himawari-8 AOD產品數據進行預處理的方法為：利用LeapFTP軟件下載NetCDF格式的Himawari-8 AOD產品數據，并在Matlab中編寫代碼提取其地理信息數據并轉成.mat格式存儲。