地表反射率产品支持的结构函数法气溶胶光学厚度反演
气溶胶具有重要的气候和环境效应，同时也是定量遥感大气纠正的一个关键参数。精确反演气溶胶信息具有重要意义。高反射率地区，由于卫星获取的辐射值主要来自地表的贡献，气溶胶信息的可标识性较低，该类型区域气溶胶反演面临严峻挑战。结构函数法是近期提出的能够有效解决该类型区域气溶胶反演的一种新的气溶胶反演方法。但使用该方法进行气溶胶反演时，需要“清洁日”图像作为参考才能实现其它时间段的气溶胶遥感反演，但由于云、雾、霾以及大气污染的影响，“清洁日”图像的选取变得非常困难，限制了该方法的有效使用，为解决该问题，本文提出了使用历史地表反射率产品代替“清洁日”图像支持结构函数法反演气溶胶光学厚度，其基本思想是使用现有的地表反射率产品代替“清洁日”图像，用于支持结构函数法气溶胶反演的实时开展，该研究能够有效提高结构函数法气溶胶遥感的应用能力，在一定程度上实现城市以及干旱、半干旱地区气溶胶遥感的业务化反演。 本文主要的研究工作包括以下几个方面： 1）地表反射率数据的合成。由于结构函数方法反演气溶胶光学厚度时对清晰图像的要求非常严格，为保证“清洁日”图像的质量本文采用最小值合成的方法获得清晰度较高的地表反射率图像来支持结构函数法气溶胶光学厚度反演。 2）历史地表反射率产品支持实时的结构函数法气溶胶遥感反演的可行性分析。为确定邻近两年地表反射率数据与待反演的表观反射率图像在时间尺度和空间尺度上能够得到较高反演精度的一致性条件，本文使用6S辐射传输模型模拟表观反射率开展了针对地表反射率变化范围和地表反射数据与表观反射率数据几何配准精度分析，结果表明当对应像元的地表反射率变化量小于5％以及两图像对应像元的空间数据匹配小于0.2个像元时历史地表反射率产品支持反演的气溶胶光学厚度精度较高。 3）结构函数值计算方法的对比与分析。当前的结构函数值计算方法针对不同分辨率数据以及不同地物类型有一定的适用性。本文使用孙林提出的适宜城市这类特殊地区的结构函数模型用于气溶胶光学厚度的反演。 4）结构函数法气溶胶遥感反演实验。在历史地表反射率数据的支持下，本文基于6S辐射传输模型构建了气溶胶反演的查找表，根据气溶胶光学厚度与大气透过率之间的关系，使用结构函数方法以MOD02表观反射率为数据源，反演了MOD02数据实时对应的北京地区的气溶胶光学厚度。 5）气溶胶反演结果的精度验证及误差分析。使用同一时间的地表反射率数据反演的气溶胶光学厚度数据以及空气污染指数API、地基测量数据AERONET气溶胶数据对反演结果进行了验证，结果表明历史的地表反射率产品可以用来反演高反射率地区的气溶胶光学厚度，误差的主要来源是现有的结构函数计算方法对于图像内邻近像元反射率差异较小的部分区域气溶胶光学厚度的反演不稳定。
气溶胶;地表反射率;产品支持;结构函数法;光学厚度
山东科技大学
硕士
摄影测量与遥感
孙林;史军
2012
中文
X513;P407
66
2013-05-16（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）