城市地區(qū)大氣氣溶膠遙感反演研究.pdf

1、本文主要研究城市地區(qū)的氣溶膠反演問題，反演的氣溶膠參數(shù)有：氣溶膠光學厚度和氣溶膠的粒子譜。文中主要研究了兩種衛(wèi)星數(shù)據(jù)的城市地區(qū)氣溶膠反演方法：一種是國外在軌運行的中分辨率成像光譜儀(MODIS)數(shù)據(jù)，具有36個通道，空間分辨率分別為250米、500米和1000米；一種是國內的即將發(fā)射的環(huán)境與減災衛(wèi)星(HJ-1)高光譜成像儀數(shù)據(jù)，具有約135個通道，空間分辨率為100米。根據(jù)不同衛(wèi)星數(shù)據(jù)的空間分辨率及光譜分辨率等參數(shù)特征，文中共使用三種氣

2、溶膠光學厚度反演方法反演城市地區(qū)的氣溶膠光學厚度，分別是：結構函數(shù)法、濃密植被算法及高反差地表法，使用高反差地表法反演的環(huán)境與減災衛(wèi)星的多波段氣溶膠光學厚度反演了氣溶膠的粒子譜。 濃密植被算法能夠很好的反演陸地上濃密植被像元的氣溶膠光學厚度，對于城市地區(qū)而言，當衛(wèi)星數(shù)據(jù)的空間分辨率較高時，城市中分布較多的森林公園、草坪等區(qū)域，可以作為濃密植被算法反演時要求的濃密植被像元；當衛(wèi)星數(shù)據(jù)的空間分辨率較低時，難以找到滿足濃密植被要求的像

3、元，致使?jié)饷苤脖凰惴ê茈y在城市這樣的地區(qū)使用，基于大氣透過率的結構函數(shù)法(又稱對比算法)可以適用于高反射率地區(qū)氣溶膠光學厚度反演，有望解決城市地區(qū)氣溶膠光學厚度的反演問題；對于高光譜數(shù)據(jù)，高反差地表法能夠方便的反演出在其波段設置范圍內的氣溶膠光學厚度的譜分布，幫助我們更清楚的了解氣溶膠的尺度譜分布等性質 根據(jù)MODIS數(shù)據(jù)的空間分辯率特點，文中使用結構函數(shù)法反演MODIS數(shù)據(jù)城市地區(qū)的氣溶膠光學厚度。由于城市地區(qū)地表的空間結構非

4、常復雜，地表二向反射特性非常明顯，給結構函數(shù)法精確反演城市地區(qū)的氣溶膠光學厚度帶來了嚴峻挑戰(zhàn)，為降低城市地區(qū)地表的二向反射特性對結構函數(shù)法反演氣溶膠光學厚度的影響，文中發(fā)展了城市地區(qū)的BRDF模型，并將BRDF模型用于北京地區(qū)的氣溶膠光學厚度反演。在城市地區(qū)BRDF模型構建時，兩個重要的影響因素是城市地區(qū)的植被覆蓋面積比和城市的幾何結構。為精確反演出城市地區(qū)的植被覆蓋面積比，本文提出了一種新的用于城市地區(qū)植被覆蓋面積比的計算方法，并成功

5、用于北京市區(qū)植被覆蓋面積比的計算。文中使用構建的BRDF模型結合MODIS衛(wèi)星數(shù)據(jù)反演了北京市區(qū)的樓房等效光學高度。 對于城市地區(qū)這一特殊的地表結構，本文提出改進的結構函數(shù)計算方法，與傳統(tǒng)的結構函數(shù)法相比，在城市地區(qū)具有更高的穩(wěn)定性。將構建的城市BRDF模型與結構函數(shù)法結合，反演了北京市區(qū)的氣溶膠光學厚度，反演結果與北京市環(huán)境監(jiān)測站的環(huán)境污染監(jiān)測結果以及北京地區(qū)AERONET測站的測量結果具有很好的一致性。 文中使用濃密

6、植被法研究了環(huán)境與減災衛(wèi)星高光譜數(shù)據(jù)反演紅藍波段氣溶膠光學厚度的方法。由于環(huán)境與減災衛(wèi)星將于2007年發(fā)射，文中使用HYPERION高光譜數(shù)據(jù)模擬了不同氣溶膠光學厚度條件下的環(huán)境與減災衛(wèi)星高光譜數(shù)據(jù)，并將模擬的數(shù)據(jù)使用濃密植被算法進行了氣溶膠光學厚度反演分析，氣溶膠光學厚度反演時使用NDVI指數(shù)確定城市中的濃密植被像元。 為利用環(huán)境與減災衛(wèi)星高光譜分辨率的優(yōu)勢，文中使用高反差地表法反演了氣溶膠光學厚度的譜分布，并使用反演的多波段