[发明专利]一种基于PARASOL多角度偏振数据的气溶胶二次反演方法

说明书

本申请实施例提供了一种基于PARASOL多角度偏振数据的气溶胶二次反演方法，该方法利用矢量6S辐射传输模型分别构建大陆型和城市型的气溶胶类型查找表，同时利用正交试验法获取大陆型和城市型气溶胶背景下各气溶胶组分比例的不同组合，以此构建组分查找表，然后选取经预处理后的PARASOL多角度偏振数据为反演数据，通过气溶胶类型查找表确定出各像元最为接近的气溶胶类型，得到第一次反演结果；再根据第一次反演中确定的各像元气溶胶类型选取相应的组分查找表确定出各像元的AOD及组分比例，得到第二次反演结果。本方法通过“二次反演”来代替辐射传输模型中缺省的气溶胶类型，有效减小了气溶胶模型选取造成的反演误差，提高了气溶胶光学厚度的反演精度。

技术领域

本发明属于遥感技术领域，具体涉及一种基于PARASOL多角度偏振数据的气溶胶二次反演方法。

背景技术

大气气溶胶是指由固体和液体颗粒组成的悬浮在空气中的组合体系，广泛分布在大气层中，由于其具有短暂的生命周期以及复杂的物理、化学变化，对区域以及全球大气环境和气候都有着巨大影响。一方面，通过散射和吸收太阳辐射影响长波辐射传输，干扰地球辐射平衡，对气候产生影响；另一方面，大气气溶胶粒子也是空气中的主要污染物，影响人们的生产、生活以及健康。

气溶胶光学厚度(Aerosol Optical Depth，简称AOD)是表征气溶胶消光特征的一个重要参数，是推算气溶胶含量、评估大气污染程度、研究气溶胶气候效应的关键因子。传统气溶胶研究通过地面监测来分析气溶胶的特征。地面监测虽然可以获取实时、准确的气溶胶信息，但受到监测站点数量限制只能获取有限的气溶胶点位数据。卫星遥感具有监测范围广、观测时间序列长等优势成为气溶胶观测及研究的主要手段之一。目前，利用卫星遥感数据反演气溶胶光学厚度的方法已较为成熟，如暗像元法、深蓝算法、结构函数法等。

利用MODIS(Moderate-resolution Imaging Spectroradiometer，中分辨率成像光谱仪)等标量数据反演陆地气溶胶主要存在两大难点：一是很难准确获取地表反射率，进而影响反演的精度；二是气溶胶类型的选取问题。一般情况下利用卫星数据反演气溶胶时都是先假设特定的气溶胶类型等参数，然后对特定情况下的大气散射情况进行预先模拟。当假定气溶胶类型与实际不一致时，气溶胶类型假定误差会给气溶胶光学厚度的反演造成很大的偏差。

相比于其他反演方法，偏振方法具有其独特的优势。由于大气散射辐射具有强偏振性，而大多数陆地表面是低偏的，利用偏振信息能有效地将大气和地表的贡献区分开来。POLDER是由法国空间中心(CNES)研制的世界上第一个可进行多角度偏振成像观测的卫星载荷，一共发射了三代传感器，分别为POLDER-1、POLDER-2和POLDER-3/PARASOL，为气溶胶的反演提供了辐射、偏振和多角度信息。其中，PARASOL运行的时间最长，一共设置了490nm、670nm及685nm三个偏振波段，每个像元最多有16个观测方向。

由于POLDER/PARASOL多角度偏振遥感数据能大大减小地表反射率影响，利用该数据反演气溶胶光学厚度的关键在于气溶胶类型的选择。然而，不同反演区域的气溶胶类型差异较大，因此难以准确获取特定区域的气溶胶组分比例，导致气溶胶光学厚厚度的反演精度不高。

发明内容

发明目的：为克服现有技术的缺陷，本发明旨在提供一种基于PARASOL多角度偏振数据的气溶胶二次反演方法。

技术方案：本发明的基于PARASOL多角度偏振数据的气溶胶二次反演方法包括如下步骤：

S1：读取PARASOL L1B多角度偏振数据，并进行预处理；

S2：利用矢量6S辐射传输模型(6SV)分别构建大陆型和城市型的气溶胶类型查找表；

S3：以标准辐射大气(SRA)模型中的大陆型、城市型气溶胶中单一气溶胶组分的体积比为基础，利用正交试验法获取大陆型、城市型气溶胶类型下更多的单一气溶胶组分比例组合；