[发明专利]一种针对缺少短波红外数据的气溶胶遥感反演方法及系统

说明书

本发明公开了一种针对缺少短波红外数据的气溶胶遥感反演方法及系统。在该方法中考虑到角度和地表类型对波段关系的影响，通过使用多角度数据集构建分角度格网分地物类型的波段回归系数查找表，反演得到不同地物类型表面的气溶胶光学厚度。针对气溶胶光学厚度反演结果对波段之间关系有较强的敏感性的问题，引入气溶胶校正指数(ACI)和NDVI季节性变化特点作为限制条件。本发明的核心技术为基于地物光谱波段直接的相关关系，结合不同太阳观测角度对波段关系的影响，建立气溶胶光学厚度查找表和波段相关关系查找表，通过筛选条件可以快速、准确的反演得到不同地物的气溶胶光学厚度反演结果。通过上述技术手段，提高运行效率和反演精度。

技术领域

本发明属于遥感影像处理技术领域，具体涉及一种针对无短波红外波段数据的气溶胶遥感反演方法及系统，快速反演得到高分辨率的气溶胶光学厚度产品。

背景技术

气溶胶光学厚度是研究大气污染、气溶胶辐射、大气校正等问题的重要地球物理参数，通过卫星影像可以大范围地监测气溶胶变化，在空间尺度上解释气溶胶对地球和大气的影响，在卫星遥感影像中包含地表和大气两部分的信息，两者相互影响，大气中气溶胶的作用导致图像细节损失以及为地表真实信息的定量反演应用带来较大误差，同样因为地表信息的影响也为准确的反演气溶胶带来困难。获取准确的气溶胶光学厚度对地表真实信息的反演以及空气质量研究具有重要意义。

目前使用遥感影像反演气溶胶的算法主要有：暗目标法和深蓝算法，其中暗目标法应用最为广泛，利用在浓密植被覆盖地区可见光波段地表反射率与2.1微米短波红外波段的线性关系反演气溶胶光学厚度，并在MODIS影像中实现业务化运行，对于地表反射率较高的城市、沙漠、裸土覆盖等地区多使用深蓝算法反演气溶胶光学厚度。

然而，受制于数据源空间分辨率的影响，目前的一些气溶胶产品存在一个低空间分辨率的缺点(如MODIS，最高空间分辨率的气溶胶产品为3km)，而在地表结构复杂的城市等地区则需要更高空间分辨率的气溶胶光学厚度信息。然而，对于缺少2.1微米短波红外波段的卫星数据，常规的暗目标法无法使用，比如：环境一号卫星CCD传感器具有30m的高空间分辨率的优点，可以作为反演高空间分辨率气溶胶光学厚度的数据源，但是环境一号CCD数据只包含三个可见光波段和一个近红外波段。

与暗目标法相比深蓝算法需要其他地表反射率数据辅助，因而影响其通用性。暗目标方法中忽略了角度对波段之间相关关系的影响，环境一号CCD数据单台传感器幅宽为360km，观测天顶角最大能达到35度左右，所以太阳观测几何对气溶胶反演的影响不容忽视，另外不同地物之间的线性关系也有较大差异。

因此，针对大幅宽、多角度、高分辨率卫星影像存在的问题有：

①缺少短波红外波段。

②太阳、观测角度对波段相关关系的影响。

③地物类型对波段相关关系的影响。

④上述暗目标法与深蓝算法通用性差。

⑤使用波段相关关系反演误差较大。

发明内容

本发明的目的是为解决上述问题，而提供一种针对缺少短波红外数据的气溶胶遥感反演方法及系统。

一种针对缺少短波红外数据的气溶胶遥感反演方法，它包括：

S1：卫星影像以及入射/观测角度数据获取；

S2：气溶胶光学厚度查找表的建立；

S3：构建波段间随地物类型和角度信息变化的回归关系；

S4：使用在S1、S2、S3步骤中的卫星影像数据、角度影像数据、气溶胶光学厚度查找表、不同地物类型和角度信息的回归关系计算目标影像对应的地表反射率红蓝波段关系下的气溶胶光学厚度；