[发明专利]一种基于地表反射率库的高分辨率大气气溶胶反演方法

说明书

本发明公开了一种基于地表反射率库的高分辨率大气气溶胶反演方法，首先利用地面气溶胶监测系统获得的分析区域的气溶胶粒子谱分布数据对遥感影像的气溶胶类型进行确定，并通过6SV辐射传输模型计算相关大气参数建立AOD查找表；然后利用分析区域地面站点获取的AOD值和遥感影像确定“最干净”影像，经过大气精校正来构建地表反射率库，然后利用AOD查找表和地表反射率库来进行气溶胶反演，得到高分辨率的气溶胶光学厚度(Aerial Optical Depth，AOD)分布图，具有较好的高分辨率气溶胶反演应用效果，具有更为广泛地适用性。

技术领域

本发明属于遥感信息技术领域，更为具体地讲，涉及一种基于地表反射率库的高分辨率大气气溶胶反演方法。

背景技术

大气气溶胶是指悬浮在大气中的固态或者液态微粒共同组成的多相体系，可分为自然源和人为源。自然源主要来源于沙尘、近海海洋粒子等，人为源主要来源于工业活动、生物燃烧等。

大气气溶胶作为大气辐射传输过程中最活跃的因素之一，不仅影响地球表层系统的辐射收支平衡，而且通过对太阳短波辐射的散射调节地气系统的反射率从而导致地气系统的降温过程，通过对太阳辐射的吸收作用导致升温过程，通过对云的形成微物理过程的影响，可以改变云的微物理性质，对大气化学过程以及生物地球化学循环也起着重要的作用。同时，气溶胶粒子中包含一些对人体有害的粒子，它们对人类的健康状况造成严重的影响，在人口密集、工业集中的城市地区影响更为严重。所以，大气气溶胶反演对于全球气候变化的研究和大气污染的监测和治理工作具有重大意义。

目前国内外学者在大气气溶胶反演方面取得了一定的成果。但是目前大多数的大气气溶胶反演方法是针对低分辨率遥感影像的，无法反映大气气溶胶分布的小尺度变化，不能很好地满足城市地区的精细化的空气质量和大气污染监测需要，于是针对高分辨率遥感影像的大气气溶胶进行反演并得到高精度、高分辨率的气溶胶光学厚度(AerialOptical Depth，AOD)分布图。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种基于地表反射率库的高分辨率大气气溶胶反演法，针对高分辨率遥感影像进行反演，以获得高分辨率的气溶胶光学厚度(Aerial Optical Depth，AOD)分布图，满足城市等地区的小尺度的气溶胶研究和空气质量监测的需要。

为实现上述发明目的，本发明基于地表反射率库的高分辨率大气气溶胶反演方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)、通过高空间分辨率卫星获取分析区域高分辨率的遥感影像，通过地面气溶胶监测系统获取分析区域地面站点AOD值；

(2)、根据地面气溶胶监测系统获得的分析区域的气溶胶粒子谱分布数据的分析结果来确定气溶胶类型的表征方式，根据地面气溶胶监测系统获得的气溶胶参数，得到每个时间窗口分析区域的表征方式下的气溶胶类型参数；

(3)、根据气溶胶类型参数，利用6SV辐射传输模型模拟不同卫星天顶角、不同卫星方位角和不同AOD值下的大气传输过程，求解半球反射率、总的大气透过率和总的程辐射反射率，不同的AOD值下，不同卫星天顶角、不同卫星方位角对应的半球反射率、总的大气透过率和总的程辐射反射率构成的AOD查找表；

(4)、对所分析区域遥感影像进行去除云和雪的干扰，减少大气气溶胶反演误差；

(5)、构建遥感影像地表反射率库

5.1)、基于分析区域地面站点获取的AOD值，确定寻找“最干净”遥感影像的阈值T，从分析区域的时间窗口中的大量遥感影像中找出符合阈值条件(遥感影像获取时间上对应的分析区域地面站点获取的AOD值小于阈值T)的遥感影像，并选取其中分析区域地面站点获取的AOD值最小的遥感影像作为“最干净”遥感影像；