[发明专利]一种短时间尺度内城市大气细颗粒物时空变异评价方法

摘要

本发明公开一种短时间尺度内城市大气细颗粒物时空变异评价方法。由于地球静止卫星上的GOCI传感器具有较高的时间分辨率，在研究短时间尺度内PM2.5浓度时空变化方面具有一定的应用潜力。因而本发明通过GOCI影像的波段特征，利用实测PM2.5浓度与气象因子数据，分别进行了GOCI PM2.5浓度单变量和多变量反演建模研究，并结合GOCI大气气溶胶光学厚度(AOD)数据，实现了杭州市PM2.5浓度遥感反演与时空变异分析。这为城市PM2.5浓度短时间尺度的时空变异评价提供了一种方法创新。

主权项

1.一种短时间尺度内城市大气细颗粒物时空变异评价方法,其特征在于包括以下步骤：步骤(1)、获取大气细颗粒物PM2.5的实测数据，利用太阳光度计获取气溶胶光学厚度(Aerosol Optical Depth,AOD)实测数据；步骤(2)、对实测PM2.5与AOD数据进行相关性分析，相关性系数大于0.4代表中等相关，可以进行建模分析；步骤(3)、对PM2.5与AOD数据进行分类，分别以年、季节为时间单元进行建模，将其中三分之二用于建立PM2.5与AOD的模拟模型，三分之一用于验证模型；步骤(4)、建立PM2.5与AOD的模拟模型，使用一元回归分析方法，建立关于PM2.5浓度的线性函数、对数函数、二次方函数、立方函数、幂函数函数、指数函数共6种模型；比较年尺度和四季尺度下这6种模型下的决定系数、相对误差和均方根误差，从而确定PM2.5与AOD的最优模型；步骤(5)、使用二流式算法来反演GOCI影像的气溶胶光学厚度，获得GOCI反演的AOD分布图；其中使用二流式算法改进大气辐射传输方程为：该方程的边界条件如下：τ^λ＝τ₀^λsecθ'τ^λ＝0其中，为上行辐射通量函数；为下行辐射通量函数；ε为后向散射系数，通常取值0.1；θ_s为太阳天顶角；θ'为传感器天顶角；E₀为太阳辐照度；τ为光学厚度；τ₀^λ为总的大气光学厚度；A为地表反射率；步骤(6)、在ENVI中使用波段运算，将步骤(4)决定PM2.5浓度的模拟模型代入步骤(5)中GOCI反演的AOD分布图，获取GOCI PM2.5的逐时遥感产品；步骤(7)、在ENVI中使用波段运算，根据变异系数公式对步骤(6)的结果图进行计算，从而得到某一地区PM2.5浓度的变异系数分析图；变异系数的计算公式：CV＝σ/μ    (4)其中，N为样本个数，μ为均值，σ为标准差，CV代表变异系数。