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原文传递一种气溶胶光学厚度遥感反演方法

专利名称：	一种气溶胶光学厚度遥感反演方法
摘要：	本发明公开一种气溶胶光学厚度遥感反演方法，解决现有方法反演精度低的问题。所述方法，包含：基于高分卫星数据，采用6S辐射传输模型，建立查找表，得到大气路径辐射项等效反射率、大气下界的半球反射率、大气透过率；基于中分辨成像光谱仪地表反射率产品，利用最优反射率技术，构建月尺度下宽幅相机地表反射率库，得到地表反射率；利用辐射传输方程计算得到表观反射率计算值；将表观反射率计算值与基于高分卫星数据计算得到的表观反射率实际值进行数值对比，得到二者差的绝对值最小时的表观反射率计算值为最优表观反射率计算值，并根据所述查找表，查表得到对应的气溶胶光学厚度。本发明可实现对陆地气溶胶光学厚度大范围、精确反演。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	北京;11
申请人：	中国科学院遥感与数字地球研究所
发明人：	杨富坤;王子峰;陈良富;陶金花;张莹;范萌;余超;顾坚斌
专利状态：	有效
申请日期：	2019-05-13T00:00:00+0800
发布日期：	2019-08-30T00:00:00+0800
申请号：	CN201910402070.2
公开号：	CN110186822A
代理机构：	北京国昊天诚知识产权代理有限公司
代理人：	马骥;南霆
分类号：	G01N15/06(2006.01);G;G01;G01N;G01N15
申请人地址：	100101 北京市朝阳区大屯路甲20号中国科学院遥感与数字地球研究所A座203室
主权项：	1.一种气溶胶光学厚度遥感反演方法，其特征在于，包含以下步骤：基于高分卫星数据，采用6S辐射传输模型，建立查找表，得到大气路径辐射项等效反射率、大气下界的半球反射率、大气透过率，所述查找表中的设定参数包含：太阳天顶角、观测天顶角、太阳与卫星间相对方位角、气溶胶光学厚度；基于中分辨成像光谱仪地表反射率产品，利用最优反射率技术，构建月尺度下宽幅相机地表反射率库，得到地表反射率；根据所述大气路径辐射项等效反射率，、大气下界的半球反射率、大气透过率、地表反射率，利用辐射传输方程计算得到表观反射率计算值：其中，ρ*TOA、ρatm、ρsurf分别为所述表观反射率计算值、大气路径辐射项等效反射率、地表反射率，T为所述大气透过率，s为所述大气下界的半球反射率；将所述表观反射率计算值与基于所述高分卫星数据计算得到的表观反射率实际值进行数值对比，得到二者差的绝对值最小时的表观反射率计算值为最优表观反射率计算值，并根据所述查找表，查表得到对应的气溶胶光学厚度。 2.如权利要求1所述的气溶胶光学厚度遥感反演方法，其特征在于，所述基于中分辨成像光谱仪地表反射率产品，利用最优反射率技术，构建月尺度下宽幅相机地表反射率库，得到地表反射率的步骤，进一步包含：采用最优反射率技术，构建月尺度下中分辨成像光谱仪红光波段地表反射率库；根据红蓝波段地表反射率关系，对所述中分辨成像光谱仪红光波段地表反射率进行转换，得到月尺度下中分辨成像光谱仪蓝光波段地表反射率；根据中分辨成像光谱仪与宽幅相机蓝光波段数据转换关系，对所述月尺度下中分辨成像光谱仪蓝光波段地表反射率进行转换，得到月尺度下宽幅相机蓝波段地表反射率，即所述月尺度下宽幅相机地表反射率。 3.如权利要求2所述的气溶胶光学厚度遥感反演方法，其特征在于，所述采用最优反射率技术，构建月尺度下中分辨成像光谱仪红光波段地表反射率库的步骤，进一步包含：对中分辨成像光谱仪地表反射率产品的历史数据进行按月统计，每月提取多景影像，从中选取观测天顶角小于30度的像元；对每个像元由小到大排序，根据预先设定的阈值得到每个月单个像元符合规则的个数为符合个数；根据每个像元的所述符合个数，计算每个像元的地表反射率为：当所述符合个数小于等于1时，所述地表反射率不存在；当所述符合个数等于2时，所述地表反射率为对应的两个像元的均值；当所述符合个数大于2且小于等于N/2-1时，依次滑窗选取3个值作为像元参考值，对所有所述像元参考值求标准差，所述地表反射率为标准差最小的像元参考值的均值，其中N为每月提取的影像的景数。 4.如权利要求2所述的气溶胶光学厚度遥感反演方法，其特征在于，得到所述中分辨成像光谱仪与宽幅相机蓝光波段数据转换关系的步骤，进一步包含：利用完整的遥感图像处理平台自带的光谱库，分别根据中分辨成像光谱仪波段响应函数、宽幅相机波段响应函数、地物光谱函数，计算得到中分辨成像光谱仪真实反射率、宽幅相机真实反射率为：其中，分别为所述中分辨成像光谱仪真实反射率、宽幅相机真实反射率，s(λ)为地物光谱函数，Γm(λ)、Γw(λ)分别为所述中分辨成像光谱仪波段响应函数、宽幅相机波段响应函数，λ1、λ2分别为计算波段范围的最小值、最大值；根据所述中分辨成像光谱仪真实反射率、宽幅相机真实反射率，拟合得到第一、第二转换系数和所述中分辨成像光谱仪与宽幅相机蓝光波段数据转换关系：其中，分别为所述中分辨成像光谱仪真实反射率、宽幅相机真实反射率，A、B分别为所述第一、第二转换系数。 5.如权利要求2所述的气溶胶光学厚度遥感反演方法，其特征在于，所述月尺度下中分辨成像光谱仪红光波段地表反射率库选用250米分辨率MOD09 Q1红光波段地表反射率。 6.如权利要求1～2任一项所述的气溶胶光学厚度遥感反演方法，其特征在于，所述基于所述高分卫星数据计算得到的表观反射率实际值的方法，进一步包含：根据所述高分卫星数据中的定标系数，将卫星观测像元转换成表观辐亮度；根据所述表观辐亮度，计算得到所述表观反射率实际值为：其中，ρTOA为所述表观反射率实际值，L为所述表观辐亮度，μs为所述太阳天顶角的余弦值，Es为大气顶层的太阳辐射。 7.如权利要求1～2任一项所述的气溶胶光学厚度遥感反演方法，其特征在于，所述查找表中，所述太阳天顶角由0-72度，间隔6度的9个数值组成；所述观测天顶角由0-72度，间隔6度的9个数值组成；所述太阳与卫星间相对方位角由0-180度，间隔10度的10个数值组成；所述气溶胶光学厚度为0.01、0.05、0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8、0.9、1.0、1.2、1.5、1.7、2.0，所述气溶胶模式采用统一的大陆型气溶胶。 8.如权利要求3所述的气溶胶光学厚度遥感反演方法，其特征在于，所述中分辨成像光谱仪地表反射率产品的历史数据选用2016年-2018年的MODIS地表反射率产品数据。
所属类别：	发明专利