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云偏振遥感综述

遥感学报 2022年第5期26卷 852-872页

作者：王宇瑶麻金继李婧晗洪津李正强安徽师范大学地理与旅游学院芜湖241003 中国科学院安徽光学精密机械研究所通用光学定标与表征技术重点实验室合肥230031 中国科学院空天信息创新研究院国家环境保护卫星遥感重点实验室北京100101 资源环境与地理信息工程安徽省工程技术研究中心芜湖241003

云是指停留在大气层中的水滴或冰晶胶体的集合体,也是地球上庞大水循环产生的有形结果,在全球气候中扮演着重要的角色。偏振遥感对光的辐射强度、方向、相位以及偏振状态等波谱特性进行描述,丰富了观测信息量,提升了观测信息的维度。为... 详细信息

云是指停留在大气层中的水滴或冰晶胶体的集合体,也是地球上庞大水循环产生的有形结果,在全球气候中扮演着重要的角色。偏振遥感对光的辐射强度、方向、相位以及偏振状态等波谱特性进行描述,丰富了观测信息量,提升了观测信息的维度。为了更好地了解偏振遥感云的优势,本文对国际上发射的POLDER、APS、DPC等标志性的偏振传感器的特征和云反演算法进展进行了总结,涉及到相关偏振载荷参数信息、云参量算法的介绍和产品等相关内容,并就经典偏振云参量算法做了详细的总结和评价。随着国际上后续偏振传感器快速增加,对未来偏振传感器的发展方向和相关算法进行了展望。

关键词：大气遥感偏振 POLDER APS DPC 云矢量辐射传输反演方法

利用MODIS数据进行QuickBird-2卫星海岸带图像大气校正研究

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光学学报 2008年第5期28卷 817-821页

作者：彭妮娜易维宁麻金继方勇华中国科学院安徽光学精密机械研究所遥感室安徽合肥230031

大气校正是遥感信息定量化过程的一个重要环节,而在大气校正中起关键作用的是气溶胶光学厚度,气溶胶的模式和大气漫射透过率;但在浑浊的水体上空,这些参量很难用卫星图像反演得到,从而提出了基于同步MODIS数据辅助QuickBird-2卫星图像... 详细信息

大气校正是遥感信息定量化过程的一个重要环节,而在大气校正中起关键作用的是气溶胶光学厚度,气溶胶的模式和大气漫射透过率;但在浑浊的水体上空,这些参量很难用卫星图像反演得到,从而提出了基于同步MODIS数据辅助QuickBird-2卫星图像进行海岸带大气校正算法,该方法由MODIS图像的水体像元反演出混浊水域上空气溶胶光学特性,与MODIS气溶胶产品相比相对误差小于10%;同时,借助6S辐射传输模型,并考虑了高分辨率图像临近像元效应,对QuickBird-2卫星海岸带图像进行大气校正。给出了我国沿海地区QuickBird-2卫星图像大气校正的结果,并对反演误差进行了分析。

关键词：大气校正气溶胶反演二类水查找表

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中高层O_(2)A带夜气辉时空分布特征

光学学报 2021年第12期41卷 1-10页

作者：王维佳罗海燕李志伟熊伟麻金继中国科学院合肥物质科学研究院安徽光学精密机械研究所安徽合肥230031 中国科学技术大学安徽合肥230026 中国科学院通用光学定标与表征技术重点实验室安徽合肥230031 安徽师范大学地理与旅游学院安徽芜湖241003

气辉是中高层大气的重要光化学现象,其中O_(2)A带(762 nm)气辉是进行中高层温度探测的最佳观测目标之一。基于Optical Spectrograph and InfraRed Imaging System(OSIRIS)在2008年间探测的O_(2)A带夜气辉辐亮度数据,研究了该气辉全球性... 详细信息

气辉是中高层大气的重要光化学现象,其中O_(2)A带(762 nm)气辉是进行中高层温度探测的最佳观测目标之一。基于Optical Spectrograph and InfraRed Imaging System(OSIRIS)在2008年间探测的O_(2)A带夜气辉辐亮度数据,研究了该气辉全球性时空分布特征。对于夜气辉辐亮度在不同纬度带内的海拔-季度分布,研究结果表明,O_(2)A带夜气辉辐亮度的高值存在于海拔95 km附近,同时南北半球A带夜气辉辐亮度随季节的变化特征刚好相反,北半球辐亮度高值出现在第二、三季度,而南半球辐亮度高值出现在第一、四季度。另外,对于夜气辉辐亮度在不同季度的纬度-经度分布,发现O_(2)A带夜气辉在经向分布较均匀,而纬向分布波动较大。辐亮度高值所在的纬度区间在不同季度具有差异性。研究结果与相关文献相似,证明了本结果的正确性。同时,从气辉季度变化规律和影响因素的角度分析,推断夜气辉的分布具有周年往复的趋势。O_(2)A带夜气辉的时空分布特征对后续仪器设计的研究有重要意义。

关键词：大气光学 O_(2)A带夜气辉中高层空间分布时间分布

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偏振遥感图像的大气校正

大气与环境光学学报 2015年第3期10卷 252-259页

作者：吴浩张鑫麻金继安徽师范大学国土资源与旅游学院安徽芜湖241000

为了实现对遥感图像快速、精确的大气校正,提出了一种联合偏振光强度信息和偏振度信息的图像大气校正算法。该算法首先采用矢量偏振辐射传输模型(vectorized linearized discrete ordinate radiative transfer,VLIDORT)建立一个由观测... 详细信息

为了实现对遥感图像快速、精确的大气校正,提出了一种联合偏振光强度信息和偏振度信息的图像大气校正算法。该算法首先采用矢量偏振辐射传输模型(vectorized linearized discrete ordinate radiative transfer,VLIDORT)建立一个由观测几何、目标偏振信息、大气条件、气溶胶模式等参数组成的查找表,然后通过查找表插值方法对输入的图像进行大气校正。实验结果表明,偏振图像大气校正算法在雾天成像条件下,使得图像对比度提高了41.84%,图像信息熵值提高了0.44,很好地去除了雾对图像的影响。进而说明偏振图像大气校正算法能够很好地还原目标强度信息和偏振度信息,提高图像的对比度,增加图像的信息熵值。

关键词：偏振遥感斯托克斯矢量大气校正矢量偏振辐射传输

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基于多源数据的PM2.5反演方法

大气与环境光学学报 2015年第1期10卷 51-62页

作者：景瑞环麻金继汪超安徽师范大学国土资源与旅游学院安徽芜湖241002

利用MODIS L1B 1 km分辨率数据和NASA的V5.2气溶胶改良业务反演算法,对南京都市圈2013年9月至2014年1月期间的气溶胶光学厚度(aerosol optical depth,AOD)进行反演,并运用AERONET地基气溶胶监测网的AOD产品对反演结果进行验证。然后,将... 详细信息

利用MODIS L1B 1 km分辨率数据和NASA的V5.2气溶胶改良业务反演算法,对南京都市圈2013年9月至2014年1月期间的气溶胶光学厚度(aerosol optical depth,AOD)进行反演,并运用AERONET地基气溶胶监测网的AOD产品对反演结果进行验证。然后,将经过验证后的AOD与国家环保部建立的国家空气质量自动监测点实测得到的PM2.5质量浓度和PM10质量浓度根据经典统计学进行线性回归性分析,并用气溶胶细模态光学厚度和气象因子对PM2.5质量浓度与MODIS AOD之间的模型进行修正,修正后的模型为y=136.78+9.16x_1-0.36x_2-3.98x_3,R^2=0.79,并应用该模型,证实气溶胶光学厚度可以用来对城市空气质量进行评价。

关键词： PM2.5 细模态气溶胶光学厚度 MODIS 多元回归拟合模型

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基于粒子偏振特性的雾霾区分算法研究

大气与环境光学学报 2019年第3期14卷 221-227页

作者：吴时超麻金继章群英余海啸安源安徽师范大学地理与旅游学院安徽芜湖241003 资源环境与地理信息工程安徽省工程技术研究中心安徽芜湖241003

雾、霾粒子的组成成分不同,雾滴具有大粒子特性,霾的成分复杂,小粒子居多.偏振观测对小粒子具有很强的敏感性,基于该特性利用矢量辐射传输模型(Vector linearized discrete ordinate radiative transfer,VLIDORT)计算雾粒子和霾粒子的... 详细信息

雾、霾粒子的组成成分不同,雾滴具有大粒子特性,霾的成分复杂,小粒子居多.偏振观测对小粒子具有很强的敏感性,基于该特性利用矢量辐射传输模型(Vector linearized discrete ordinate radiative transfer,VLIDORT)计算雾粒子和霾粒子的偏振辐射特性,模拟结果经公式计算可得到雾、霾粒子的偏振反射率.模拟结果表明:在散射角125°-150°范围内,雾粒子和霾粒子的偏振反射率随散射角分布有明显不同的变化趋势.利用该偏振辐射特性结合雾霾粒子的辐射特性,基于2008年3月11日的多角度偏振成像观测的卫星载荷(Polarization and directionality of the earth’s reflectances, POLDER)数据对雾和霾进行区分.将区分结果与中分辨率成像光谱仪(Moderate-resolution imaging spectroradiometer, MODIS)图像及地面站观测资料进行对比,验证了算法的有效性.这对高分五号大气气溶胶多角度偏振探测仪(Directional polarimetric camera,DPC)遥感数据的应用具有重要的参考价值和科学意义.

关键词：大气光学雾霾粒子矢量辐射传输区分算法

APEC期间京津冀地区NO_2浓度的时空变化特征研究

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大气与环境光学学报 2016年第4期11卷 281-287页

作者：梅世玉麻金继张鑫安徽师范大学国旅学院安徽芜湖241000 资源环境与地理信息工程安徽省工程技术研究中心安徽芜湖241000

基于臭氧监测仪(ozone monitoring instrument,OMI)数据反演得到了京津冀地区2014年11月北京APEC会议前后5期的NO_2整层柱浓度,结合HYSPLIT4气流后向轨迹模式对NO_2污染物的来源及传输路径进行模拟和分析.研究结果表明:APEC前后京津冀N... 详细信息

基于臭氧监测仪(ozone monitoring instrument,OMI)数据反演得到了京津冀地区2014年11月北京APEC会议前后5期的NO_2整层柱浓度,结合HYSPLIT4气流后向轨迹模式对NO_2污染物的来源及传输路径进行模拟和分析.研究结果表明:APEC前后京津冀NO_2垂直柱浓度空间分布极不均匀,APEC前高值、中值分别分布于京津周边及南部地区,北部及西北处于低值区;APEC期间高值区集中于京津冀南部地区,呈由南到北递减的趋势;APEC后高值区范围向北扩展到京津地区的中南部.APEC期间除京津冀南部的邢台、邯郸地区NO_2浓度升高外,其他地区NO_2浓度与会前一周相比平均下降42%.气流后向轨迹模式表明APEC前北京地区NO_2污染源主要来自于唐山、天津地区,APEC期间主要来自于俄罗斯、外蒙地区,APEC后主要来自于太原及京津冀西南地区.

关键词：大气光学时空分布 HYSPLIT 臭氧监测仪污染输送

Himawari-8气溶胶变分同化对PM_(2.5)污染模拟的改进

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大气与环境光学学报 2023年第1期18卷 59-72页

作者：孙二昌麻金继吴文涵杨光郭金雨安徽师范大学地理与旅游学院安徽芜湖241002 资源环境与地理信息工程安徽省工程技术研究中心安徽芜湖241002

利用地球静止轨道卫星Himawari-8气溶胶光学厚度(AOD)产品能够估算空间覆盖范围广、时间分辨率高的近地表PM_(2.5)浓度。基于三维变分同化系统将AOD估算得到的PM_(2.5)资料同化进入WRF-Chem大气化学模式中,通过控制实验与同化实验的对... 详细信息

利用地球静止轨道卫星Himawari-8气溶胶光学厚度(AOD)产品能够估算空间覆盖范围广、时间分辨率高的近地表PM_(2.5)浓度。基于三维变分同化系统将AOD估算得到的PM_(2.5)资料同化进入WRF-Chem大气化学模式中,通过控制实验与同化实验的对比与分析,探讨了AOD估算得到的PM_(2.5)资料同化对PM_(2.5)污染模拟的改进作用。实验结果表明:(1)AOD估算得到的PM_(2.5)资料同化能够改进PM_(2.5)污染模拟效果;(2)PM_(2.5)污染模拟改进效果存在时空差异。此外,与其他研究中使用AOD观测算子直接同化AOD的方法相比,该方法的操作更加简单。

关键词： WRF-Chem模式 Himawari-8气溶胶光学厚度 PM_(2.5) 地理加权回归模型

中国区域PM_(2.5)浓度估算以及影响因素解析

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大气与环境光学学报 2023年第3期18卷 245-257页

作者：曹媛宫明艳沈非麻金继杨光林锡文安徽师范大学地理与旅游学院安徽芜湖241002 资源环境与地理信息工程安徽省工程技术研究中心安徽芜湖241002 安徽师范大学物理与电子信息学院安徽芜湖241002

基于2018年中国逐日PM_(2.5)数据,选用随机森林方法构建了高精度PM_(2.5)浓度估算模型,并在季节和区域尺度上验证了其时空适用性,进一步利用特征重要性方法系统阐释了各影响因子对PM_(2.5)浓度变化的重要程度,最后利用偏依赖技术探究了... 详细信息

基于2018年中国逐日PM_(2.5)数据,选用随机森林方法构建了高精度PM_(2.5)浓度估算模型,并在季节和区域尺度上验证了其时空适用性,进一步利用特征重要性方法系统阐释了各影响因子对PM_(2.5)浓度变化的重要程度,最后利用偏依赖技术探究了不同影响因素的交互作用对PM_(2.5)浓度变化产生的综合影响。结果表明:(1)相比于多元线性回归与极端梯度提升树模型,利用多源数据构建的随机森林模型精度最高,可准确模拟出PM_(2.5)的浓度,且在季节和区域尺度上也有良好的适用性;(2)PM_(2.5)浓度估算模型的特征重要性排序分析发现,对2018年全国日均PM_(2.5)浓度影响显著的因子主要是时空、大气边界层高度等全局性因素,表明大气污染防治应把握PM_(2.5)传输机制,强化区域联防联控;(3)偏依赖交互效应研究发现温度和相对湿度以及年积日、纬度、温度和大气边界层高度的组合对PM_(2.5)浓度变化会产生显著影响,说明提升空气质量要从多因子协同治理的角度出发。

关键词：大气遥感随机森林 PM2.5 时空关联