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基于卫星偏振遥感的细粒子气溶胶光学厚度反演

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激光与光电子学进展 2020年第3期57卷 44-49页

作者：高迦南李丽萍崔廷伟陈晨中国海洋大学信息科学与工程学院山东青岛266100 国家海洋局第一研究所山东青岛266061

利用PARASOL卫星搭载的多角度偏振地球反射率探测仪-3(POLDER-3)的偏振数据,反演了香河地区细粒子气溶胶光学厚度。反演数据与POLDER、MODIS业务化产品及AERONET数据进行对比分析,POLDER的细粒子气溶胶光学厚度反演效果显著优于MODIS产... 详细信息

利用PARASOL卫星搭载的多角度偏振地球反射率探测仪-3(POLDER-3)的偏振数据,反演了香河地区细粒子气溶胶光学厚度。反演数据与POLDER、MODIS业务化产品及AERONET数据进行对比分析,POLDER的细粒子气溶胶光学厚度反演效果显著优于MODIS产品,相关系数由0.67升至0.93,平均误差由0.32降至0.15。将POLDER偏振数据与神经元网络方法相结合,相关系数升至0.94,平均误差降为0.11。将该神经网络(NN)训练模型应用于杭州和香港地区进行验证,在杭州地区反演精度相似,在香港地区适用性较差。研究表明,利用POLDER偏振数据结合神经网络方法来提取细粒子气溶胶信息是可行的。

关键词：大气光学细粒子气溶胶偏振遥感神经网络 POLDER

基于国产卫星偏振多载荷协同观测的细粒子气溶胶反演研究

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基于国产卫星偏振多载荷协同观测的细粒子气溶胶反演研究

作者：董鉴韬河南理工大学

学位级别：硕士

细粒子气溶胶是大气环境污染的重要成分和核心监测目标之一。星载偏振传感器通过提供独特的偏振观测信息,具备较出色的细粒子气溶胶探测能力,可有效反演细粒子气溶胶光学厚度(AODf)这一重要参数,从而为大气环境监测、气候变化评估等领... 详细信息

细粒子气溶胶是大气环境污染的重要成分和核心监测目标之一。星载偏振传感器通过提供独特的偏振观测信息,具备较出色的细粒子气溶胶探测能力,可有效反演细粒子气溶胶光学厚度(AODf)这一重要参数,从而为大气环境监测、气候变化评估等领域的研究和业务提供支撑。我国在偏振载荷的研制方面起步较晚但发展迅速,其中高分五号02星(Gaofen-5(02),GF-5(02))搭载了用于大气气溶胶和云探测的多角度偏振成像仪(Directional Polarimetric Camera,DPC)与高精度偏振扫描仪(Particulate Observing Scanning Polarimeter,POSP),并组合形成偏振协同观测方案,综合两种偏振探测体制的优势,实现大气细颗粒物的遥感反演。偏振地表贡献估算是AODf反演的重要环节之一,偏振地气解耦对最终反演结果的精度有重要影响,而前人研究大多采用基于国外载荷建立的偏振地表估算模型,应用于DPC反演存在一定的偏差。针对该问题,本文充分利用POSP具备的高精度紫外到短波红外全偏振探测的优势,提出了基于双传感器协同观测和偏振光谱不变性原理的DPC多角度偏振地表反射贡献估算改进方法,并将其应用于2022年春季的全球陆表AODf反演和验证评估。本文开展的具体研究工作如下:(1)基于DPC和POSP协同观测改进地表偏振估算针对AODf反演中地表偏振估算的偏差问题,结合POSP短波红外通道的大气高透过特性和高精度偏振观测能力,使用2022年春季(3-5月)的DPC和POSP协同观测偏振数据,通过选取符合要求的样本,基于非线性最小二乘拟合,改进得到了适用于DPC的地表偏振估算模型,该模型的两个关键参数与根据POLDER-3观测建立的估算模型相比,相对差异最高可以达到104%。(2)改进地表偏振模型的AODf反演验证评估为了评估本文建立的基于协同观测的改进偏振地表估算,基于DPC/GF-5(02)的多角度偏振观测,分别使用改进前后的地表偏振估算模型和原始的POLDER模型,反演得到了2022年春季的全球陆表AODf,并使用时空匹配的AERONET地基站点数据进行验证对比。验证结果表明:改进模型的反演验证效果优于原始模型,RMSE降低了约29%,落在期望误差(±(0.03+15%))内的验证点增加了约15%。(3)AODf反演结果的全球时空分布分析结合MODIS气溶胶产品、火点、降水、交通等多源数据信息,对DPC反演获得的AODf进行不同时空尺度的分析。结果表明:人为活动因素(例如人口分布和交通)是决定AODf分布的主因,而地形、气候条件等自然因素也会在一定程度上影响细粒子气溶胶的积聚和扩散,同时外源传输等因素也对AODf有不可忽视的影响。DPC的AODf空间分布趋势与MOD04＿3K产品计算的对应结果具有相似的趋势,且与MODIS的DT产品相比,DPC反演结果具有更广的全球陆地覆盖能力,特别是在沙漠、裸地等亮地表区域。实践表明,使用本文研究中的地表模型可以明显改善DPC/GF-5(02)的AODf的反演能力,能够有效支持大气环境污染监测。本文共有:图26幅,表12张,参考文献128篇。

关键词：细粒子气溶胶多角度偏振成像仪地表偏振估算

高分五号卫星多角度偏振成像仪细粒子气溶胶光学厚度遥感反演

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上海航天 2019年第S2期36卷 220-229页

作者：谢一凇李正强侯伟真张洋伽丽丽李莉李凯涛许华中国科学院遥感与数字地球研究所国家环境保护卫星遥感重点实验室北京100101 成都信息工程大学资源环境学院四川成都610225

细粒子气溶胶是大气污染关键成分,迫切需要发展大范围、高精度的细粒子气溶胶遥感监测技术。基于我国2018年5月发射的高分五号卫星上搭载的多角度偏振成像仪(DPC),开展了细粒子气溶胶光学厚度(AODf)遥感反演研究。介绍了偏振卫星反演AOD... 详细信息

细粒子气溶胶是大气污染关键成分,迫切需要发展大范围、高精度的细粒子气溶胶遥感监测技术。基于我国2018年5月发射的高分五号卫星上搭载的多角度偏振成像仪(DPC),开展了细粒子气溶胶光学厚度(AODf)遥感反演研究。介绍了偏振卫星反演AODf的主要原理和算法,基于2018年11月23日—30日的卫星数据反演获得了首幅高分辨率(3.3km)全球陆地上空AODf空间分布图,并利用太阳-天空辐射计数据进行了地面同步验证。反演结果显示:AODf空间分布与人为活动、生物质燃烧排放强度等因素相关,高值主要分布在印度、中国中东部及非洲中部等地区。与法国POLDER传感器AODf产品的长时间跨度对比显示,近年来中国地区细粒子气溶胶含量整体有所下降,并且DPC的高分辨率优势可有效支持区域污染精细管控、重点城市污染传输通道监测等环保业务的需求。

关键词：高分五号卫星多角度偏振成像仪(DPC) 细粒子气溶胶卫星遥感光学厚度高分辨率

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从归一化植被指数提取气溶胶光学信息

广东气象 2006年第2期28卷 1-7页

作者：崔祖强郑志宏广州气象卫星地面站广东广州510640

利用卫星遥感和改进归一化植被指数(NDVI)算法,在最大值合成的MVC-NDVI与监测日NDVI差值中提取气溶胶浑浊度信息,形成新的气溶胶光学指数产品,通过监测珠三角地区细粒子气溶胶扩散过程的验证,表明方法是成功的。基于理论和实例分析,提... 详细信息

利用卫星遥感和改进归一化植被指数(NDVI)算法,在最大值合成的MVC-NDVI与监测日NDVI差值中提取气溶胶浑浊度信息,形成新的气溶胶光学指数产品,通过监测珠三角地区细粒子气溶胶扩散过程的验证,表明方法是成功的。基于理论和实例分析,提出气溶胶研究应当从本地区地理环境和气溶胶特征的实际出发,重视细粒子气溶胶作为稳定的胶体系统对空气质量、天气系统和气候变化的影响,重视卫星遥感在气溶胶监测中的不可替代的作用。

关键词：大气探测气溶胶光学信息归一化植被指数细粒子气溶胶大气灰霾卫星遥感

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热带地区城市典型灰霾天气过程个例分析

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