南寧市HJ—1CCD數(shù)據(jù)氣溶膠光學(xué)厚度反演-論文.pdf

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1、環(huán)境與可持續(xù)發(fā)展2014年第5期ENVIRONMENTANDSUSTAINABLEDEVELOPMENTNo．5，2014南寧市HJ—ICCD數(shù)據(jù)氣溶膠光學(xué)厚度反演金健華璀盧遠(yuǎn)(1．廣西師范學(xué)院，南寧530001；2．北部灣環(huán)境演變與資源利用省部共建教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，南寧530001)【摘要】利用環(huán)境一號(hào)衛(wèi)星(HJ一1)CCD數(shù)據(jù)高時(shí)間分辨率、空間分辨率和寬覆蓋的特點(diǎn)，進(jìn)行城市地區(qū)氣溶膠光學(xué)厚度定量反演研究。提出使用環(huán)境衛(wèi)星數(shù)據(jù)自帶的逐像元衛(wèi)星觀測(cè)角度文件及相應(yīng)參數(shù)進(jìn)行逐像元太陽(yáng)天頂角、太陽(yáng)方位角推算，生成四波段合成角度數(shù)據(jù)。結(jié)合

2、改進(jìn)后的暗目標(biāo)算法，以及基于逐像元角度數(shù)據(jù)的6s查找表，對(duì)南寧市2014年1月14日、15日、16日HJ一1CCD數(shù)據(jù)進(jìn)行氣溶膠光學(xué)厚度反演。反演結(jié)果與ARONET地基觀測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行驗(yàn)證，表明該算法有較高反演精度，相關(guān)系數(shù)為0．865，同時(shí)與MODIS氣溶膠反演結(jié)果進(jìn)行比較。結(jié)果表明，經(jīng)過(guò)HJ—lCCD數(shù)據(jù)反演的氣溶膠光學(xué)厚度可作為氣溶膠時(shí)空分布的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)手段?！娟P(guān)鍵詞】HJ—lCCD；逐像元；氣溶膠光學(xué)厚度；暗目標(biāo)中圖分類(lèi)號(hào)：X87文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1673—288X(2014)05—0183—03膠光學(xué)厚度的函數(shù)，遙感反演

3、通?；谶@一關(guān)系建立1引言查找表來(lái)反演正確的氣溶膠光學(xué)厚度。環(huán)境一號(hào)遙感衛(wèi)星是專(zhuān)門(mén)用于環(huán)境與災(zāi)害的檢測(cè)預(yù)2．1．2逐像元角度提取報(bào)衛(wèi)星，此衛(wèi)星上搭載的CCD傳感器通過(guò)線陣連線推HJ一1衛(wèi)星CCD數(shù)據(jù)只記錄了中心點(diǎn)的太陽(yáng)天頂角掃成像，包含3個(gè)可見(jiàn)光波段(430～520nm、520一和太陽(yáng)方位角，以及每一個(gè)像元的觀測(cè)天頂角和觀測(cè)方600nm、630～690nm)和一個(gè)近紅外波段(760—900nm)，位角。由于一景數(shù)據(jù)采用一個(gè)天頂角和方位角會(huì)使得角實(shí)現(xiàn)對(duì)大氣、水體和陸面的多種遙感參數(shù)的綜合探測(cè)。度數(shù)據(jù)的反演誤差逐像元累計(jì)，使得反演結(jié)果

4、的精確度本次研究利用HJ一1的CCD數(shù)據(jù)高時(shí)間分辨率(2d)、大大降低，因此本次研究通過(guò)讀取每一個(gè)像元的觀測(cè)天高空間分辨率(可見(jiàn)光波段30m)、寬覆蓋度(單個(gè)相機(jī)頂角和觀測(cè)方位角以及相關(guān)計(jì)算參數(shù)來(lái)推算逐像元的太360km)的特點(diǎn)，結(jié)合CCD數(shù)據(jù)自帶的衛(wèi)星觀測(cè)角度文陽(yáng)天頂角和太陽(yáng)方位角。件生成逐像元角度合成數(shù)據(jù)的方法，進(jìn)行南寧市氣溶膠太陽(yáng)高度角是指地球表面上某點(diǎn)和太陽(yáng)的連線與地光學(xué)厚度反演。平線之間的夾角，相關(guān)公式如下：sinh=simp×sin6+cos×cos艿×cos2原理與方法cost=一tg妒×t2．1基本原理t=15。(

5、n一12)2．1．1輻射傳輸模擬式中：h為太陽(yáng)高度角，范圍在[一90，90]；妒傳感器最終接收到的表觀輻射主要來(lái)自程輻射、地為地理緯度；6為太陽(yáng)赤緯角；t為時(shí)角，是指單位時(shí)表反射太陽(yáng)光后直接進(jìn)入傳感器的輻射信息以及來(lái)自傳間地球自轉(zhuǎn)的角度，n為時(shí)間(24小時(shí)制)。感器視場(chǎng)周?chē)h(huán)境的輻射信息。則大氣層頂表觀反射率太陽(yáng)赤緯角的近似公式為：P(oo，0，)可近似表達(dá)為：占=23．45。×sin[(Ⅳ一80．25)×(1一N／9500)]nP。=(oo，，)=p=(oo，，)—(oo)ra(0)式中：Ⅳ為從元旦到計(jì)算日的總天數(shù)。l—Pdsd

6、根據(jù)上述公式，可以求得太陽(yáng)天頂角盧：式中，oo、0和分別為太陽(yáng)天頂角、觀測(cè)天頂角、=COS(simpsin5+costpcos~cost)傳感器與太陽(yáng)相對(duì)方位角，a為觀測(cè)波長(zhǎng)。為大氣程輻射；S為大氣半球反射率；P：為地表雙向反射率，0．4O9sin(_1．39)()與(0)分別為大氣下行與上行輻射總透過(guò)Ⅳ一12仃—一率。上式中p：、s，以及()·(0)均為氣溶項(xiàng)目資助：廣西自然科學(xué)基金項(xiàng)目(2014GXNSFAA118293)作者簡(jiǎn)介：金健，在讀碩士研究生，主要研究方向?yàn)槎窟b感研究通訊作者：華璀，碩士，副研究員，主要研究方向?yàn)檫b

7、感技術(shù)及其應(yīng)用致謝：本文使用了中國(guó)環(huán)境保護(hù)部衛(wèi)星環(huán)境應(yīng)用中心HJ一1CCD數(shù)據(jù)、MODISLIB數(shù)據(jù)以及NASAARONET監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，在此表示感謝引用文獻(xiàn)格式：金健等．南寧市HJ一1CCD數(shù)據(jù)氣溶膠光學(xué)厚度反演[J]．環(huán)境與可持續(xù)發(fā)展，2014，39(5)：183—185．·184·環(huán)境與可持續(xù)發(fā)展2014年第5期太陽(yáng)方位角是太陽(yáng)至地面上某給定地點(diǎn)的連線在地(4)生成6s查找表。確定所需大氣參數(shù)，根據(jù)不同面上的投影與當(dāng)?shù)刈游缇€之間的夾角。從正午算錢(qián)，上的太陽(yáng)入射角、衛(wèi)星觀測(cè)角、相對(duì)方位角以及其它參數(shù)午為負(fù)值，下午為正值。方位角A計(jì)

8、算如下：建立查找表，并根據(jù)實(shí)際需要設(shè)置步長(zhǎng)。太陽(yáng)天頂角設(shè)cosA=(sinh×sinq~一sinS)／(cosh×COS~O)為：6、12、18、24、30、36、48、54、60、66；衛(wèi)星天以此逐步求出每個(gè)像元的太陽(yáng)天頂角、太陽(yáng)方位頂角設(shè)為：3