利用MODIS遥感数据进行气溶胶反演研究

摘要

雾霾现象是影响大气气候和环境质量的一个重要因素。这些“雾”和“霾”都是悬浮在大气中的气溶胶粒子,混浊度是其主要光学性质之一,可用光学厚度来表征。现阶段,对气溶胶光学厚度的监测多是基于地面气象站点的实测数据。实测数据多是以点监测为主,无法测得气溶胶的范围和变化趋势。随着遥感技术的发展,特别是气溶胶遥感技术的发展和革新,给气溶胶卫星监测提供了技术依据。利用卫星数据资料可以实现气溶胶的面监测,通过多期数据的分析比较能实现变化趋势研究。
　　论文在深入分析气溶胶反演的理论和方法的基础上,利用北京及周边地区的MODIS卫星遥感影像资料进行了气溶胶反演的实验验证。文中主要研究内容和结果如下:
　　(1)遥感数据的选择。由于MODIS数据具有较高的光谱分辨率和时间分辨率,而且对外免费开放下载,具有较好的经济适用性,所以本文选择以 MODIS影像作为实验基础数据。
　　(2)大气模式的选择。在气溶胶的反演的过程中,大气模式参数与气溶胶模型参数的设定影响反演的精度。通过实验研究,选择用6S模式模拟大气模式参数和气溶胶模型,能够提高反演精度。
　　(3)根据气溶胶反演的理论基础,在反演过程中需要建立地表反射率与气溶胶光学厚度之间的定量关系。论文基于暗像元法估算地表反射率,并进一步根据6S模式模拟通过IDL语言编程实现了与气溶胶光学厚度相关的七参数对应关系的计算,利用这种七参数对应关系可以实现气溶胶光学厚度的反演。
　　(4)利用MODIS影像数据对北京及其周边地区的气溶胶光学厚度分布进行了反演实验,通过AERONET已知数据对反演结果进行了精度验证,并进一步根据7期数据的反演结果完成了气溶胶光学厚度分布的变化趋势分析。
　　实验结果表明,利用MODIS数据根据暗像元法以及6S大气模式能够很好的反演出陆地上空的气溶胶光学厚度。这为城市地区快速监测大气污染提供了经济适用的方法。

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第一章 绪论

1.1气溶胶的简介

1.2 气溶胶对气候和环境的影响

1.3气溶胶和遥感之间的联系

1.4国内外研究进展

1.5选题的背景及研究意义

1.6本文研究的主要内容

第二章 气溶胶反演的理论和方法

2.1遥感反演气溶胶的理论基础

2.2气溶胶遥感反演方法

2.3 暗像元法的选取

第三章 气溶胶光学厚度反演实验的设计

3.1 实验目的

3.2研究区域环境背景

3.3 实验数据

3.4 实验研究步骤

3.5 实验环境

第四章 MODIS数据预处理

4.1 辐射定标

4.2“蝴蝶结”去除

4.3 几何校正

第五章 基于MODIS数据气溶胶反演实验

5.1 算法设计的基本思想

5.2 反演实验

总结

参考文献

致谢