利用霾优化变换(HOT)估算大气污染颗粒物的研究

摘要

随着国民经济的快速发展、城市化进程的加快和机动车的迅速增加，人类向大气中排放的污染物日益增多，大气污染日益加剧，各种大气污染灾害频繁发生，而颗粒物污染是我国大气污染的主要形式。目前，卫星遥感已成为大气污染监测的重要技术手段之一。
　　 本论文以南京市为研究区尝试将基于图像运算的霾优化变换HOT(HazeOptimized Transformation)运用于大气污染的遥感监测中，即利用大气辐射传输模型(6S)和MODIS数据，开展HOT用于大气污染遥感监测的可行性研究。本研究试图为大气污染卫星遥感监测提供一种新的技术方法，以促进大气污染遥感监测技术的发展。
　　 利用6S模型模拟分析HOT与气溶胶光学厚度、地表类型、观测角度的关系，以研究HOT表征AOT的敏感性；分析基于MODIS数据提取的HOT与地面监测的大气污染颗粒物之间的关系，构建适用于研究区的HOT与地面日均PM10质量浓度的关系模型，以实现利用HOT估算大气污染颗粒物。
　　 利用6S模型模拟结果表明HOT、与AOT高度正相关。通过对2007—2009年冬、春季节南京地区的从MODIS图像中提取的HOT数据与相应的地面PM10浓度数据的回归分析表明：HOT与PM10质量浓度之间具有显著相关性，置信度水平α=0．01；构建的城市、植被、水体、混合地表的一元二次模型在冬春半年的拟合精度分别为80．16％、80．53％、74．95％、80．16％，冬季的拟合精度分别为75．87％、75．22％、74．93％、75．33％，春季的拟合精度分别为84．80％、85．23％、84．27％、84．81％，模型的拟合精度较高。
　　 本文研究结果表明利用HOT估算地面可吸入颗粒物PM10浓度具有可行性，为利用HOT实现大气污染颗粒物的遥感监测提供参考依据。