基于6S模型MODIS遥感数据大气气溶胶光学厚度计算方法比较研究

摘要

气溶胶是影响大气特性的一个重要因素，气溶胶的变化对气候、环境等很多方面都会产生严重的影响。描述气溶胶特性的最重要参数之一就是气溶胶光学厚度，它也是反映大气浑浊程度的重要物理量。近年来随着城市化、工业化进程的不断加快，环境问题越来越受到人们的关注。大气气溶胶光学厚度的获取方法成为了当下学者们很感兴趣的话题。
　　利用地面观测站进行直接观测的方法可以准确的获得该站点上空的气溶胶光学厚度，但是由于时间、空间的限制比较大，无法得到一整片区域内的气溶胶观测结果。因此如何利用卫星资料，快速、准确、廉价的得到一大片范围内的大气气溶胶光学厚度成为了热门的研究课题。随着上世纪末国际上开展的把EOS计划等一系列卫星送上太空的地球观测计划的顺利实施，利用卫星上搭载的MODIS传感器所获取的资料对大气气溶胶光学厚度进行反演具有效率高、覆盖范围广、方便快捷等优势，同时也为实时监测大气提供了方法。
　　本文中利用IDL语言所编写的程序，基于6S模式，以暗像元法，扩展暗像元法、V5.2算法作为反演方法对2015年北京以及辽宁地区随机选取的几天进行了大气气溶胶光学厚度反演研究，并通过Arcgis软件，显示出反演结果。数据分析表明，通过暗像元法、扩展暗像元法和V5.2算法反演的北京以及辽宁地区上空大气气溶胶光学厚度具有良好的适用性，其中扩展暗像元法和暗像元法相对来说更加简单、快捷，但误差较大；V5.2算法，反演所需要的时间较长，但反演结果相比较而言更加精确。为了比较上述反演结果，以AERONET观测网络的观测数据为基准，暗像元法与扩展暗像元法的平均误差为0.168，而V5.2算法的平均误差为0.146，并做相关性统计，暗像元法相关性系数为0.810，V5.2算法为0.837。因此，反演结果对于环保和气象部门来说具有一定的参考价值，这些数据也可以为雾霾和大气污染提供有效的数据参考。

目录

1 绪论

1.1 研究背景

1.1.1气溶胶特性及研究背景

1.1.2大气气溶胶遥感反演进展

1.2 研究意义

1.3 课题来源及本文研究内容

1.3.1课题来源

1.3.2本文研究内容

2 6S模型介绍及6S查找表的建立

2.1 6S模型介绍及6S查找表的建立

2.1.1 6S模型介绍

2.1.2 6S模式参数的设定

2.1.3 6S模型的运算方式

2.1.4 6S模式的局限性

2.1.5 6S模式查找表的建立

2.2 IDL语言的介绍

2.2.1 IDL语言的介绍

2.2.2 IDL语言的主要特点

2.2.3应用领域

3 基于MODIS数据气溶胶光学厚度反演方法及敏感性试验研究

3.1 MODIS数据分析

3.1.1 MODIS传感器介绍

3.1.2 MODIS数据的获取

3.1.3 MODIS数据的预处理

3.2 反演方法的基本原理

3.2.1暗像元法

3.2.2扩展暗像元法

3.2.3 V5.2算法

3.3 敏感性试验

4 大气气溶胶光学厚度数据反演及结果分析

4.1 反演流程

4.2 北京及其周边地区气溶胶光学厚度反演

4.2.1北京地区扩展暗像元法与V5.2算法大气气溶胶光学厚度反演结果对比

4.2.2北京地区暗像元法与V5.2算法大气气溶胶光学厚度反演结果对比

4.2.3辽宁地区扩展暗像元法与V5.2算法大气气溶胶光学厚度反演结果对比

4.2.4辽宁地区暗像元法与V5.2算法大气气溶胶光学厚度反演结果对比

4.3 反演数据结果分析

4.3.1 AERONET网络介绍

4.3.2关于AERONET数据的处理

4.3.3误差分析

5 总结与展望

5.1 全文总结

5.2 展望

参考文献

附录 6S查找表计算代码

攻读硕士学位期间取得成果

致谢