基于MODIS数据的高分辨率气溶胶光学厚度反演

摘要

本课题来源于国家自然科学基金“耦合BRDF模型的城市地区气溶胶遥感反演模型与方法研究”（NO.40701112）、国家863计划课题“多源卫星遥感大气污染综合监测技术”子课题“我国地表下垫面反射模型”（NO.2006AA06A303）和项目“华北区域气溶胶光学厚度卫星遥感反演研究”（NO.200906）。
　　针对当前高亮度地区地表反射率确定精度较低，气溶胶反演存在较大困难，气溶胶反演产品空间分辨率普遍较低的问题，本文研究可见光波段地表反射率的确定问题，特别是高亮度地区地表反射率的确定问题，在所确定可见光地表反射率的基础上基于查找表的方法反演大气气溶胶光学厚度。在地表反射率的确定方面，本文提出了两种方法用以提高地表反射率的确定精度，一是基于植被指数地表反射率模型方法，另一个是基于地表反射率数据库方法。
　　基于植被指数改进的地表反射率模型方法是引入植被指数NDVISWIR作为参数所建立的拟合关系来改进利用MODIS2.1微米波段数据估算的可见光地表反射率数据。通过一系列试验发现，MODIS地表反射率产品的可见光波段与2.1微米波段达到最大相关系数时，NDVISWIR在拟合关系的系数趋于稳定。这种方法可以有效的改善因地表植被变化所引起地表反射率估算的误差，提高地表反射率确定的精度。
　　地表反射率数据库方法是利用MODIS历史年份的地表反射率数据建立地表反射率数据库，通过对历史数据和当前数据进行太阳天顶角的订正以及基于几何光学模型来估算当前数据的可见光地表发射率。由于MODIS地表反射率数据具有较高的精度，再加上太阳天顶角的订正，该方法可以有效提高城市等高地表反射率地区的可见光地表反射率的估算精度。
　　基于以上两种地表反射率确定方法，分别估算了蓝光波段的地表反射率，并利用6S模型构建气溶胶光学厚度查找表，分别反演了分辨率为1km的北京及其周边地区冬夏两个季节的大气气溶胶光学厚度。利用北京和香河的AERONET站点观测的大气气溶胶光学厚度数据验证了反演结果，表明基于本文提出的方法反演的气溶胶光学厚度在高亮度地区达到了较高的精度，可以有效获取高空间分辨率的气溶胶光学厚度产品。

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Contents

1 绪 论

1.1 气溶胶的特性及研究意义

1.2 国内外研究现状

1.3 气溶胶反演的难点

1.4 本文的主要研究内容

2 气溶胶光学厚度反演原理与方法

2.1 陆地气溶胶光学厚度反演原理

2.2 陆地气溶胶光学厚度反演方法

2.3 大气辐射传输模型简介

3 可见光地表反射率的确定

3.1 基于植被指数改进的地表反射率模型

3.2 地表反射率数据库方法

4 气溶胶光学厚度的反演及精度评价

4.1 大气气溶胶光学厚度反演的基本流程

4.2 基于植被指数的气溶胶光学厚度反演及精度评价

4.3 基于地表反射率数据库的气溶胶光学厚度反演及精度评价

5 总结与展望

5.1 总结

5.2 展望

致谢

参考文献

攻读硕士期间主要成果