(定量遥感课件)气溶胶卫星遥感反演
气溶胶光学厚度遥感反演方法研究
气溶胶光学厚度遥感反演方法研究气溶胶光学厚度是指大气中可见光波段的气溶胶对光的吸收和散射能力，是研究大气污染和气候变化的重要参数之一。
随着遥感技术的发展，气溶胶光学厚度的遥感反演方法也越来越多样化。
本文将围绕气溶胶光学厚度的遥感反演方法展开探讨，并介绍其中几种常用的方法。
首先，我们来介绍一种基于太阳辐射的反演方法，即通过观测太阳辐射在大气中的衰减程度来推导气溶胶光学厚度。
该方法的基本原理是：利用太阳辐射的特定波段观测数据，与大气传输模型进行比对，通过比较模型计算的大气透过率和实际观测得到的透过率之间的差异，推导出气溶胶光学厚度。
这种方法的优点是简单且操作直观，但是需要准确的大气传输模型和太阳辐射观测数据。
另一种常用的反演方法是利用遥感数据中的多光谱信息进行反演。
这种方法利用多光谱数据中不同波长的光谱信息和气溶胶光学特性之间的关系，从而反演出气溶胶光学厚度。
常用的多光谱遥感数据包括MODIS卫星的数据和Landsat卫星的数据。
这种方法的优点是获取的数据较全面和准确，但是对大气参数和气溶胶光学特性的准确性要求较高。
此外，还有一些基于亮温数据的反演方法。
亮温是指地物在遥感图像中反射和辐射出的热能，不同的地物有不同的亮温值。
利用亮温数据可以推导出地表和大气的温度分布，从而推导出气溶胶光学厚度。
这种方法适用于全球遥感数据，但是对地表和大气温度的准确性有一定要求。
在不断深入研究中，一些新的反演方法也得到了发展。
例如，基于人工神经网络的反演方法。
通过训练神经网络，能够从遥感数据中学习到气溶胶光学厚度和其他大气参数之间的复杂非线性关系，从而实现准确的反演。
这种方法的优点是能够适应复杂的遥感数据，减少传统方法中的模型假设和参数要求，提高了反演的准确性。
综上所述，气溶胶光学厚度的遥感反演方法多样化且不断发展。
通过太阳辐射观测、多光谱数据分析、亮温数据推算和人工神经网络等方法，可以准确地反演出气溶胶光学厚度。
未来随着遥感技术的不断进步，反演方法将更加精细化和高效化，为大气污染和气候变化研究提供更加可靠的数据支持。
大气气溶胶卫星遥感反演研究综述
大气气溶胶卫星遥感反演研究综述【摘要】本文主要围绕大气气溶胶卫星遥感反演研究展开综述。
首先介绍了大气气溶胶卫星遥感技术的原理，包括传感器、数据处理和遥感算法等方面。
然后详细探讨了大气气溶胶卫星遥感反演方法，包括单光谱反演、多光谱反演和激光雷达反演等。
接着总结了大气气溶胶卫星遥感反演结果，并详细介绍了反演结果在气象学、环境监测和气候变化研究中的应用。
最后对大气气溶胶卫星遥感反演研究的进展进行了概述，指出了当前研究存在的问题和未来发展方向。
展望了大气气溶胶卫星遥感反演的未来发展，包括技术创新、应用拓展和国际合作等方面。
通过本文的综述，有望促进大气气溶胶卫星遥感反演研究的深入发展并为相关领域的应用提供支撑。
【关键词】大气气溶胶、卫星遥感、反演、研究综述、技术原理、方法、结果、应用、进展、展望1. 引言1.1 大气气溶胶卫星遥感反演研究综述概述大气气溶胶是指在大气中悬浮的微小颗粒物质，是空气污染的主要成分之一。
气溶胶的数量、大小、成分和分布对大气环境和气候变化具有重要影响。
卫星遥感技术能够全面、连续地监测大气气溶胶，为研究气溶胶的来源、形成机制和影响提供了重要手段。
本文将综述大气气溶胶卫星遥感反演研究的相关内容，包括技术原理、反演方法、反演结果、应用和进展。
通过对卫星遥感数据的获取、处理和分析，可以获取大气气溶胶的空间分布、垂直分布和时空变化规律，为大气环境监测和气候研究提供重要参考。
本文将系统介绍大气气溶胶卫星遥感技术的基本原理，包括遥感器的设计原理、数据获取方式以及数据处理方法。
将探讨不同反演方法在大气气溶胶遥感中的应用，比较各种方法的优缺点，为研究者和决策者提供参考。
通过对大气气溶胶卫星遥感反演结果的分析，可以揭示大气气溶胶的空间分布和变化趋势，为环境保护和气候变化研究提供重要支撑。
结合遥感数据和模型模拟的研究，可以更准确地评估大气气溶胶对气候变化的影响。
本文还将探讨大气气溶胶卫星遥感在大气污染监测、气候变化研究、灾害预警等方面的应用，并展望未来大气气溶胶卫星遥感反演研究的发展方向，为相关研究和应用提供参考和借鉴。
大气气溶胶卫星遥感反演研究综述
大气气溶胶卫星遥感反演研究综述【摘要】大气气溶胶对气候变化和空气质量具有重要影响，因此大气气溶胶的遥感监测变得至关重要。
本文首先介绍了大气气溶胶的来源和影响，然后详细解析了大气气溶胶卫星遥感技术原理和反演算法，以及反演结果验证的重要性。
接着探讨了大气气溶胶卫星遥感在环境监测中的应用，展示了其在改善空气质量和监测气溶胶分布方面的潜力。
对大气气溶胶卫星遥感的发展前景、研究挑战和意义进行了总结和展望。
本文旨在全面了解大气气溶胶卫星遥感的研究现状和未来发展方向，为相关领域的研究和应用提供参考和借鉴。
【关键词】大气气溶胶、卫星遥感、反演研究、来源、影响、技术原理、算法、结果验证、环境监测、发展前景、挑战、意义1. 引言1.1 大气气溶胶卫星遥感反演研究综述大气气溶胶是指悬浮在大气中的固体或液体微粒，是大气污染的主要成分之一。
它源自于自然和人为活动，如火山喷发、森林火灾、工业排放等。
大气气溶胶对气候变化、大气光学、空气质量等方面产生重要影响，因此对其进行监测和研究具有重要意义。
随着遥感技术的发展，大气气溶胶卫星遥感成为研究气溶胶的重要手段之一。
通过卫星遥感技术，可以获取全球范围内的大气气溶胶分布情况，为气溶胶研究提供了丰富的数据资源。
大气气溶胶卫星遥感反演研究致力于利用卫星观测数据推导大气气溶胶的物理和化学特性，探索其在大气环境中的变化规律。
本综述将从大气气溶胶的来源和影响、卫星遥感技术原理、反演算法、反演结果验证以及在环境监测中的应用等方面进行综合阐述，同时探讨大气气溶胶卫星遥感的发展前景、研究面临的挑战以及其在环境保护、气候变化研究等方面的意义。
通过对大气气溶胶卫星遥感进行全面总结，旨在推动相关研究的进展，促进大气环境监测和管理水平的提升。
2. 正文2.1 大气气溶胶的来源和影响大气气溶胶是指悬浮在大气中的微小固体或液体颗粒物质，来源主要包括自然源和人为活动。
自然源方面，火山爆发、森林火灾、沙尘暴等自然现象会释放大量气溶胶物质；人为活动包括工业生产、汽车尾气、生物质燃烧等，都会产生大气气溶胶。
气溶胶光学特性的遥感反演方法研究
气溶胶光学特性的遥感反演方法研究随着现代工业的发展，气溶胶污染越来越严重，对健康和环境都造成了一定的威胁。
因此，研究气溶胶的成分、分布和浓度等信息非常重要。
然而，气溶胶是一种难以直接观测的微观物质，因此需要借助遥感技术来间接获取其光学特性参数。
一、气溶胶的光学特性参数气溶胶是一种分散的、非晶态的固体或液体颗粒，在大气中存在各种形态和尺寸的气溶胶。
气溶胶的光学特性参数描述了气溶胶与光的相互作用过程，是遥感反演中常用的参数。
其中，主要包括以下几个参数：1、气溶胶光学厚度（AOD）：气溶胶吸收和散射光线的总量，是描述大气混浊程度的重要物理量。
AOD是从地球表面或航空器上通过大气光学成像设备获取的数据，用于确定大气中气溶胶物质的分布和浓度，是气溶胶遥感研究的重要参量。
2、气溶胶光学直径（AOD）：描述气溶胶的尺寸大小。
它是气溶胶颗粒输运和沉积的重要参数，通过对气溶胶粒子在大气中的运动轨迹和捕获的数据进行分析，可以对大气环境和气象变化有一个更为详细的描述。
3、吸收光学深度（AODa）：描述气溶胶吸收光线的数量。
与AOD类似，吸收光学深度是反映大气透射光谱特性的重要参数，可以用来识别气溶胶吸收谱线的特征。
二、气溶胶遥感反演方法研究气溶胶遥感反演方法是利用观测数据来估算，或者从遥感影像数据中直接提取气溶胶光学特性参数的一种方法。
气溶胶遥感反演方法分为直接反演和间接反演两种，其中直接反演要求观测系统直接测量气溶胶光学特性参数，而间接反演则是利用以反向模型等方法来从观测数据中估算气溶胶光学特性参数。
1、直接反演直接反演方法直接从遥感图像中提取气溶胶光学特性参数，是一种比较常见的气溶胶遥感反演方法。
直接反演的关键是选择适当的算法和模型来计算气溶胶光学参数，其中多数算法需要大量的样本数据来进行训练和验证。
2、间接反演间接反演方法是以气溶胶吸收、散射和透射光度为基础，从多角度、多波段的卫星遥感图像中提取吸收、散射和透射光度，进而估算AOD等光学特性参数。
[课件]基于MODIS数据的城市地区气溶胶光学厚度遥感反演研究(基于6s模型构建查找表)PPT
![[课件]基于MODIS数据的城市地区气溶胶光学厚度遥感反演研究(基于6s模型构建查找表)PPT](https://img.taocdn.com/s3/m/b4454d400b1c59eef8c7b489.png)
AOD遥感反演国外研究现状
国外利用遥感反演AOD进展呈现以下特点： [1] 始于20世纪70年代中期； [2] 从研究内容角度：利用卫星资料反演AOD取得了大量的研 究成果： 1）采用TERRA（AQUA） MODIS/MISR、PARASOL POLDER、 ENVISAT MERIS/AATSR等各种传感器进行AOD 反演，并基于太阳分光光度计的地基实测数据或者国际气溶 胶网（AERONET）观测数据进行精度验证； 2）基于不同的卫星传感器，进行AOD反演算法的改进或者 创新，形成了各种算法 ； 3）进行不同传感器之间 AOD反演的比较研究 ； 4）将反演的AOD和其他的环境、气候影响因子进行各种统 计相关分析，探求他们之间的相互影响机制 。
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技 术 路 线
主要内容
配合卫星的过境时间，在兰大本部科学馆楼顶，对2005年5 月到2006年4月的晴空天气进行了地面多波段光度计的连续 观测试验，得到了32天的有效数据，以方便验证卫星资料的 反演验证工作。
对基于Fortran语言的6S辐射传输模型进行了单像元和整幅影 像的反演试验，完成了MODIS数据的整幅影像的反演。
气溶胶光学厚度（AOD）
气溶胶光学厚度是指沿辐射路径传输过程中，单位面积上 所有吸收和散射气溶胶而产生的总削弱，是无量纲量。
研究背景、意义和目的
气溶胶在地球辐射收支平衡和全球气候变化中扮演着重要的 角色。 精确探测AOD，对于研究气候变化具有重要意义； 基于太阳分光光度计的地基探测方法可以比较准确地测量气 溶胶信息, 但获取的只是空间点上的数据，不能反映大区域 气溶胶时空分布； 卫星遥感反演方法具有覆盖面积广、信息获取方便、快捷等 特点，相对于地面观测可以更高效地获取大气气溶胶信息， 为人们实时了解大区域范围内的气溶胶变化提供了可能，因 此具有广泛的研究前景； 随着对地观测技术的实施以及定量遥感技术的发展，卫星遥 感AOD具有良好的发展前景；
大气气溶胶卫星遥感反演研究综述
大气气溶胶卫星遥感反演研究综述大气气溶胶是大气环境中的重要组成部分，对大气辐射传输、气候变化、风沙输送等过程产生着重要的影响。
目前，全球大气气溶胶监测手段多样，包括地面监测、飞机监测和遥感卫星监测。
大气气溶胶卫星遥感成为研究大气气溶胶的重要手段。
一、大气气溶胶卫星遥感技术概述大气气溶胶卫星遥感技术是通过利用遥感卫星搭载的传感器获取大气气溶胶的遥感信息，通过数据处理和分析得到大气气溶胶的时空分布和特性参数。
目前在大气气溶胶卫星遥感方面已经有了多项成熟的遥感手段和技术，如光学遥感、微波遥感、红外遥感等。
光学遥感是目前应用最为广泛的大气气溶胶遥感手段之一，其主要原理是通过监测大气气溶胶颗粒对太阳辐射和地表反射光的吸收、散射和透射特性来获取大气气溶胶的光学性质，包括光学厚度、粒径分布、复合折射率等。
而微波遥感则是通过监测大气气溶胶颗粒对微波辐射的散射和吸收特性来获取大气气溶胶的物理和化学特性参数，如水平能见度、气溶胶组分、气溶胶质量浓度等。
红外遥感则是通过监测大气气溶胶发射和吸收红外辐射的能力来获取大气气溶胶的温度、湿度、颗粒浓度等信息。
1. 光学厚度是指大气气溶胶对太阳辐射和地表反射光的吸收、散射和透射能力的综合表征，是衡量大气气溶胶浓度的重要参数。
光学厚度越大，表示大气中的气溶胶浓度越高。
3. 复合折射率是指大气气溶胶颗粒对不同波长光的折射和散射能力的综合表征。
复合折射率的大小和变化对大气气溶胶的光学性质和光学特性有着重要的影响。
4. 水平能见度是指大气中气溶胶颗粒对水平能见度的影响程度。
水平能见度越小，说明大气中的气溶胶颗粒浓度越高，大气浑浊程度越高。
5. 气溶胶组分是指大气中气溶胶颗粒的化学成分和组成结构。
不同的气溶胶组分对大气环境和生态系统产生着不同的影响。
6. 气溶胶质量浓度是指单位体积大气中的气溶胶颗粒的质量。
气溶胶质量浓度的大小和变化对大气环境和人类健康有着重要的影响。
7. 温度、湿度、颗粒浓度是指大气中的气溶胶颗粒的温度、湿度和颗粒浓度的分布情况。
高时相陆表大气气溶胶卫星遥感定量反演的开题报告
高时相陆表大气气溶胶卫星遥感定量反演的开题报告一、研究背景气溶胶是指悬浮在大气中的小颗粒物质，它对大气光学和物理化学过程产生重要影响，且与气候变化有着密切联系。
气溶胶影响着大气的透明度、辐射平衡、降水形态、云微物理等多重要过程。
因此，精确地测量和模拟气溶胶在大气中的时空分布和光学性质，对于了解大气物理环境和气候变化等重要问题具有重要意义。
卫星遥感技术是研究大气气溶胶的重要手段之一，具有覆盖范围广、反演时间快、监测周期长等优点。
在众多气溶胶遥感反演方法中，基于光学性质反演的方法是最为通用和成熟的方法之一。
其中，高时相陆表大气气溶胶卫星遥感定量反演方法，能够在足够优秀的时间空间分辨率下，精准地反演陆表气溶胶的激光雷达数据，进而实现陆表气溶胶的数量和分布特征提取。
二、研究目标本研究的主要目标是基于高时相陆表大气气溶胶雷达数据，研究开展气溶胶的遥感定量反演方法，实现对陆地地表气溶胶的定量分析、提取气溶胶时空分布特征等。
三、研究内容1. 理论研究：对气溶胶遥感定量反演的基本理论进行梳理和总结，探讨气溶胶特征参数的物理意义、反演方法的数学与物理基础等问题。
2. 卫星遥感数据分析：使用高时相INSAR数据、雷达数据等多源遥感数据开展复合探测，在时间和空间维度上重建气溶胶时空分布的变化特征。
3. 模型建立：基于气溶胶反射率和散射率的遥感定量反演方法建立相关的数学模型。
4. 实验验证：针对不同的气溶胶类型和地理环境，对提取出的不同特征物理量、气溶胶类型和遥感数据反演结果进行比对和实验验证。
四、研究意义通过建立快速反演气溶胶在大气中时空变化规律的方法，对于深入研究气溶胶在大气中的行为、理解其物理化学机制、探究其与全球变化之间的关系等都具有重要意义。
此外，本研究的方法还有助于制定气溶胶管理和维护空气质量的政策。
遥感反演及遥感数据产品的生产过程课件PPT
消除大气辐射的影响，恢复大气下界的地面反射率或者地面辐射亮度
未知数：７个通道的发射率、昼夜两个地表温度、昼夜两套大气等效辐射温度和水汽含量
大气水汽含量
经验公式、查找表
L L 例子：GLASS叶面积指数产品生产线
数据信息＋已知参数＋先验约束
toa
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建立440纳米处地表反射率、气溶胶类型、气溶胶光学厚度、太阳角度、观测角度等自变量与TOA反射率的查找表。
解决病态反演问题的办法，一是扩充信息源，比如综合 使用多源遥感数据或地面观测资料，引入先验知识；二 是控制信息分配，让有限的观测信息尽量分配到目标参 数，抑制反演过程中的误差传播。
4
1. 遥感反演概述
1.3 常见的几种遥感反演方法 经验回归
例如逐步多元回归、神经元
公式推导及线性反演
简化、线性化 ；例如大气校正公式、分裂窗
模型 通过地面观测或者较高质量的遥感产品获得统计知识
这里讨论的是狭义的辐射畸变，即传感器自身特点引起的图像缺陷
大气水汽含量
经验公式、查找表
广泛用于大气、地表、叶片
人工抽查的质量检查方法
例子：GLASS叶面积指数产品生产线
传感器缺陷、地形和光照条件的变化、大气的吸收和散射
遥感反演信息量缺乏问题的解决方法
2
1. 遥感反演概述
1.1 什么是遥感反演
正演
物理参数 遥感信号
3
反演
1. 遥感反演概述
1.2 遥感反演问题的本质和科学问题
遥感的本质是反演，而从反演的数学来源讲，反演研究 所针对的首先是数学模型。……，首先要解决的问题是对 地表遥感像元信息的地学描述。
但陆地遥感反演的根本问题在于定量遥感往往需要用少 量观测数据估计非常复杂的地表系统的当前状态，本质 上是一个病态反演问题。
气溶胶定量遥感反演的方法
气溶胶定量遥感反演的方法气溶胶定量遥感反演技术是通过遥感卫星获取的气溶胶光学特性数据，结合气象和大气光学模型，利用数学方法反演出大气中气溶胶的浓度、粒径分布和透明度等信息的一种方法。
下面将详细介绍几种常用的气溶胶定量遥感反演方法。
1.基于比值法的反演方法：比值法是通过计算多个波段之间的比值来反演气溶胶光学厚度或光学透明度。
比值法的基本原理是假设大气的气溶胶光学特性在不同波段之间具有一定的关联性，通过计算不同波段之间的比值，可以消除大气气溶胶光学特性之间的差异，得到气溶胶的浓度信息。
比较常用的比值法有Blue-SWIR方法、Blue-Red方法和Red-NIR方法等。
2.基于反射率统计关系的反演方法：反射率统计关系是指大气底层和表面反射率之间的统计关系，基于这种关系可以反演出气溶胶的浓度和粒径分布。
该方法需要利用地表特征的反射率数据，通过建立气象和辐射传输模型，以及利用大量的地表反射率样本来建立反射率统计关系，从而反演出气溶胶的光学厚度和粒径分布。
3.基于颜色指数的反演方法：颜色指数是指在可见光和近红外波段之间的光谱变化指标，通过计算颜色指数可以反演出气溶胶的浓度和类型。
常见的颜色指数有NDVI（归一化植被指数）、SAVI（改进型土地覆盖指数）和EVI（增强型植被指数）等。
通过分析不同颜色指数之间的关系，可以反演出气溶胶的浓度和种类。
4.基于光谱反演和逆向传输模型的反演方法：光谱反演和逆向传输模型是指通过建立大气辐射传输模型，将遥感获取的多光谱数据与模型模拟的光谱进行比较，通过调整气溶胶的光学参数反演出气溶胶的浓度和透明度。
该方法需要利用气象和大气光学模型对大气辐射传输过程进行建模，然后通过数值计算的方法，反演出气溶胶的光学特性。
总的来说，气溶胶定量遥感反演方法有很多种，每种方法都有其适用的条件和限制。
不同的方法结合以及综合应用可以提高反演结果的准确性和可靠性，从而更好地满足对气溶胶浓度、粒径分布和透明度等信息的需求。
大气气溶胶卫星遥感反演研究综述
大气气溶胶卫星遥感反演研究综述
大气气溶胶的卫星遥感反演方法主要有两种：一种是直接反演方法，另一种是间接反演方法。
直接反演方法是利用卫星遥感数据，通过对气溶胶的光学特性进行测量和分析，来确定大气气溶胶浓度和分布。
而间接反演方法则是通过对大气气溶胶的影响进行模拟和推断，来间接估算大气气溶胶的浓度和分布。
这两种方法各有优势和局限，综合运用可提高遥感反演精度。
卫星遥感反演大气气溶胶需要考虑的因素较多，主要包括大气气溶胶的光学特性、卫星遥感数据的获取和处理、大气辐射传输模型等。
大气气溶胶的光学特性是指大气气溶胶对光的散射和吸收特性，通过这些特性可以对大气气溶胶进行识别和表征。
卫星遥感数据的获取和处理则需要考虑到卫星遥感数据的分辨率、频率和覆盖范围等因素。
而大气辐射传输模型则是用来模拟大气气溶胶对太阳和地面辐射的影响，从而推断大气气溶胶的浓度和分布。
卫星遥感反演大气气溶胶还需要考虑到大气本身的复杂性和变化性。
大气气溶胶的浓度和分布受到气象、气候和地理等因素的影响，因此在进行卫星遥感反演时，需要充分考虑这些因素的影响。
大气气溶胶的分布和排放也会随着时间和空间的变化而发生变化，因此需要对不同时间和空间的大气气溶胶进行监测和反演。
大气气溶胶卫星遥感反演研究在大气环境和气候变化研究中具有重要意义。
随着卫星遥感技术的不断发展和改进，相信卫星遥感反演大气气溶胶的精度和应用范围将会不断提高，从而为大气环境和气候变化研究提供更加准确的数据支持。
大气气溶胶卫星遥感反演研究综述
大气气溶胶卫星遥感反演研究综述1. 引言1.1 研究背景大气气溶胶是大气中的微小颗粒物质，对天气、气候、环境和健康等多个方面产生重要影响。
随着工业化和城市化的加快，大气气溶胶的排放量不断增加，对环境和人类健康带来诸多负面影响。
对大气气溶胶的遥感监测和研究变得尤为重要。
传统的大气气溶胶监测方法往往受限于采样点有限、覆盖范围小、监测精度低等问题，无法全面、准确地反映大气气溶胶的时空分布特征。
而卫星遥感技术的发展为大气气溶胶的监测提供了新的途径。
卫星遥感可以实现对大范围区域、高分辨率的监测，能够全天候、全天时对大气气溶胶进行连续性监测，为大气气溶胶的研究提供了更加方便、高效的手段。
利用卫星遥感技术进行大气气溶胶监测和研究已成为当前大气科学领域的热点研究方向。
【2000字】1.2 研究目的大气气溶胶是大气污染的重要组成部分，对气候变化和人类健康有着重要影响。
通过卫星遥感技术对大气气溶胶进行定量反演具有重要意义。
本文的研究目的主要包括以下几点：1. 探究不同定量反演方法的优缺点，为选择合适的反演方法提供参考。
2. 对比不同遥感数据源在大气气溶胶反演中的适用性，为数据选择和处理提供指导。
3. 综合分析不同遥感反演算法的特点，为深入理解大气气溶胶空间分布提供支持。
4. 探讨卫星遥感技术在大气气溶胶研究中的优势，归纳出其在监测和预警中的价值。
5. 探索大气气溶胶遥感反演技术的应用领域，为进一步研究和实践提供方向。
通过以上研究目的的分析和实践，将有助于推动大气气溶胶卫星遥感反演研究的发展，为环境保护和可持续发展提供科学依据和技术支持。
2. 正文2.1 定量反演方法定量反演方法是大气气溶胶遥感研究中的重要内容，主要目的是通过遥感数据提取大气气溶胶的浓度、粒径、光学厚度等关键参数。
目前常用的定量反演方法包括基于光学模型的反演方法和基于统计模型的反演方法。
基于光学模型的反演方法主要利用大气气溶胶与太阳辐射或地物表面相互作用的光学特性，比如吸收、散射、透射等。
大气气溶胶卫星遥感反演研究综述
大气气溶胶卫星遥感反演研究综述近年来，大气气溶胶的研究已经成为了大气科学领域的热点之一。
大气气溶胶可以分为自然源和人为源两大类，包括但不限于悬浮在大气中的尘埃粒子、二次有机气溶胶以及硫酸气溶胶等。
大气气溶胶不仅会直接影响大气的光学性质，而且还与气候变化、空气质量以及人类健康等密切相关。
精确地反演大气气溶胶的浓度和形态参数对于气候研究和空气质量监测具有重要的意义。
大气气溶胶的遥感反演技术已经取得了很多进展。
大气气溶胶卫星遥感是一种常见的方法。
大气气溶胶卫星遥感可以通过利用遥感仪器测量大气气溶胶的辐射强度和波长，来获取大气气溶胶的浓度和形态参数。
大气气溶胶卫星遥感的优势在于其全球覆盖范围和连续观测能力，能够提供全球范围内的大气气溶胶数据，以揭示大气气溶胶的时空分布规律。
大气气溶胶卫星遥感的反演方法多种多样。
最常见的反演方法是利用大气气溶胶的辐射输送模式和观测数据之间的关系，建立反演模型，通过反演模型对观测数据进行处理，从而获得大气气溶胶的浓度和形态参数。
还可以利用统计学方法和辐射传输模型相结合的方法来反演大气气溶胶。
大气气溶胶卫星遥感反演的关键问题之一是悬浮粒子的类型和复杂形状的反演。
悬浮粒子的类型多样，包括球形粒子、非球形粒子、混合粒子等，其反演具有很大的难度。
由于大气气溶胶的光学性质受到很多因素的影响，如湿度、温度、颗粒浓度等，这些因素的变化会导致反演结果的误差。
需要对这些因素进行有效的修正，以提高大气气溶胶遥感反演的精度和准确性。
大气气溶胶卫星遥感反演研究是一个重要而复杂的课题。
通过建立反演模型、利用统计学方法和辐射传输模型相结合等手段，可以有效地反演大气气溶胶的浓度和形态参数。
目前的研究还存在一些问题，如反演方法的精度和精确性不够高、大气气溶胶的复杂形状和类型的反演难度等，这些问题值得继续深入研究和探讨。
(定量遥感课件)气溶胶卫星遥感反演
CERN创新建立了 中国首个全国范
CERN station (19) Typical city site (4)
Hailun
Sanjiang
围的气溶胶光学 特性观测网。
Fukang
Calibration site (2)
Changbai Mountain
Haibei
Beijing City Eerduosi
80、85； 7个视角天顶角：0、10、20、30、40、50、60； 19个相对方位角：0、5、10、20、40、60、70、80、
90、100、110、120、130、140、150、160、170、 175、180； 2个大气模式：中纬度夏季和中纬度冬季； 3个气溶胶模式：大陆模式、城市工业模式和沙尘模式； 11个蓝波段地表反射率
东部地区拟增设网格化站点约29个
现有CERN生态站(19)
海伦
现有典型城市站(4)
三江
基准标定站(2)
阜康
长白山
鄂尔多斯
北京
沈阳
海北
沙坡头 安塞
兰州
香河 森林
东部地区网格化
胶州湾
(5X5)
封丘
拉萨
盐亭
桃源
上海 太湖
西双版纳
鼎湖山
台北
三亚
北京地区网格化(4X4)
LED hazemeter
环保局城市空气质量常规监测站
气溶胶自动观测网络AERONET 法国气溶胶网络Photons 加拿大太阳光度计网络AeroCan 澳大利亚气溶胶地基网络AGSNet 日本的气溶胶/ 辐射观测网络Skynet 韩国的气溶胶/ 辐射观测站
中国地区太阳分光观测网 (2004.08-2007.12)
基于卫星遥感技术的气溶胶光学特性定量反演
基于卫星遥感技术的气溶胶光学特性定量反演第一章绪论气溶胶是指悬浮在大气中的小颗粒物质，包括灰尘、烟雾、霾、大气污染等污染颗粒物。
气溶胶直接影响环境、健康和气候变化，其中光学特性是气溶胶的重要性质之一。
定量地反演气溶胶光学特性能够提高我们对气溶胶的认识，为环境保护、气候变化和空气质量的预测提供重要参考和依据。
而遥感技术在光学特性反演中的应用已逐渐成为一种有效的手段。
第二章气溶胶散射光学特性气溶胶散射是光在气溶胶颗粒表面发生反射、透射、折射等作用后出射到大气中的过程。
受到散射作用影响，气溶胶光学特性对光的波长、入射角、颗粒大小、状况等因素具有一定的依赖性。
散射光学特性的定量反演，是测量和分析气溶胶浓度和组成的重要途径。
第三章遥感技术在气溶胶光学特性反演中的应用卫星遥感技术在光学特性反演中具有优越性，其具备高时空分辨率、覆盖范围广、连续观测等特点。
卫星对气溶胶的遥感观测方式千姿百态，包括可见光、红外、微波等多种波段。
对于可见光波段，反演气溶胶光学特性一般通过研究气溶胶散射光谱实现。
此外，卫星遥感技术还可以通过对大气分子散射、太阳辐射传输、云覆盖等特性的观测，对气溶胶光学特性进行反演。
第四章气溶胶光学特性反演算法气溶胶光学特性反演涉及到多学科知识，需要利用计算机模型和软件工具实现。
典型的反演算法有改进的Dubovik方法、最小二乘拟合方法、土壤气溶胶模型等。
其中最小二乘拟合方法是通过对气溶胶颗粒大小分布的拟合来反演气溶胶光学厚度，相位函数等参数。
而固体球面散射模型是目前应用最为广泛的反演算法之一，它是利用数学模型将气溶胶特征与反演参数联系起来，通过对反演参数的研究分析气溶胶颗粒大小、分布、形状等特性。
第五章气溶胶光学特性反演的进展和展望气溶胶光学特性反演技术的研究由来已久，但随着遥感技术、人工智能技术不断提升，气溶胶光学特性反演精度和可信度有望进一步提高。
同样，一定程度上存在一些不确定性，这需要对反演算法和模型的不断优化和修正。
余涛-气溶胶遥感反演研究PPT课件
Pollen
中文 煤烟 硫磺酸 水晶有机物
直径（纳米） 10 - 100
硫酸铵
海洋有机物 生物质烟
100-1000
沙尘 海盐 花粉
1000-
10000 6
1.大气气溶胶特性
1.2 气溶胶几何特性-微观形态特性
大气中的气溶胶粒子来源较多，大小不同，形状各异。在实际研究中宏 观上分析时需要有一个粒子尺度分布函数来描述气溶胶粒子群。
气候系统是一个极其复杂的多圈、多层次系统。在诸多影响气候变化 的因子中，气溶胶是一个既重要却又不确定的影响因子。
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2. 卫星监测气溶胶参数的意义
2.1气溶胶的影响-气候系统
• 直接、间接辐射强迫作用 • 通过云影响降水 • 与雪、冰的相互作用
影响大气辐射平衡，严重影响区域和全 球变化！！！
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2. 卫星监测气溶胶参数的意义
采用T-Matrix计算的不同形状的非 球形粒子相函数
1.大气气溶胶特性
1.4 气溶胶光学特性-偏振特性 光波是一种横波，也是一种电磁波。电磁波的波动性质
由 Maxwell 方程组来描述，其基本研究对象是矢量波，分 别是电场矢量 E 和磁场矢量 H，完整描述它们需要四个参 量：波的振幅、波长、位相和偏振。
2.1气溶胶的影响-人居环境
环境：大气能见度下降，阻碍空中、水面和路面交通 健康：显著提高呼吸道、肺心病以卫星监测气溶胶参数的意义
2.1气溶胶的影响-人居环境
晴空、污染天气对比图
晴空、沙尘天气对比图
21
2. 卫星监测气溶胶参数的意义
2.1气溶胶的影响-人居环境
2008年：我国三分之二城市空气气溶胶细粒子浓度超标。
PM 2.5 是气溶胶。
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气溶胶光学厚度
气溶胶的光学厚度是指沿辐射路径传输，单位截面上所 有吸收和散射气溶胶产生的总削弱，是无量纲量。以公式 表示为
kl
' dl
0 ex
k ' 是气溶胶吸收和散射的质量削弱系数和体积削弱系数， ex
为气溶胶密度，
l 为大气厚度。
气溶胶常规监测方法
国际气溶胶观测网络
世界气象组织(WMO) 的气溶胶观测网络 ➢ 世界气溶胶数据中心 ➢ 世界光学厚度研究和定标中心WORCC
东部地区拟增设网格化站点约29个
现有CERN生态站(19)
海伦
现有典型城市站(4)
三江
基准标定站(2)
阜康
长白山
鄂尔多斯
北京
沈阳
海北
沙坡头 安塞
兰州
香河 森林
东部地区网格化
胶州湾
(5X5)
封丘
拉萨
盐亭
桃源
上海 太湖
西双版纳
鼎湖山
台北
三亚
北京地区网格化(4X4)
LED hazemeter
环保局城市空气质量常规监测站
Shenyang
Xianghe
Shapotou Beijing Forest
Jiaozhou bay Lanzhou City
Ansai Fengqiu
It’s the first background network through the wide Chinese region.
观测网统一采用
Lhasa
80、85； 7个视角天顶角：0、10、20、30、40、50、60； 19个相对方位角：0、5、10、20、40、60、70、80、
90、100、110、120、130、140、150、160、170、 175、180； 2个大气模式：中纬度夏季和中纬度冬季； 3个气溶胶模式：大陆模式、城市工业模式和沙尘模式； 11个蓝波段地表反射率
气溶胶自动观测网络AERONET 法国气溶胶网络Photons 加拿大太阳光度计网络AeroCan 澳大利亚气溶胶地基网络AGSNet 日本的气溶胶/ 辐射观测网络Skynet 韩国的气溶胶/ 辐射观测站
中国地区太阳分光观测网 (2004.08-2007.12)
大气分中心依托
The Chinese Sun Hazemeter Network
浓密植被地表，根据2.1微米通道反 射率与红波段和蓝波段的反射率直接相关 的特性来计算红波段和蓝波段的地表反射 率。
➢ 稀疏植被区地表反射率的确定
植被覆盖
面积比
土壤反射
() A l() ( 1 A )s( 率)
真实地表反 射率
植被反射 率
➢ 稀疏植被区地表反射率的确定
从波谱库获取植被的组分反射率作为纯植被的反射率 水分与土壤的光谱合成
CERN创新建立了 中国首个全国范
CERN station (19) Typical city site (4)
Hailun
Sanjiang
围的气溶胶光学 特性观测网。
Fukang
Calibration site (2)
Changbai Mountain
Haibei
Beijing City Eerduosi
Yanting
Taoyuan
Shanghai City
Tai lake
物美价廉、性能 Sanya 稳定的LED型便
Dinghu Mountain
Taipei City来自携式太阳光度计Xishuangbanna
LED hazemeter
Sanya
华北地区网格化太阳分光观测网 (2008.01-2008.12)
气溶胶卫星遥感反演原理
辐射传输方程
L ( a ,s ,v ,) L 0 ( a ,s ,v ,) F d ( a ,s ) T ( a ,v ) / 1 s [ ( a ) ]
不同地表反射率条件下辐射值随光 学厚度的变化
浓密植被法气溶胶光学厚度反演
➢浓密植被法地表反射率的确定
R RewVsws st s
通过TGDVI植被指数确定植被覆盖面积比
T G D V I A [ ( R v i r R v r ) / ( v i r v r ) ( R v r R v g ) / ( v r v g ) ]
➢查找表构建
参数的设置
5个气溶胶光学厚度：0.05、0.2、0.5、1.0、2.0； 10个太阳天顶角：0、10、20、30、40、50、60、70、
气溶胶遥感
气溶胶的定义
大气气溶胶是悬浮在大气中的固体和液体 微粒与气体载体共同组成的多相体系。 大气中悬浮着的各种固体和液体粒子，例 如尘埃、烟粒、微生物、植物孢子和花粉， 以及由水和冰组成的云雾滴、冰晶和雨雪 等粒子，都是气溶胶 。
气溶胶的环境效应
大气中气溶胶的增多可以降低大气的能见 度而影响的正常生活和交通； 可吸入颗粒物被人吸入后，会累积在呼吸 系统中，引发许多疾病。越来越多的研究 表明人类心肺疾病的发病率与污染空气中 的颗粒物含量相关