400-1000nm波段反演气溶胶光学厚度的暗像元法

从卫星遥感的角度来看,气溶胶的不确定性是可见一近红外遥感中大气校正的难点,从遥感数据本身来反演气溶胶参数,进而完成大气校正,一直是遥感研究的重点.针对可见一近红外波段大气辐射传输特点,提出了利用浓密植被红波段(660 nm)与近红外波段(830 nm)之间的线性关系反演气溶胶光学厚度的基于可见近红外波段的暗像元法,该方法主要思想是首先假设在清洁大气的条件下,利用MODTRAN辐射传输模型对遥感图像进行大气校正,以减少近红外波段大气的影响,再通过双层叠代法搜索浓密植被像元作为暗像元,根据红波段和近红外波段之间的线性关系通过近红外波段计算暗像元的红波段表观反射率,并反演气溶胶光学厚度.利用该方法对PHI航空高光谱图像进行了气溶胶光学厚度的反演,并给出了反演原理、步骤和误差分析.     

高分五号卫星偏振遥感陆地上空气溶胶光学厚度

针对多角度偏振成像仪(Directional Polarimetric Camera,DPC)数据,提出了基于多角度多光谱偏振信息的气溶胶光学厚度反演方法。该方法使用Nadal-Breon半经验模型计算地表偏振反射率,以扣除地表影响;采用倍加累加法矢量辐射传输模型构建气溶胶参数查找表,通过计算最小残差,动态确定最优气溶胶模型,从而实现陆地上空气溶胶光学厚度的反演。使用DPC的L1级条带数据,反演获得了中国东部地区气溶胶光学厚度的空间分布,并与MODIS产品和AERONET地基站点数据分别进行了对比,反演结果与MODIS气溶胶产品的整体分布具有很好的一致性;同时,与AERONET地基站点观测结果具有较高的相关性,670 nm和865 nm两个波段的相关系数都在0.8以上,说明该算法模型反演陆地上空的气溶胶光学厚度准确可靠,可为DPC遥感大气气溶胶提供技术支持。     

遥感试验数据确定大气气溶胶类型的方法研究

以太湖为研究区,通过水面光谱实验采集,地基太阳光度计大气测量,和当天的MODIS遥感影像,联合遥感太湖地区的大气光学特性,提出了一种实验确定气溶胶类型的方法.通过与卫星影像准同步的地面光谱和太阳光度计试验,利用辐射传输模式6S,变化气溶胶类型各组分,建立关于星上辐射的查找表,并利用定义的相对误差参量,在其总误差最小时确定气溶胶类型.将其用于改进后的Mie散射程序来计算大气气溶胶粒子群包括偏振散射相函数等的光学特性,并用于太湖地区大气气溶胶光学厚度的反演中,所得结果参考CE318实测值,反演精度有了较大的提高.该研究方法与结果可为大气气溶胶光学特性计算,大气辐射传输方程,气溶胶光学厚度反演,卫星数据大气校正等遥感应用提供支持.     

海岸带混浊水域MODIS图像的大气校正

大气校正的精确度主要取决于气溶胶光学特性和漫射透过率等参数的精度.针对目前混浊水域上空气溶胶光学特性反演方法的缺点,给出了基于MODIS图像混浊水域上空气溶胶光学特性反演的新方法,论证了该方法的可行性,并给出了一组通过了验证的用来计算大气漫射透过率的参数.讨论了该技术用于海岸带混浊水域上空大气校正的可行性,可以为我国海洋和风云系列卫星资料的大气校正研究提供相关的技术基础.     

大气气溶胶光学厚度反演软件系统设计和实现

为了实现大气气溶胶光学厚度反演的要求,提出一种基于传统暗像元算法为基础的一体化软件系统设计方案,并完成系统的设计和气溶胶光学厚度反演实验。该系统的软件设计主要利用开源GDAL库对MODIS遥感数据进行提取和处理,并通过6S模型建立得出数据查算表。经过应用表明通过该软件系统使反演过程简单化、可视化,同时实现了气溶胶光学厚度反演的一体化的处理。     

基于6S模型从MODIS图像反演陆地上空大气气溶胶光学厚度

本文描述了一种以MODIS图像反演陆地大气气溶胶光学厚度的算法，它是基于6S大气辐射传输模型计算的查找表(LUT)，并利用地面的暗目标自动反演陆地大气气溶胶光学厚度的方法。利用该算法给出了我国江西省中部地区的2001年10月19日550nm波长的平均大气气溶胶光学厚度(0．19)，这与从国家气象档案馆获得的该地区的气象能见度计算结果有较好的一致性。     

利用MODIS数据进行海岸带卫星图像大气校正

提出一种利用同步MODIS图像的水体像元反演出混浊水域上空气溶胶光学特性的算法.在晴空无云的条件下,假设一定范围内的海岸带上空的大气和水体上空的大气一致,借助6S辐射传输模型,并考虑临近像元效应,利用反演出的气溶胶光学特性对卫星海岸带图像进行大气校正的方法,给出了应用该方法对我国沿海地区QuickBird-2卫星图像和CBERS-02卫星图像进行大气订正的结果,并对反演结果进行了比较分析.实验证明,利用MODIS图像进行海岸带卫星图像大气校正取得了很好的效果,该方法无需地面实测数据,具有很高的适用性.     

敦煌地区气溶胶光学厚度的反演研究

1999年,敦煌遥感卫星辐射校正场开始业务化运行。随着敦煌的城市建设和经济发展,辐射校正场周边环境发生较大的变化。为了了解辐射场的气溶胶光学厚度变化情况,2013年6月至7月,中国资源卫星应用中心在敦煌地区进行了为期15天的野外观测实验,采用法国CMEL公司研制的太阳分光光度计CE318对敦煌地区的大气进行测量,获得了4天晴空的大气光学数据。反演结果表明敦煌遥感卫星辐射校正场的气溶胶光学厚度日变化和逐日变化情况不大,550 nm处的光学厚度均值在0.3左右,符合遥感卫星辐射定标大气条件。     

航空多角度偏振观测京津唐地区大气气溶胶

航空大气多角度偏振辐射计（AMPR）可以获取多角度、多波段和偏振辐射观测数据,将AMPR装载于遥感飞机对京津唐地区（工业发达、人口集中）的气溶胶进行观测,经过数据处理和反演,得到该地区的气溶胶光学厚度。反演过程中,以大气校正后的1640nm波段观测数据作为下垫面的地表偏振信息,结合查找表的方法,综合利用多角度光谱偏振辐射信息,反演得到气溶胶的光学厚度。反演结果与同步地基观测数据对比,结果表明AMPR具备观测典型区域大气气溶胶的能力。     

PHI高光谱图像的大气校正算法

从高光谱遥感图像中提取较为精确的定量信息,大气校正是必不可少的步骤.本文在应用大气辐射传输模型对高光谱遥感数据进行大气模拟的基础上,研究并发展基于遥感影像信息的经济、有效的大气辐射校正和反射率反演算法.该算法可以根据遥感图像有效地估计大气中气溶胶的空间分布,并分析交叉辐射的影响,进而对其进行大气辐射校正和反射率反演.通过对几景PH I高光谱遥感图像的校正试验,表明了这种算法的有效性.     

气溶胶散射对海洋水色遥感辐射偏振校正的影响

辐射偏振校正对具有相对较大偏振响应的海洋水色卫星遥感器(如Aqua MODIS)是十分必要的,可在一定程度上提高海洋水色信息提取的精度.目前, MODIS已经实现了业务化的辐射偏振校正,但其算法中忽略了气溶胶散射对大气顶辐射偏振分量的影响.利用海洋-大气耦合矢量辐射传输模型PCOART,分别模拟获得纯瑞利大气(无气溶胶)和气溶胶光学厚度为0.2大气时的大气顶辐射偏振分量.结果表明,除太阳耀斑区外,气溶胶散射对蓝光波段(443 nm)大气顶线偏振辐亮度的贡献很小,可以忽略不计,而对近红外波段(865 nm)大气顶线偏振辐亮度的贡献显著.此外,将PCOART数值模拟的大气顶瑞利散射辐射线偏振反射率与POLDER实际观测的大气顶线偏振反射率进行了比较,结果同样说明了气溶胶散射对蓝光波段(443 nm)大气顶线偏振反射率的贡献很小,而对近红外波段(865 nm).大气顶线偏振反射率的贡献显著.最后,在现有MODIS辐射偏振校正算法基础上,提出了考虑气溶胶散射的海洋水色卫星遥感辐射偏振校正算法,并利用POLDER实测的大气顶线偏振反射率对算法进行了检验,结果表明,无论是在443 nm波段,还是在865 nm波段,均比MODIS辐射偏振校正算法估算大气顶辐射偏振分量更接近POLDER实测结果.     

新疆博斯腾湖地区气溶胶光学特性的观测分析

于2005年7月底至8月中旬在新疆博斯腾湖地区进行了一次野外遥感试验,其间利用法国CIMEL太阳辐射计对试验区的大气消光特性进行了测量.介绍了利用太阳辐射计对试验区气溶胶光学厚度的测量和分析原理,对测量数据进行处理研究,结果显示观测期间新疆博斯腾湖地区大气洁净,气溶胶光学厚度的日内和日间变化不大,550 nm处的气溶胶光学厚度一般为0.17;(A)ngstr(o)m波长指数α一般为1.19,与6S常用气溶胶模式中的大陆型比较接近;大气混浊度系数β一般为0.08.     

Remote sensing of cloud, aerosol, and water vapor properties fromthe moderate resolution imaging spectrometer (MODIS)

The authors describe the status of MODIS-N and its companion instrument MODIS-T (tilt), a tiltable cross-track scanning spectrometer with 32 uniformly spaced channels between 0.410 and 0.875 μm. They review the various methods being developed for the remote sensing of atmospheric properties using MODIS, placing primary emphasis on the principal atmospheric applications of determining the optical, microphysical, and physical properties of clouds and aerosol particles from spectral reflection and thermal emission measurements. In addition to cloud and aerosol properties, MODIS-N will be used for determining the total precipitable water vapor and atmospheric stability. The physical principles behind the determination of each of these atmospheric products are described, together with an example of their application to aircraft and/or satellite measurements     

Aerosol properties over bright-reflecting source regions

Retrieving aerosol properties from satellite remote sensing over a bright surface is a challenging problem in the research of atmospheric and land applications. In this paper we propose a new approach to retrieve aerosol properties over surfaces such as arid, semiarid, and urban areas, where the surface reflectance is usually very bright in the red part of visible spectrum and in the near infrared, but is much darker in the blue spectral region (i.e., wavelength <500 nm). In order to infer atmospheric properties from these data, a global surface reflectance database of 0.1/spl deg/ latitude by 0.1/spl deg/ longitude resolution was constructed over bright surfaces for visible wavelengths using the minimum reflectivity technique (e.g., finding the clearest scene during each season for a given location). The aerosol optical thickness and aerosol type are then determined simultaneously in the algorithm using lookup tables to match the satellite observed spectral radiances. Examples of aerosol optical thickness derived using this algorithm over the Sahara Desert and Arabian Peninsula reveal various dust sources, which are important contributors to airborne dust transported over long distances. Comparisons of the satellite inferred aerosol optical thickness and the values from ground-based Aerosol Robotic Network (AERONET) sun/sky radiometer measurements indicate good agreement (i.e., within 30%) over the sites in Nigeria and Saudi Arabia. This new algorithm, when applied to Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer (MODIS), Sea-viewing Wide Field of view Sensor (SeaWiFS), and Global Imager (GLI) satellite data, will provide high spatial resolution (/spl sim/1 km) global information of aerosol optical thickness over bright surfaces on a daily basis.     

Atmospheric effect on spectral signature-measurements andcorrections

Measurements of the atmospheric effect on the spectral signature of surface cover were conducted during hazy conditions over the Chesapeake Bay and its eastern shore. In the experiment the upward radiance was measured by an airborne scanning radiometer in nine spectral bands between 465 and 773 nm, above and below the haze layer. Simultaneous measurements of the aerosol optical thickness and its vertical distribution were conducted. The results of the measurements are used to study the spectral dependence of the atmospheric effect on remote sensing of water bodies and vegetated fields (forest, corn field, and pasture), and to verify theoretical predictions. It is suggested that the radiances over dark areas (e.g. water in the near IR and forest in the visible) can be used to derive the aerosol optical thickness as is done over oceans with the CZCS satellite images     

Aerosol retrieval over land from AVHRR data-application foratmospheric correction

Correction of Advanced Very High Resolution Radiometer (AVHRR) imagery for the aerosol effect requires retrieval of the aerosol loading from the images. Two retrieval algorithms that were previously developed for Landsat are modified for the AVHRR. The methods determine the aerosol optical thickness over land surfaces from AVHRR band one data independently of ancillary information. The first method retrieves aerosols based on the atmospheric effect on the path radiance. This method requires the surface reflectance to be 0.02±0.01, which is found over forests in the red channel. Two techniques are used to screen an AVHRR scene for pixels that have this low reflectance. The qualifying requirements for these techniques are discussed, and the method is demonstrated to retrieve aerosol optical thicknesses to ~±0.1. The second method uses the change in contrast for several scenes to determine the change in the optical thickness between the scenes. A reference scene allows absolute determination. The method has an rms error of ~0.1     

Atmospheric correction for ocean color remote sensing: opticalproperties of aerosols derived from CZCS imagery

A procedure for an accurate atmospheric correction for ocean color remote sensing is described. It is shown that an appropriate aerosol model is the key factor for pursuing the atmospheric correction, including multiple scattering light in the atmosphere-ocean system. An algorithm for estimating the aerosol models suitable for the Nimbus-7 CZCS image of interest is proposed. As a result, phytoplankton pigment concentration near the sea surface is derived through the atmospheric correction and biooptical algorithms. The treatment is found to provide an improved pigment map of the sea surface near Japan     

基于主成分分析的CO2统计反演方法

二氧化碳（CO2）卫星遥感中,大气环境因素是影响反演精度的重要原因,目前反演条件通常限制在气溶胶光学厚度小于0.3的情况。我国大气气溶胶高值情况较为普遍,对大气条件的较高要求将严重影响我国CO2卫星遥感数据的应用能力。针对这种情况,利用基于主成分分析法对中国京津地区高气溶胶光学厚度的大气CO2反演,得到的CO2柱浓度与2013年、2014年GOSAT-Level2产品进行对比分析,均方根误差分别为0.65%和0.46%,相关性分别为0.77和0.93。