基于高分五号DPC数据的细模态气溶胶光学厚度反演

偏振遥感技术监测细模态气溶胶光学物理特性的优势,是监测大区域大气污染的有效手段。基于高分五号（GF-5）携带的多角度偏振成像仪（DPC）的多角度偏振观测数据开展全球陆地上空的细模态气溶胶光学厚度（AOD_f）反演研究。主要通过地表二向偏振反射（BPDF）模型估算出地表偏振反射率,结合评价函数得出了最优气溶胶模型以及AOD_f反演结果,将反演结果与AERONET地基观测数据进行了对比验证。结果显示： 地基数据与反演结果相关性系数达到0.903,平均绝对误差,平均相对误差、均方根误差分别为0.026、0.43%、0.060,反演结果总体可靠,反演方法具备可行性。     

利用MODIS资料反演杭州市500米分辨率气溶胶光学厚度

反演城市/区域范围内高空间分辨率的气溶胶光学厚度时,如果气溶胶类型选取的不合理造成的反演误差会很大,甚至超过地表反射率确定误差导致的反演误差。针对这一问题,本文提出了一种结合MODIS L1B资料和AERONET(Aerosol Robotic Network)的气溶胶光学厚度产品,基于6S大气辐射传输模型的计算,确定杭州市在2008年12月16日的气溶胶类型的方法。利用得到的气溶胶类型,结合改进的暗像元法,反演了杭州市500m空间分辨率的气溶胶光学厚度。将气溶胶光学厚度反演结果与采用标准气溶胶类型时的反演结果进行比较,结果表明,本文确定的气溶胶类型更符合杭州市当天的情况,应用到气溶胶光学厚度反演中,精度也最好,相对误差的绝对值在20%以内。     

基于MODIS数据的城市气溶胶光学厚度反演方法

遥感的方法为大面积获取气溶胶光学厚度提供了手段。目前使用MODIS(中分辨率成像光谱仪)数据反演气溶胶光学厚度常用的是暗像素方法以及对比法。由于城市地区符合暗像素标准的像素较少,而且城市地区的气溶胶成分复杂,难以确定其具体成分,所以暗像素方法会产生较大误差。根据MODIS第7、3、1波段对气溶胶的不同响应,以三者的反射率为自变量,结合地面实地观测数据,给出了计算北京地区气溶胶光学厚度的计算公式,误差分析表明该方法更适合城市地区。     

基于HJ-1卫星数据反演长江三角洲地区气溶胶光学厚度

探索利用我国HJ-1卫星CCD数据,运用深蓝算法开展长江三角洲地区气溶胶光学厚度反演的可行性,并将结果与其他气溶胶光学厚度产品进行比较。针对HJ-1A和HJ-1B数据,反演结果分别与MODIS气溶胶光学厚度产品以及AERONET地基观测数据进行对比验证。结果表明:深蓝算法得到A星、B星的反演结果与MODIS气溶胶产品呈显著相关,但在数值上普遍高于MODIS产品;反演结果与AERONET站点数据之间的误差介于0.008~0.364之间,研究时段内站点数据缺乏,未对误差进行严格的统计分析。基于深蓝算法的HJ-1卫星数据反演结果虽然在数值上与MODIS气溶胶光学厚度产品存在系统性偏差,但在空间上能够较好地反映长江三角洲地区大气气溶胶分布状况,且具有空间分辨率高的优势。     

京津冀冬季气溶胶光学厚度遥感反演

针对传统的暗像元算法难以满足植被稀疏陆表气溶胶遥感监测需求的问题,提出了冬季植被稀疏的京津冀地区气溶胶光学厚度的遥感反演方法。以2016—2018年连续3年1—2月的AQUA/MODIS L1B数据为数据源,采用暗像元算法与深蓝算法结合的方法对冬季京津冀地区的气溶胶光学厚度进行了遥感监测。使用AERONET数据对结果进行了验证,并与MODIS MYD04_L2暗像元-深蓝气溶胶产品进行了对比。结果表明,该算法在冬季京津冀地区的气溶胶监测效果远好于暗像元算法,并与MODIS气溶胶产品表现出了显著的相关性,且有效监测范围更大、空间分辨率更高。根据连续监测结果,分析了京津冀地区冬季气溶胶光学厚度空间分布特征及其影响因素。     

基于深蓝算法的Sentinel-2数据气溶胶光学厚度反演

中高分辨率气溶胶信息对于高精度地表反射率反演以及城市空气环境质量监测具有重大意义,但在城市及稀疏植被等高亮地表区域,气溶胶光学厚度(AOD)的高精度反演一直是定量遥感领域的难点之一。以北京城市区和包头沙漠区为例,利用MODIS地表反射率产品构建先验知识约束条件,基于深蓝算法实现了13景Sentinel-2高亮地表的AOD反演。为验证算法精度,将反演结果与全球气溶胶自动观测网(AERONET)站点实测值、Sentinel-2官方插件Sen2Cor处理结果、Landsat-8反演值作对比。结果表明:①采用深蓝算法反演的AOD值与AERONET实测值具有显著的相关性(R^2>0.9,RMSE=0.056);②无论是沙漠高亮区还是植被较少的城市高亮区,Sen2Cor插件反演的AOD值整景均为固定值,无空间分布,不符合实际情况;③Sentinel-2深蓝算法反演结果与准同步过境的Landsat-8反演的AOD产品在空间分布上具有高度一致性,较好地反映了人类活动特征。相比于目前官方产品,深蓝算法适合Sentinel-2数据高亮区域的气溶胶反演,在绝对精度和空间分布趋势方面均具有明显优势。     

深蓝算法应用于GF-1 16m相机反演陆地气溶胶

高分一号卫星是我国发展的新一代高分辨率对地观测卫星,如何应用该数据进行环境空气监测是目前迫切需要解决的问题。在深蓝算法基础上,根据GF-1星16 m相机的波段特征,借助MODIS的地表反射率产品去除地表贡献,从蓝波段数据反演了陆地气溶胶,实现了深蓝算法在GF-1星16m相机的应用。在此基础上,收集了2014年8~11月过境北京地区的GF-1星16m相机数据进行了反演实验,结果表明:该算法获取的气溶胶反演结果较好地反映了气溶胶的空间分布。同时,利用同期的AERONET/PHOTONS北京站的地面监测数据进行了算法验证,结果表明,本算法与地面数据有较好的相关性,相关系数大约为0.9,但该算法结果明显高于地面观测结果,可能是MODIS与GF-1星16m相机的波段响应不同导致的结果。     

利用GF-4 PMS数据反演城市地区气溶胶光学厚度

高分四号是我国发射的第一颗地球同步轨道卫星,具有较高的空间分辨率及快速重复成像能力,在城市大气环境的高动态监测方面拥有较大的应用潜力。针对城市地区地表反射率高、地表类型复杂,传统的单一算法较难实现大气气溶胶光学厚度有效反演等问题,以北京市为研究区,使用了一种暗目标法和地表反射率数据库相结合的方法,分别对2017年5月25日和10月5日两个时相的气溶胶光学厚度进行了估算。结果表明,该方法能够有效实现城市暗目标区和亮目标区的气溶胶反演,且与MODIS标准陆地气溶胶产品及AERONET站点地面观测数值较为一致,相关系数超过了0.9。     

利用TM6数据反演陆地表面温度新算法研究

陆地表面温度(LST)反演一直是热红外遥感研究中的一大难题。虽然TM 6数据具有较高的空间分辨率(120 m),但由于只有一个热通道,要得到地表真实温度,原来需要利用辐射传输方程的方法,实时资料的缺乏限制了该方法的应用。因而由TM 6数据得到的通常都是星上亮度温度,而星上亮度温度与实际地表温度差距较大,因此,其反演的温度精度不高。而单窗算法和普适性单通道算法的提出为从TM 6数据较高精度地反演陆地表面温度提供了可能。分析和研究了这两个新的单通道温度反演算法,并针对北京市的实际情况,利用2005年5月6日的TM数据对北京市的陆地表面温度进行了反演,并用实地测量数据进行了比较验证。结果表明这两种温度反演算法都取得了较高的精度,它们的rm sd值分别为1.38°和2.18°。     

Evaluation of PARASOL aerosol retrieval over North East Asia

The third POLDER (POLarization and Directionality of the Earth Reflectance) instrument, PARASOL (Polarization & Anisotropy of Reflectances for Atmospheric Sciences coupled with Observations from a Lidar) was launched in December 2004 and started its operational life at the early beginning of March 2005. This study is devoted to the regional validation of PARASOL aerosol retrieval scheme over land surfaces against independent automatic sun-photometers located in the northeast part of China at the Beijing and Xianghe sites both included in AERONET (Aerosol Robotic Network). PARASOL Level 2 Aerosol Optical Thickness (AOT) is shown, thanks to the high quality sun-photometer dataset, to be quite consistent with the AERONET AOT of the fine fractional part of the size distribution (radius ≤ 0.3 μm). In other words, PARASOL retrieval over land is mainly sensitive to the anthropogenic aerosols which are known for influencing the climate, environment as well as human health. Moreover, analysis of polarization in the 490 nm band (Level 1 data) shows the possibility of dust type aerosol identification thus yielding to a potential algorithm improvement in the future.     

微波被动遥感陆面降水统计反演算式的比较

用TRMM 卫星上微波降水雷达PR、微波辐射计TM I 资料和河南省站点小时雨量资料, 对几种陆面降水的统计反演算式进行比较验证。通过资料匹配分析显示, 仅用地面站点小时雨量资料和微波亮温的关系难以建立较好的陆面反演降水算式。结合时空匹配较好的卫星资料, 建立了新的算式, 并且和其它算式比较验证。比较分析结果表明, 无论是估测能力还是误差方面, 新算式都比已有算式有改善; 对于较弱(< 5 mm/h ) 或较强(> 10 mm/h ) 的降雨, 新算式比已有的算式有明显的改进(10%～20% ) , 误差减少至少25%; 对中等雨量(5～10 mm/h ) 的估算效果也有一定改善, 但和原有算式一样估算能力较低。算式的建立和验证过程还表明: 将微波低频和高频通道组合起来, 可增加反演陆面降水的信息, 能明显提高对陆面降水的估测能力。     

复杂地表地表温度反演研究进展

地表温度是陆表过程研究的关键参数,卫星反演地表温度是获取区域及全球尺度辐射平衡、能量收支研究中地表温度参数的有效手段.目前,在平坦地表覆盖均一区域,基于热红外和微波遥感反演的地表温度已经被验证具有较好精度,尤其热红外遥感地表温度产品精度可达1 K以内.但是针对复杂地表的温度反演研究仍面临较大挑战.系统总结了复杂地形区地...     

Retrieval of AOD from Sentinel-2 Data based on Deep Blue Algorithm

Medium-to-high resolution aerosol information is of great significance for surface reflectance inversion and urban ambient air quality monitoring. However, the high-precision aerosol optical thickness (AOD) retrieval in bright areas, such as cities and sparse vegetation areas, has long plagued the quantitative remote sensing applications. Taking Beijing urban area and Baotou desert area as examples, using MODIS surface reflectance products to construct prior knowledge constraints, the AOD inversion of 13 scenes Sentinel-2 images in bright areas was realized based on the deep blue algorithm. To verify the accuracy of the algorithm, the result were compared with the Sentinel-2 official algorithm processing result, the Landsat-8 official aerosol products and the ground-measured AOD data from the Global Aerosol Automated Observing Network (AERONET). The results indicate that the retrieved AOD values from deep blue algorithm is significantly correlated with the measured value of AERONET(R² > 0.90, RMSE = 0.056 0), and the AOD spatial distributions are also well consistent with those from Landsat-8, which reflects the characteristics of human activities. But, whether in desert bright area or urban bright area with less vegetation, the AOD values retrieved by Sen2Cor plug-in are fixed, no spatial distribution and do not conform to the actual situation. In general, compared with the current official products, the deep blue algorithm is suitable for aerosol retrieval in high-brightness areas of Sentinel-2 data，and has obvious advantages in terms of estimation accuracy and spatial distribution trend.     

从短波红外与红光波段反演华北地区气溶胶

针对MODIS数据监测华北地区陆地气溶胶存在的植被稀少和仪器老化的问题,开展了基于短波红外波段和红光波段地表反射率比值反演气溶胶。讨论了华北地区MODIS传感器红波段和短波红外波段地表反射率的时间变化特征,发现二者之间的比值较为稳定,据此去除地表反射贡献,建立了陆地气溶胶反演算法。利用2016年9月—2017年8月过境华北地区的MODIS数据进行了算法测试和验证,该算法能够同时在植被稠密和稀疏的地区获得反演结果,较好地反映了气溶胶的空间分布。与AERONET北京Radi站和香河站气溶胶产品对比表明,该算法对于城市和乡村区域的应用效果较好,与地面观测结果的相关系数高于0.9,但算法出现了整体低估;分季节验证结果表明,季节之间的差异较小。     

Heterodyne mixing and polarization diversity techniques in radio over fiber system with high sensitivity and dispersion tolerance

We propose and experimentally demonstrate the heterodyne mixing and polarization diversity tech- niques in radio over fiber (ROF) systems with the advantages of high sensitivity and dispersion endurance. The generation of 2.5 Gb/s optical DPSK and PSK signals, fiber propagation and wireless transmission over 15 GHz subcarrier are illustrated with very low sensitivity of -26 and -32 dBm, respectively. Moreover, based on the wireless polarization diversity techniques, we successfully performed the t...     

WorldView卫星16波段影像光谱特征分类

传统的高分辨率遥感卫星光谱分辨率较低,WorldView卫星在8个可见光G近红外多光谱波段的基础上,新增加的８个短波红外(short wave infrared,SWIR)影像,有助于提高影像提取地物信息能力。分析了WorldView卫星的16波段影像上各种地物的光谱特征和分类性能,提出了新的植被指数、水体指数和建成区指数。实验表明,相比于8波段影像,使用16波段影像分类能够显著提高各类地物特别是裸地、建筑物和道路的分类精度,总体精度提高约5.5％。基于16波段设计的新地物特征指数能更好地避免干扰地物,通过简单阈值提取地物,取得较高的提取精度。     

用AVHRR资料反演青藏高原东北部陆面温度和气温

利用1986年10月-1988年5月NOAA-9和NOAA-10两颗卫星的AVHRR通道1、2和4的资料和同期107个地面台站资料，建立由卫星资料反演地面温度和气温的二元、三元回归方程，并讨论了标准化植被指数NDVI在下垫面分区以及在反演陆面温度中的作用。