气溶胶遥感反演研究
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。
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，大气气溶胶成为了全球关注的焦点之一。
大气气溶胶是指大气中悬浮的微小颗粒，它们对大气的辐射传输和化学反应产生影响，对人类健康、能源利用、气候变化等方面造成严重影响。
因此，对大气气溶胶进行遥感反演研究有着重要意义。
本文对大气气溶胶卫星遥感反演研究进行综述。
大气气溶胶卫星遥感反演是指通过对于卫星遥感数据进行处理和分析，以获取大气中气溶胶的分布、浓度、粒径等信息的方法。
目前普遍采用的是基于光学遥感的技术，通过卫星传感器测量大气中的太阳辐射、反射辐射和散射辐射等，利用大气辐射传输模型和气溶胶反射率模型将测量数据反演成大气气溶胶特征参数。
大气气溶胶卫星遥感反演的常用传感器有：国际气象卫星-3 (MTSAT-3) / 日本气象厅(JMA) 的宽频分辨率成像光谱仪 (ARS)，美国国家航空航天局 (NASA) 的地球观测系统(EOS) 的云和地球之间气体卫星 (CALIPSO)，中国科学院南京空气净化研究所气溶胶观测与模拟实验站 (CAREBeijing-Flux) 的主动式气溶胶光学探测仪 (APS)等。
各个卫星传感器的测量精度和遥感反演能力各有差异，需结合目标研究问题来选择合适的卫星和传感器。
大气气溶胶卫星遥感反演研究的主要内容包括气溶胶反射率、气溶胶透过率、气溶胶比温差、气溶胶光学厚度、气溶胶粒径等。
其中，气溶胶反射率是指气溶胶对于太阳辐射和陆地反照率的反射，是气溶胶遥感反演的重点参数。
气溶胶透过率是指气溶胶向地面和大气下方的透过，是气溶胶浓度反演的重要参量。
气溶胶比温差是指气溶胶和大气之间的温度差，是考虑气溶胶光学性质的关键因素。
气溶胶光学厚度是指在垂直于地面方向上，大气中存在的气溶胶颗粒对于入射太阳辐射所产生的响应，可以推导出气溶胶浓度、尺寸和化学组成等重要参数。
气溶胶粒径是指气溶胶颗粒的大小，是气溶胶反演的重要参考指标。
大气气溶胶卫星遥感反演研究可以应用于气溶胶污染监测、气溶胶辐射强迫和云辐射生长等方面。
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。
基于机器学习的大气气溶胶遥感反演研究
基于机器学习的大气气溶胶遥感反演研究随着大气污染问题日益严重，大气气溶胶的遥感反演成为了研究的热点领域。
大气气溶胶是一种悬浮于大气中的微小颗粒物，来源包括自然和人为。
它们对气候变化、空气质量和健康都有着重要的影响。
然而，直接对大气气溶胶进行监测极为困难，因此，遥感反演成为了目前最为主流和有效的监测手段。
机器学习技术在大气气溶胶遥感反演中的应用在大气气溶胶遥感反演中，传统的物理方法往往受到精度和分辨率的限制，无法充分利用遥感数据的信息。
而机器学习则可以通过自动学习数据特征和规律，快速高效地对大气气溶胶进行反演和分析。
近年来，越来越多的研究者开始将机器学习技术应用于大气气溶胶遥感反演中。
一种基于机器学习的大气气溶胶遥感反演方法是用卷积神经网络（CNN）对遥感图像进行分类。
以MODIS遥感数据为例，研究者可以用CNN对遥感图像中的像元进行标签分类，如将“森林”、“城市”、“海洋”等不同的遥感景物进行分类。
在此基础上，再以数据融合的方式将不同遥感数据源进行整合，对不同遥感景物中的大气气溶胶进行反演。
这种方法具有高效、准确、分辨率高等优点，极大地提高了大气气溶胶遥感反演的精度和效率。
另一种基于机器学习的大气气溶胶遥感反演方法是使用支持向量机（SVM）算法。
SVM是指一种监督学习算法，其基本思想是通过构建一个分类超平面将不同类别的样本进行分类。
在大气气溶胶遥感反演中，研究者可以先对不同遥感数据进行预处理，将其转化为有效特征向量，然后采用SVM算法对这些特征进行分类，从而得到大气气溶胶的分布情况。
这种方法具有简单、快速和泛化性好等特点，适用于对大面积遥感图像进行分析，是大气气溶胶遥感反演中的一种重要方法。
机器学习在大气气溶胶遥感反演中的优势相较于传统的物理反演方法，机器学习计算量小、速度快、稳定性高、灵活度高等特点，因此在大气气溶胶遥感反演中具有一定的优势。
首先，机器学习技术在大气气溶胶遥感反演中可以自动学习和提取大量的数据特征，使得相比传统的方法，反演结果更加准确和精细。
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全球PM2.5卫星遥感反演分布图 全. 球沙尘气溶胶卫星遥感反演分布图
2. 卫星监测气溶胶参数的意义
2.2 卫星监测气溶胶
Huang et al.利用 星载激光雷达 Calipso产品研究 了2007年的一次沙 尘暴事件。
沙尘从Sahara沙漠 传输到墨西哥！
.
28
2. 卫星监测气溶胶参数的意义
所需的空间分辨率逐层递进
.
3.气溶胶特性获取分析及卫星监测现状
3.3 遥感目标的信息量分析-规模度量
秸 秆 焚 烧 的 发 现、 识 别、 确 认、 理 解 过 程
发现（1-2个像元.，1000m MODIS）
3.气溶胶特性获取分析及卫星监测现状
3.3 遥感目标的信息量分析-规模度量
秸 秆 焚 烧 的 发 现、 识 别、 确 认、 理 解 过 程
识别（10个像元，. 30m HJ-1A）
3.气溶胶特性获取分析及卫星监测现状
3.3 遥感目标的信息量分析-规模度量
秸 秆 焚 烧 的 发 现、 识 别、 确 认、 理 解 过 程
确认（20个像元，. 16m GF）
3.气溶胶特性获取分析及卫星监测现状
3.3 遥感目标的信息量分析-规模度量
秸 秆 焚 烧 的 发 现、 识 别、 确 认、 理 解 过 程
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。
.
18
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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19
理解（25个. 像元，无人机）
3.气溶胶特性获取分析及卫星监测现状
3.3 遥感目标的信息量分析-规模度量
在对地物目标发现、识别、确认、理解基础上，对地物 目标进行深度理解、判断及预测，揭示地物目标的物理特性 及专题特性。
.
43
3.气溶胶特性获取分析及卫星监测现状
3.4 气溶胶场特性的尺度特征
发现、识别、确认、理解、判断、预测目标的特性，根本是在研究遥感 目标在空间、时间抑或时空域上的特征量度，而这些指标的时空变异性特征 都具有尺度依赖性，研究尺度的不同会产生不同的研究结果，满足不同的目
.
常用的三种尺度分布函数：数量谱分布，面积谱分布，体积谱分布
1.大气气溶胶特性
1.2 气溶胶几何特性-典型气溶胶类型的尺度分布函数
.
1.大气气溶胶特性
1.3 气溶胶化学特性-气溶胶组成
.
1.大气气溶胶特性
1.3 气溶胶化学特性-气溶胶组成
.
1.大气气溶胶特性
1.4 气溶胶光学特性-散射和吸收 太阳光在大气气溶胶粒子中传播时，会发生散射和吸收， 其中散射又分为反射和投射。
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
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、肺心病以及癌症等疾病的发病率
.
20
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
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
全球气溶胶光学厚度场
大 气
地
表
卫
星
气溶胶场
.
局部区域气溶胶光学厚度场
气溶胶垂直分布场
3.气溶胶特性获取分析及卫星监测现状
3.3 遥感目标信息量分析-模型
空间信息量
精度信息量
其中C为一景图像所对应的地面面积，G为地面分辨率（即空 间分辨率），n为像元数，K为波段数（光谱分辨率），m为量化 基数（辐射分辨率）。
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。
.
22
2. 卫星监测气溶胶参数的意义
2.1气溶胶的影响-对地观测
气溶胶的存在会显著改变地气 辐射传输过程！
大气校正后的图像效果
如何利用卫星对大气
气溶胶进行有效监测？
中国地区气溶胶如何？
如何利用卫星反演气
溶胶参数信息？获得
气溶胶遥感反演研究
b
余涛
20150714
.
1
内容提纲
1 大气气溶胶特性 2 卫星大气气溶胶监测的意义 3 气溶胶特性获取分析及卫星监测现状 4 中国气溶胶特性分析 5 卫星大气气溶胶参数反演 6 SART说明
.
2
1.大气气溶胶特性
1.1 气溶胶定义和来源
大气中悬浮着的各种固体和液体微粒，尺度在10-4 微米到100微米之间。
Sea Salt
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。
PM 2.5 是气溶胶。
PM，英文全称为 particulate matter (颗粒物），是评价某一地方空 气质量的重要指标。PM包括PM2.5（大气中直径小于2.5微米的可入肺颗 粒物，2013年2月28日，“PM2.5”规范中文名，正式命名为“细颗粒 物”。），PM10（直径小于10微米的可吸入颗粒物）。PM 的单位一般 为 g / m 3 （即每立方米多少毫克）。
技术应用
卫星与载荷 设计
卫星监测 气溶胶
.
气溶胶的特性分析为卫星载荷的设计和反演提供了理论依据
内容提纲
1 大气气溶胶特性 2 卫星大气气溶胶监测的意义 3 气溶胶特性获取分析及卫星监测现状 4 中国气溶胶特性分析 5 卫星大气气溶胶参数反演 6 SART说明
.
17
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
在波段、偏振度、时间、空间、角度等维度上的采样，将无
限的信息转化成为有限的信息，求解病态方程利用先验知识
在有限信息里进行信息获取。
航天遥感是人类认知世界、理解世界的工具，利用航天遥感
对自然界的认知经历了发现、识别、确认、理解、评价和预
测的过程。
.
3.气溶胶特性获取分析及卫星监测现状
3.3 遥感目标的信息量分析-规模度量
2.2 卫星监测气溶胶 卫星观测气溶胶的传输与扩散
.
29
2. 卫星监测气溶胶参数的意义
2.2 卫星监测气溶胶 基于不同时间的卫星图像，可以清楚地看到灰霾气溶胶的变化趋势
1月10号
1月12号
1月14号
1月16号
灰霾侵袭
PM2.5=248μg/cm3 AQI=289
北京地区2012年冬季灰霾态势变化实例
2. 卫星监测气溶胶参数的意义
2.2 卫星监测气溶胶
？
如何评价气溶胶对于区域
和全球气候变化的影响？
如何获得区域气溶胶的时
空分布？对人们生活的影
响？
如减小对地观测中的噪
声影响？
.
25
2. 卫星监测气溶胶参数的意义
2.2 卫星监测气溶胶
地基监测
传统对大颗粒沙尘气溶胶的观测主要依靠地基观测为主，如：AERONET地基站点。 但是由于站点密度低且分布离散，因此，利用这种方式对大气污染的监测会受到极 大限制。 卫星监测
卫星遥感在对大尺度、连续观测方面具有自身得天独厚的优势，因此非常适合对 气溶胶有效监测。
卫
地
星
基 观
观 测
测
站
点
全
离
球
散
尺
度
连 续 观
.
测
3.气溶胶特性获取分析及卫星监测现状
2.2 卫星监测气溶胶
卫星遥感在大气环境质 量变化的连续性、空间性 和趋势性监测方面具有明 显优点。
在不同尺度上反映大气 污染物的宏观分布趋势、 源汇分布和传输路径，为 大气污染的全方位立体监 测提供了重要的信息来源。
灰霾积聚
灰霾扩散
PM2.5=568μg/cm3 PM2.5=299μg/cm3
AQI=500
.AQI=293
灰霾渐渐消散
PM2.5=112μg/cm3 AQI=122
内容提纲
1 大气气溶胶特性 2 卫星大气气溶胶监测的意义 3 气溶胶特性获取分析及卫星监测现状 4 中国气溶胶特性分析 5 卫星大气气溶胶参数反演 6 SART说明
.
34
3.气溶胶特性获取分析及卫星监测现状
3.3 遥感目标的信息量分析-模型
1.多波段影像提供更对信息。但因波段间相关性，多波 段影像的实际信息量要小于多波段影像总信息量。
2.分辨率越高，信息量越大。然而，上述计算信息量公 式，面对不同传感器影像，不同地物等因素，信息量大小 不具有普适性，没有一个统一的标准来描述信息量与目标 之间的关系。
.
1.大气气溶胶特性
1.4 气溶胶光学特性-散射相函数
散射相函数用来描述电磁波被介质散射后在各个方向上的强度分布比例。 对于球形粒子，可以利用著名的MIE（米散射）理论来计算单个粒子的 散射相函数。对于非球形粒子，常用T-Matrix和几何光学理论来计算相 函数，或者直接利用仪器观测来得到。
MIE计算得到的相函数
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1.大气气溶胶特性
1.1 气溶胶定义和来源
自然：尘粒、烟粒、海洋中浪花飞溅的盐粒、花粉、流星飞逝后留下的灰烬，火山尘埃等； 人为：煤、油及其他矿物燃料的燃烧物质，以及车辆产生的废气排放至空气中的大量烟粒等