余涛-气溶胶遥感反演研究20150714
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。
气溶胶光学厚度的高光谱遥感反演及其环境效应
气溶胶光学厚度的高光谱遥感反演及其环境效应【摘要】：气溶胶是研究全球气候变化和大气污染的重要参数，也是进行定量遥感必须获得的参数。
本文针对人口密集、工业化程度高的城市区域范围，探索高光谱数据遥感反演气溶胶光学厚度的方法，应用中科院上海技术物理研究所自行研制的模块化成像光谱仪(OMIS)，结合MODIS卫星资料和地面太阳光度计监测，试图形成“星载—机载—地面”三个高度立体遥测，实现城市气溶胶光学厚度的反演，并进一步研究其环境效应。
具体工作及结果如下：1)比较分析各种气溶胶光学厚度遥感反演方法的适用性和局限性，并介绍了太阳光度计地基遥测原理。
2)分别介绍了MODIS、OMIS和地基高光谱数据的特点及数据预处理过程、分析典型地物的光谱特征。
3)采用高反差地表法，对2002年10月7日的机载OMIS高光谱数据，进行了气溶胶光学厚度反演的尝试性试验，给出了初步的反演结果，在502-590nm波段处的气溶胶光学厚度值在0.175-0.314之间。
反演结果符合当天的空气质量状况，与能见度进行比较，以证明反演结果的正确性，说明利用高光谱、高空间分辨率的机载遥感数据可以反演城市气溶胶光学厚度。
4)进行大气辐射传输模型的模拟与分析，利用MODIS红、蓝通道数据分析地表反射率、气溶胶类型、气溶胶组份、水汽、臭氧等因素对气溶胶反演的影响；建立了表观反射率—地表反射率—气溶胶光学厚度之间的查算表，结合城市地表特点，探索基于MODIS数据的双目标对比法进行气溶胶光学厚度的反演。
5)利用地面站点能见度和卫星遥感的气溶胶光学厚度资料，建立了一个二者之间季节平均的简单关系，得到上海地区各季的气溶胶标高在春季、夏季、秋季和冬季分别为：1251m，1957m，791.7m和776.4m；并利用标高数据和气溶胶光学厚度的季节分布，反演上海地区区域能见度的季节平均分布，证实上海城区在冬春季平均能见度较差，市区中心能见度在10km以下；低能见度中心分布明显，且主要分布在杨浦、桃浦、吴淞等工业区范围。
基于网格的高性能气溶胶遥感定量反演研究的开题报告
基于网格的高性能气溶胶遥感定量反演研究的开题报告一、研究背景和意义：高效、准确的大气气溶胶遥感定量反演，对于近地表气溶胶监测、环境污染预警和气候变化评估等领域具有重要的应用价值。
传统的气溶胶遥感反演方法通常采用像元方法，将大气垂直分为若干象元，逐层递推求解，但该方法存在着本底误差、误差累计和计算量大等问题。
为了解决这些问题，近年来出现基于网格的气溶胶定量反演方法，该方法将大气垂直划分为网格，在每个网格节点处求解气溶胶光学厚度等参数，有着更高的空间分辨率和更准确的反演结果，被广泛应用于卫星遥感和地面监测等领域。
因此，本研究旨在基于网格的方法，研究高性能气溶胶遥感定量反演算法，提高精度和效率，为环境监测和气候研究提供技术支持。
二、研究内容和方案：1、气溶胶光学厚度反演方法的综述；2、传统像元反演方法与基于网格的反演方法的比较分析；3、针对高分辨率卫星数据，构建气溶胶反演算法的数学模型，建立气溶胶光学厚度的反演方程；4、根据反演方程，设计并实现高性能的基于网格的气溶胶定量反演算法；5、通过卫星数据实验，对比分析传统像元方法和基于网格的反演方法的反演结果，验证算法的有效性和性能优越性；6、进行案例分析，对新方法在环境监测、气候变化评估等方面的应用进行探讨。
三、研究计划：1、第一年：研究气溶胶光学厚度反演方法，分析传统像元反演方法与基于网格的反演方法的优缺点，探究构建反演算法数学模型的方法；2、第二年：开发基于网格的气溶胶定量反演算法，并进行算法优化设计，以提高程序的效率和精度；3、第三年：通过实验和案例分析，对比分析不同反演方法的优缺点，验证新方法的有效性和可行性。
四、预期成果：1、完成基于网格的气溶胶遥感定量反演算法的设计和实现，包括反演方程和程序实现；2、研究不同反演方法的优缺点，验证新方法的高性能和精确性；3、论文发表1-2篇，会议报告1-2次，为环境监测和气候变化评估提供技术支持。
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。
气溶胶遥感反演研究
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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865nm
合成图
用AirMISR得到的不同波段， 不同角度得到的非偏辐射值
用国产多角度偏振设备（DPC）得 到的不同波段的偏振辐射值及其彩
1.5. 气溶胶特性分析的意义
气溶胶物质特性
遥感采样特性
技术应用
几何特性
空间分辨率 时间分辨率
卫星与载荷 设计
化学特性
光谱分辨率 角度分辨率
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
发现
• 从遥感图像 上识别出目 标 • 例：发现树
识别
• 通过遥感图 像辨认出目 标的属性 • 例：识别出 是颗树
确认
• 通过遥感影 像目标识别 的属性结果 进一步的确 定 • 例：确认是 颗树
理解
• 对目标的属 性状态进行 进一步的获 取 • 例：理解树 冠的半径等
35
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
应用层次-多星组网（例）
36
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 航天遥感技术是面向自然界的、无损的、全程的、全面的探
测技术。
航天遥感技术本质上是面向目标特性的时空采样过程，通过 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
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
当电场矢量 E 的振动集中在某一方向时， 称光在这一方向是偏振的。
1.大气气溶胶特性
1.4 气溶胶光学特性-偏振特性
当电场振动的轨迹 是一条直线时，称 为线偏振。
当电场振动的轨迹 是一个圆时，称为 圆偏振。
1.大气气溶胶特性
1.4 气溶胶光学特性-多角度特性和多光谱特性 ：
不论是非偏和偏振，当不同波段的入射光线经过气溶胶粒 子散射后，在不同方向上的散射分量是不同的。因此当卫星 从不同角度观测气溶胶粒子时，得到的不同波段的辐射值是 不同的。
Ammonium Sulfate Marine Organic Biomass Smoke
水晶有机物
硫酸铵 海洋有机物 生物质烟
100-1000
Dust
Sea Salt Pollen
沙尘
海盐 花粉 100010000 6
直径：纳米
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。
灰霾积聚
灰霾扩散
灰霾渐渐消散
PM2.5=568μg/cm3 PM2.5=299μg/cm3 AQI=500 AQI=293
PM2.5=112μg/cm3 AQI=122
内容提纲
1 2 3 4 5 6 大气气溶胶特性 卫星大气气溶胶监测的意义 气溶胶特性获取分析及卫星监测现状 中国气溶胶特性分析 卫星大气气溶胶参数反演 SART说明
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。
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，
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
其中散射又分为反射和投射。
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。
1.2 气溶胶几何特性-宏观
汽车尾气 （数十米）
工厂排放 （几公里到几十公里）
森林火灾 （蔓延数百平方公里）
火山爆发 （漂浮达数百公里）
大规模霾 （数十万平方公里）
5
1.大气气溶胶特性
1.2 气溶胶几何特性-微观
EN
Soot Sulfuric Acid
中文
煤烟 硫磺酸
直径（纳米）
10 - 100
Crystal Bioorganic
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 理解（25个像元，无人机）
g / m3
为
（即每立方米多少毫克）。
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。
自然界产生的气溶胶
人类制造的气溶胶
1.大气气溶胶特性
31
3.气溶胶特性获取分析及卫星监测现状
3.1 场概念
遥感是一种非接触式的、无损的探测，是人类开展信息获取、认识 与理解自然界、服务其自身发展的有效手段。获取目标特性是发现、识 别、确认、理解、判断、预测的过程，遥感目标特性的分析是从外到内、 由表及内确定目标的存在状态，其根本就是目标特征场，场是一系列遥 感要素的集合，信息量则是构成目标场的各要素的函数。
大气污染的全方位立体监 测提供了重要的信息来源。
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
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！！！
19
2. 卫星监测气溶胶参数的意义
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
大气校正后的图像效果
辐射传输过程！
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 真实的地面信息？ „„
地 基 观 测 站 点 离 散 卫 星 观 测
全 球 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、
全球PM2.5卫星遥感反演分布图
源汇分布和传输路径，为
全球气溶胶光学厚度场
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）。
34
3.气溶胶特性获取分析及卫星监测现状
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
光学特性
卫星监测 气溶胶
极化分辨率
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 2 3 4 5 6 大气气溶胶特性 卫星大气气溶胶监测的意义 气溶胶特性获取分析及卫星监测现状 中国气溶胶特性分析 卫星大气气溶胶参数反演 SART说明