南宁市HJ—1CCD数据气溶胶光学厚度反演-论文.pdf

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1、环境与可持续发展2014年第5期ENVIRONMENTANDSUSTAINABLEDEVELOPMENTNo．5，2014南宁市HJ—ICCD数据气溶胶光学厚度反演金健华璀卢远(1．广西师范学院，南宁530001；2．北部湾环境演变与资源利用省部共建教育部重点实验室，南宁530001)【摘要】利用环境一号卫星(HJ一1)CCD数据高时间分辨率、空间分辨率和宽覆盖的特点，进行城市地区气溶胶光学厚度定量反演研究。提出使用环境卫星数据自带的逐像元卫星观测角度文件及相应参数进行逐像元太阳天顶角、太阳方位角推算，生成四波段合成角度数据。结合

2、改进后的暗目标算法，以及基于逐像元角度数据的6s查找表，对南宁市2014年1月14日、15日、16日HJ一1CCD数据进行气溶胶光学厚度反演。反演结果与ARONET地基观测数据进行验证，表明该算法有较高反演精度，相关系数为0．865，同时与MODIS气溶胶反演结果进行比较。结果表明，经过HJ—lCCD数据反演的气溶胶光学厚度可作为气溶胶时空分布的实时监测手段。【关键词】HJ—lCCD；逐像元；气溶胶光学厚度；暗目标中图分类号：X87文献标识码：A文章编号：1673—288X(2014)05—0183—03胶光学厚度的函数，遥感反演

3、通常基于这一关系建立1引言查找表来反演正确的气溶胶光学厚度。环境一号遥感卫星是专门用于环境与灾害的检测预2．1．2逐像元角度提取报卫星，此卫星上搭载的CCD传感器通过线阵连线推HJ一1卫星CCD数据只记录了中心点的太阳天顶角扫成像，包含3个可见光波段(430～520nm、520一和太阳方位角，以及每一个像元的观测天顶角和观测方600nm、630～690nm)和一个近红外波段(760—900nm)，位角。由于一景数据采用一个天顶角和方位角会使得角实现对大气、水体和陆面的多种遥感参数的综合探测。度数据的反演误差逐像元累计，使得反演结果

4、的精确度本次研究利用HJ一1的CCD数据高时间分辨率(2d)、大大降低，因此本次研究通过读取每一个像元的观测天高空间分辨率(可见光波段30m)、宽覆盖度(单个相机顶角和观测方位角以及相关计算参数来推算逐像元的太360km)的特点，结合CCD数据自带的卫星观测角度文阳天顶角和太阳方位角。件生成逐像元角度合成数据的方法，进行南宁市气溶胶太阳高度角是指地球表面上某点和太阳的连线与地光学厚度反演。平线之间的夹角，相关公式如下：sinh=simp×sin6+cos×cos艿×cos2原理与方法cost=一tg妒×t2．1基本原理t=15。(

5、n一12)2．1．1辐射传输模拟式中：h为太阳高度角，范围在[一90，90]；妒传感器最终接收到的表观辐射主要来自程辐射、地为地理纬度；6为太阳赤纬角；t为时角，是指单位时表反射太阳光后直接进入传感器的辐射信息以及来自传间地球自转的角度，n为时间(24小时制)。感器视场周围环境的辐射信息。则大气层顶表观反射率太阳赤纬角的近似公式为：P(oo，0，)可近似表达为：占=23．45。×sin[(Ⅳ一80．25)×(1一N／9500)]nP。=(oo，，)=p=(oo，，)—(oo)ra(0)式中：Ⅳ为从元旦到计算日的总天数。l—Pdsd

6、根据上述公式，可以求得太阳天顶角卢：式中，oo、0和分别为太阳天顶角、观测天顶角、=COS(simpsin5+costpcos~cost)传感器与太阳相对方位角，a为观测波长。为大气程辐射；S为大气半球反射率；P：为地表双向反射率，0．4O9sin(_1．39)()与(0)分别为大气下行与上行辐射总透过Ⅳ一12仃—一率。上式中p：、s，以及()·(0)均为气溶项目资助：广西自然科学基金项目(2014GXNSFAA118293)作者简介：金健，在读硕士研究生，主要研究方向为定量遥感研究通讯作者：华璀，硕士，副研究员，主要研究方向为遥

7、感技术及其应用致谢：本文使用了中国环境保护部卫星环境应用中心HJ一1CCD数据、MODISLIB数据以及NASAARONET监测数据，在此表示感谢引用文献格式：金健等．南宁市HJ一1CCD数据气溶胶光学厚度反演[J]．环境与可持续发展，2014，39(5)：183—185．·184·环境与可持续发展2014年第5期太阳方位角是太阳至地面上某给定地点的连线在地(4)生成6s查找表。确定所需大气参数，根据不同面上的投影与当地子午线之间的夹角。从正午算钱，上的太阳入射角、卫星观测角、相对方位角以及其它参数午为负值，下午为正值。方位角A计

8、算如下：建立查找表，并根据实际需要设置步长。太阳天顶角设cosA=(sinh×sinq~一sinS)／(cosh×COS~O)为：6、12、18、24、30、36、48、54、60、66；卫星天以此逐步求出每个像元的太阳天顶角、太阳方位顶角设为：3