【技术实现步骤摘要】
基于超光谱观测的快速检索反演大气污染成分廓线方法
[0001]本专利技术属于光学测量
，具体涉及一种基于超光谱观测的快速检索反演大气污染成分廓线方法。
技术介绍
[0002]随着经济的高速发展和城市化进程的快速推进，大气环境也不可避免地出现某些整体性和区域性的变化。环境的日益恶化逐渐被各国认识，解决环境问题的关键性和必要性也逐渐成为共识。因此，需要更完备的环境监测技术。而目前对于大气环境中的污染物监测大多集中于点式化学测量，这种方式复杂低效，仅能反映观测点的空气状况，难以满足复杂多变的环境监测需要。
[0003]光学遥感采用收集太阳光谱的方式，得到经过大气中各成分吸收后的观测光谱，借此反演可以得到大气中的成分。相对于传统采样方式，具有数据采集迅速，观测污染物成分多样，测量范围广，可以实现实时测量，无需人员值守等优点，在环境检监测域有很大优势。目前光学遥感污染物监测领域采用的仪器主要有激光雷达、傅里叶红外光谱仪和超光谱仪等。激光雷达向目标发射探测信号(激光束)，然后将接收到的从目标反射回来的信号(目标回波)与发射...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种基于超光谱观测的快速检索反演大气污染成分廓线方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，利用辐射传输模型建立用于气溶胶反演的差分大气质量因子查找表I和用于痕量气体反演的差分大气质量因子查找表II；步骤2，对差分大气质量因子查找表I和差分大气质量因子查找表II分别关于站点维度和观测月份进行降维得到站点查找表I和站点查找表II；步骤3，采集观测数据，利用观测数据包含的太阳散射光谱计算大气污染成分的观测差分斜程总量；步骤4，根据观测数据和观测差分斜程总量提取观测序列信息，根据观测序列信息分别对站点查找表I和站点查找表II进行降维得到序列查找表I和序列查找表II；步骤5，根据观测序列信息和序列查找表I和序列查找表II反演气溶胶廓线和痕量气体廓线。2.根据权利要求1所述的基于超光谱观测的快速检索反演气溶胶及痕量气体廓线方法，其特征在于，利用辐射传输模型计算不同高度z的影响因子IF(z)，然后，采用以下公式根据影响因子IF(z)和不同廓线参下的廓线p(z)计算不同观测仰角的大气质量因子AMF
α
，以天顶90度角的大气质量因子AMF
90
°
为参考对AMF
α
做差分以得到差分大气质量因子dAMF
α
：不同观测仰角的差分大气质量因子，形成用于气溶胶反演的差分大气质量因子查找表I和用于痕量气体反演的差分大气质量因子查找表II。3.根据权利要求1所述的基于超光谱观测的快速检索反演气溶胶及痕量气体廓线方法，其特征在于，步骤1中，用于气溶胶反演的差分大气质量因子查找表I，包含观测维度、观测月份、太阳天顶角、相对方位角、观测仰角、气溶胶总消光、气溶胶廓线高度参数、气溶胶廓线形状因子这八个维度的参数；用于痕量气体反演的差分大气质量因子查找表II，包含观测维度、观测月份、太阳天顶角、相对方位角、观测仰角、气溶胶总消光、气溶胶廓线高度参数、气溶胶廓线形状因子、痕量气体廓线高度参数、痕量气体廓线形状因子这十个维度的参数。4.根据权利要求1所述的基于超光谱观测的快速检索反演气溶胶及痕量气体廓线方法，其特征在于，步骤4中，提取的观测序列信息包括：观测时间、O4及其他痕量气体的观测差分斜程总量及观测差分斜程总量的误差、当时的太阳天顶角、相对方位角、观测仰角。5.根据权利要求4所述的基于超光谱观测的快速检索反演气溶胶及痕量气体廓线方法，其特征在于，步骤4中，根据观测序列信息分别对站点查找表I和站点查找表II进行降维得到序列查找表I和序列查找表II，包括：对于气溶胶对应的站点查找表I，进行关于太阳天顶角、相对方位角、观测仰角这三个参数维度的一维插值降维，得到序列查找表I；对于痕量气体对应的站点查找表II，进行关于太阳天顶角、相对方位角、观测仰角、气溶胶总消光、气溶胶廓线高度参数、气溶胶廓线形状因子这六个参数维度的一维插值降维，得到序列查找表II，其中，气溶胶总消光、气溶胶廓线高度参数、气溶胶廓线形状因子由气溶胶廓线反演得到。
6.根据权利要求1所述的基于超光谱观测的快速检索反演气溶胶及痕量气体廓线方法，其特征在于，步骤5中，根据观测序列信息和序列查找表I反演气溶胶廓线，包括：步骤5
‑
1，在初始廓线参数范围内随机生成模拟廓线，在降维的序列查找表I中，查找对模拟廓线预筛除后剩余廓线对应的差分大气质量因子，然后利用下述公式计算得到的模拟差分斜程总量程总量其中，dAMF
α
是从降维的序列...
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