一种气溶胶光学厚度反演方法及装置制造方法及图纸

本申请提供了一种气溶胶光学厚度反演方法及装置，涉及卫星遥感影像技术领域，包括：获取FY4A AGRI传感器的遥感影像，从遥感影像中获取每个像元的观测几何参数和蓝光数据；基于每个像元的蓝光数据得到第一蓝光波段表观反射率；利用所述像元的观测几何参数和预先建立的查找表，通过理论模拟方法计算每个像元的多个模拟气溶胶光学厚度对应的第二蓝光波段表观反射率；利用所述像元的第一蓝光波段表观反射率和多个模拟气溶胶光学厚度对应的第二蓝光波段表观反射率，拟合得到每个像元的一次线性方程；基于每个像元的第一蓝光波段表观反射率和对应的一次线性方程，计算每个像元的气溶胶光学厚度。本申请提高了气溶胶光学厚度反演精度。精度。精度。

【技术实现步骤摘要】
一种气溶胶光学厚度反演方法及装置


[0001]本申请涉及卫星遥感影像
，尤其是涉及一种气溶胶光学厚度反演方法及装置。

技术介绍

[0002]近年来，大气污染问题已成为影响人们身体健康、日常生活及城市可持续发展的重要因素，精确遥感反演气溶胶光学厚度，全面监测大气污染变化对环境治理和城市规划具有重要需求价值和科学意义。对FY4A AGRI数据进行几何校正等预处理步骤，并利用MODIS蓝光波段数据对FY4A AGRI蓝光波段进行交叉辐射定标，获得较为准确的DN值后，并利用深蓝算法（Deep Blue,DB）进行气溶胶反演。
[0003]目前的气溶胶产品数据主要是通过MODIS数据或者利用如Landsat卫星数据进行反演得到的。FY4A作为我国第二代静止轨道气象卫星，是中国新一代静止气象卫星的首发星。其搭载的干涉式大气垂直探测仪与静止轨道扫描成像辐射计“联手”，在全球首次实现静止轨道上三维大气的立体监测。此外，“风云四号”能够提供针对陆面、水体、闪电、空间天气的持续监测数据，能清晰区分云的不同形态和高、中层水汽，也具备捕捉气溶胶和雪的能力，但目前未有利用AGRI传感器反演气溶胶光学厚度的技术方案。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，本申请提供了一种气溶胶光学厚度反演方法及装置，以解决上述技术问题。
[0005]第一方面，本申请实施例提供了一种气溶胶光学厚度反演方法，包括：获取FY4A AGRI传感器的遥感影像，从遥感影像中获取每个像元的观测几何参数和蓝光数据；利用预先建立的蓝光数据和蓝光波段表观反射率的线性方程，基于每个像元的蓝光数据得到每个像元的第一蓝光波段表观反射率；利用所述像元的观测几何参数和预先建立的查找表，通过理论模拟方法计算每个像元的多个模拟气溶胶光学厚度对应的第二蓝光波段表观反射率；利用所述像元的第一蓝光波段表观反射率和多个模拟气溶胶光学厚度对应的第二蓝光波段表观反射率，拟合得到每个像元的一次线性方程，所述一次线性方程以蓝光波段表观反射率为自变量，气溶胶光学厚度为因变量；基于每个像元的第一蓝光波段表观反射率和对应的一次线性方程，计算每个像元的气溶胶光学厚度。
[0006]进一步，蓝光数据和蓝光波段表观反射率的线性方程的拟合步骤包括：获取时空匹配的FY4A AGRI传感器数据和MODIS产品数据；获取FY4A AGRI传感器数据中的卫星天顶角对应的MODIS产品数据的卫星天顶角；获取FY4A AGRI传感器数据中的相对方位角对应的MODIS产品数据的相对方位角；
获取MODIS产品数据的卫星天顶角和相对方位角对应的蓝光波段表观反射率；的蓝光波段表观反射率，拟合出蓝光数据和蓝光波段表观反射率的线性方程的系数和 ，线性方程为：其中，为蓝光数据，为蓝光波段表观反射率为因变量，和分别表示蓝光波段的反射率增益量和反射率偏置量。
[0007]进一步，所述查找表的数据项包括：半球反射率、大气透过率、大气辐射沿大气传输路径的等效反射率、太阳天顶角、卫星天顶角、相对方位角和气溶胶光学厚度；其中，太阳天顶角的9个值包括：0，10，20，30，40，50，60，70或80；卫星天顶角的9个值包括：0，10，20，30，40，50，60，70或80；相对方位角的19个值包括：0，10，20，30，40，50，60，70，80，90，100，110，120，130，140，150，160，170和180。
[0008]进一步，观测几何参数包括：太阳天顶角、卫星天顶角和相对方位角；利用所述像元的观测几何参数和预先建立的查找表，通过理论模拟方法计算每个像元的多个模拟气溶胶光学厚度对应的第二蓝光波段表观反射率；包括:利用所述像元的观测几何参数和预先建立的地表反射率线性方程，得到所述像元的地表反射率；其中，地表反射率线性方程的自变量为MODIS传感器的地表反射率，因变量为FY4A AGRI传感器的地表反射率；利用所述像元的观测几何参数，在预先建立的查找表中，查询得到多个模拟气溶胶光学厚度对应的半球反射率、大气透过率和大气辐射沿大气传输路径的等效反射率；利用所述像元的地表反射率、半球反射率、大气透过率和大气辐射沿大气传输路径的等效反射率，计算得到多个模拟气溶胶光学厚度对应第二蓝光波段表观反射率。
[0009]进一步，地表反射率线性方程的拟合步骤包括：分别计算FY4A AGRI传感器和MODIS传感器在蓝光波段观测的地表反射率和
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：：其中， 和 分别为FY4A AGRI传感器和MODIS传感器在波长处的光谱响应；和分别为两种传感器光谱定标采用的波长间隔；为第种地物在处的光谱反射率，所述地物包括：草地、地砖、水体、水泥和沥青；利用多个和 对地表反射率线性公式进行拟合：
其中，和为拟合系数。
[0010]进一步，利用所述像元的观测几何参数和预先建立的地表反射率线性方程，得到所述像元的地表反射率；包括：获取所述像元的太阳天顶角对应的MODIS产品数据的太阳天顶角；获取所述像元的卫星天顶角对应的MODIS产品数据的卫星天顶角；获取所述像元的相对方位角对应的MODIS产品数据的相对方位角；获取MODIS产品数据的太阳天顶角、卫星天顶角和相对方位角对应的MODIS产品数据的地表反射率；将MODIS产品数据的地表反射率作为自变量代入地表反射率线性方程，得到所述像元的地表反射率。
[0011]进一步，利用所述像元的观测几何参数，在预先建立的查找表中，查询得到多个气溶胶光学厚度对应的半球反射率、大气透过率和大气辐射沿大气传输路径的等效反射率，包括：对于查找表中的每个气溶胶光学厚度，执行下述步骤：获取所述像元的太阳天顶角相邻的两个太阳天顶角；获取所述像元的卫星天顶角在查找表中相邻的两个卫星天顶角；获取所述像元的相对方位角在查找表中相邻的两个相对方位角；将两个太阳天顶角、两个卫星天顶角和两个相对方位角进行组合，得到8组太阳天顶角、卫星天顶角和相对方位角的组合；通过查找表得到8个组合对应的8个半球反射率，8个大气透过率和8个大气辐射沿大气传输路径的等效反射率；计算8个半球反射率的平均值，作为所述像元的半球反射率；计算8个大气透过率的平均值，作为所述像元的大气透过率；计算8个大气辐射沿大气传输路径的等效反射率，作为所述像元的大气辐射沿大气传输路径的等效反射率；由此得到多个气溶胶光学厚度对应的半球反射率、大气透过率和大气辐射沿大气传输路径的等效反射率。
[0012]进一步，利用所述像元的第一蓝光波段表观反射率和多个模拟气溶胶光学厚度对应的第二蓝光波段表观反射率，拟合得到每个像元的一次线性方程；包括：计算所述像元的第一蓝光波段表观反射率和每个第二蓝光波段表观反射率的差的绝对值，获取计算结果中最小和次小对应的两个第二蓝光波段表观反射率和对应的气溶胶光学厚度；利用每个像元的两个第二蓝光波段表观反射率和对应的气溶胶光学厚度，拟合出每个像元的一次线性方程的系数。
[0013]第二方面，本申请实施例提供了一种气溶胶光学厚度反演装置，包括：获取单元，用于获取FY4A AGRI传感器的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种气溶胶光学厚度反演方法，其特征在于，包括：获取FY4A AGRI传感器的遥感影像，从遥感影像中获取每个像元的观测几何参数和蓝光数据；利用预先建立的蓝光数据和蓝光波段表观反射率的线性方程，基于每个像元的蓝光数据得到每个像元的第一蓝光波段表观反射率；利用所述像元的观测几何参数和预先建立的查找表，通过理论模拟方法计算每个像元的多个模拟气溶胶光学厚度对应的第二蓝光波段表观反射率；利用所述像元的第一蓝光波段表观反射率和多个模拟气溶胶光学厚度对应的第二蓝光波段表观反射率，拟合得到每个像元的一次线性方程，所述一次线性方程以蓝光波段表观反射率为自变量，气溶胶光学厚度为因变量；基于每个像元的第一蓝光波段表观反射率和对应的一次线性方程，计算每个像元的气溶胶光学厚度。2.根据权利要求1所述的气溶胶光学厚度反演方法，其特征在于，蓝光数据和蓝光波段表观反射率的线性方程的拟合步骤包括：获取时空匹配的FY4A AGRI传感器数据和MODIS产品数据；获取FY4A AGRI传感器数据中的卫星天顶角对应的MODIS产品数据的卫星天顶角；获取FY4A AGRI传感器数据中的相对方位角对应的MODIS产品数据的相对方位角；获取MODIS产品数据的卫星天顶角和相对方位角对应的蓝光波段表观反射率；利用FY4A AGRI传感器数据中的蓝光数据和对应的MODIS产品数据的蓝光波段表观反射率，拟合出蓝光数据和蓝光波段表观反射率的线性方程的系数和 ，线性方程为：其中，为蓝光数据，为蓝光波段表观反射率为因变量，和分别表示蓝光波段的反射率增益量和反射率偏置量。3.根据权利要求1所述的气溶胶光学厚度反演方法，其特征在于，所述查找表的数据项包括：半球反射率、大气透过率、大气辐射沿大气传输路径的等效反射率、太阳天顶角、卫星天顶角、相对方位角和气溶胶光学厚度；其中，太阳天顶角的9个值包括：0，10，20，30，40，50，60，70和80；卫星天顶角的9个值包括：0，10，20，30，40，50，60，70和80；相对方位角的19个值包括：0，10，20，30，40，50，60，70，80，90，100，110，120，130，140，150，160，170和180。4.根据权利要求3所述的气溶胶光学厚度反演方法，其特征在于，观测几何参数包括：太阳天顶角、卫星天顶角和相对方位角；利用所述像元的观测几何参数和预先建立的查找表，通过理论模拟方法计算每个像元的多个模拟气溶胶光学厚度对应的第二蓝光波段表观反射率；包括:利用所述像元的观测几何参数和预先建立的地表反射率线性方程，得到所述像元的地表反射率；其中，地表反射率线性方程的自变量为MODIS传感器的地表反射率，因变量为FY4A AGRI传感器的地表反射率；利用所述像元的观测几何参数，在预先建立的查找表中，查询得到多个模拟气溶胶光学厚度对应的半球反射率、大气透过率和大气辐射沿大气传输路径的等效反射率；利用所述像元的地表反射率、半球反射率、大气透过率和大气辐射沿大气传输路径的
等效反射率，计算得到多个模拟气溶胶光学厚度对应第二蓝光波段表观反射率。5.根据权利要求4所述的气溶胶光学厚度反演方法，其特征在于，地表反射率线性方程的拟合步骤包括：分别计算FY4A AGRI传感器和MODIS传感器在蓝光波段观测的地表反射率和
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：：其中， 和 分别为FY4A AGRI传感器和MODIS传感器在波长处的光谱响应；和分别为两种传感器光谱定标采用的波长间隔；为第种地物在处的光谱反射率，所述地物包括：草地...

【专利技术属性】
技术研发人员：王诗圣，王宇翔，黄葵，陶进，
申请(专利权)人：南京航天宏图信息技术有限公司，
类型：发明
国别省市：