一种基于双星组网的城市高分辨率气溶胶光学厚度反演方法技术

本发明专利技术公开一种基于双星组网的城市高分辨率气溶胶光学厚度反演方法。首先，实现城市区域云/云阴影的识别，以及高分一号与高分六号宽幅相机WFV的交叉辐射定标；其次，构建适用于高空间分辨尺度下复杂城市的地表反射率库，实现地表

【技术实现步骤摘要】
一种基于双星组网的城市高分辨率气溶胶光学厚度反演方法


[0001]本专利技术属于大气遥感
，具体涉及一种基于高分一号与高分六号双星组网的复杂城市背景下高空间分辨率气溶胶光学厚度反演方法。

技术介绍

[0002]大气中的气溶胶来自各种自然和人为的来源，其中包括原生颗粒物的排放或由气态前体形成的二次颗粒物。众所周知，气溶胶会对人类健康、环境质量甚至气候学产生负面影响。城市地区通常拥有较高的人口密度。因此，有必要在复杂的城市表面获得局部尺度的高分辨率AOD反演结果。
[0003]对于现有大多数AOD数据产品，因普遍采用中低分辨率遥感卫星数据进行反演，空间分辨率一般为公里级别，难以满足城市气溶胶排放的小尺度精细化监测需求。而为了获得城市地区高空间分辨率AOD产品，国内外研究机构开展了许多研究。
[0004]以往研究提出了几种使用MODIS反演城市土地上500米分辨率的气溶胶光学厚度算法。修正的最小反射率技术(MRT)被用于确定2007年香港和珠江三角洲地区的MODIS数据的表面反射率(Man Sing,W.,Kwon
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于双星组网的城市高分辨率气溶胶光学厚度反演方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤：步骤1，云/云阴影的识别与分离，交叉辐射定标：利用基于空间光谱自适应修正的多尺度特征融合获取高精度云区；并以Landsat8 OLI为参考传感器，实现搭载在高分1号与高分六号卫星上WFV传感器的交叉辐射定标；步骤2，地表反射率建库：利用考虑到城市后向热点效应显著的特征的半经验BRDF模型，进行复杂城市地表的地
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气解耦，得到地表反射率结果，将其输入太阳光谱矢量6SV辐射传输模型对应的地表二向反射率参数模块；步骤3，气溶胶模式精细化估计：利用基于地基遥感AERONET得到的气溶胶模式精细化估计结果，将其输入6SV大气辐射传输模型对应的区域自定义气溶胶模式模块；步骤4，完善6SV大气辐射传输模型输入参数的要求，建立查找表并根据大气层顶反射率TOA进行数据匹配，实现AOD反演；步骤5，结合地基站点AOD数据，以及遥感气溶胶产品MODIS的气溶胶光学厚度产品，对高分卫星气溶胶光学厚度的空间分布特征进行验证和评估进行验证。2.如权利要求1所述的基于双星组网的城市高分辨率气溶胶光学厚度反演方法，其特征在于：步骤1云/云阴影的识别与分离实现方式为，引入云/云阴影、非云亮地表和霾的光学、几何形态、纹理以及空间和光谱关联约束条件，实现方法包括：(1)考虑目标纹理和几何特征，利用多尺度卷积特征融合方法，实现城市区域云/云阴影、非云亮地表的识别；(2)克服高分传感器波段受限的劣势，充分挖掘可见光和近红外波段的空间和光谱特征，发展空间光谱自适应的云霾识别方法，实现云与霾的分离；(3)利用第(2)步中云霾识别的数据修正第(1)步的云检测结果，将第(1)步中被误判为云的霾像元分离出来，最终得到优化的云掩码，解决城市地区霾被误判为云后AOD反演失效的难题，为后续地表
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大气信号分离提供准确的云掩码；对于交叉辐射定标，以Landsat8 OLI为参考传感器，比较由Landsat
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8OLI经过光谱校正和BRDF校正模拟的地表反射率和高分卫星WFV经过大气校正后的反射率，如果它们之间的差异足够小，即：当连续5次迭代过程得到的辐射定标系数中的增益系数的变异系数小于0.01％，或者当迭代次数达到10000次时，满足收敛条件，那么就可以得到最佳辐射定标系数；如果情况相反，则使用同化算法更新辐射定标系数，计算新的Landsat
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8OLI模拟地表反射率；执行同样的循环迭代，直到达到终止条件；最后利用RadCalNet网站上在地面测量的地表反射率进行验证。3.如权利要求1所述的基于双星组网的城市高分辨率气溶胶光学厚度反演方法，其特征在于：步骤2实现方式为，由公式(1)
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(5)给出的RPV模型将观察到的角表面反射率分解为三个独立的分量，分别代表强度亦即振幅、形状各向异性、不对称系数亦即前向与后向散射的相对比例；给出太阳天顶角θ
s
、观测天顶角θ
v
和相对方位角RPV模型最后计算出来的地表二向反射率根据下面的公式计算：
其中，公式(1)中的是RPV模型最后计算出来的地表二向反射率，公式(1)和(2)中的F(g)是中间变量，无实际物理含义，公式(1)和(3)中的H(G)是描述热点的部分，这里捕捉到的是对城市地表来说很重要的后向热点效应，公式(4)中的cosg是公式2中的中间变量，无实际物理含义，公式(5)中的G是公式(3)中的中间变量，无实际物理含义，公式(1)和(3)中的参数ρ0∈[0[1[描述了目标的强度即振幅，它与角度变化无关，公式(1)中的参数k∈[0[2[表示目标的各向异性，k值小于1.0代表碗状各向异性模式，k值大于1.0代表钟状各向异性模式，k＝0的理想情况代表Lambertian表面，最后，公式(2)中的不对称系数控制了前向散射和后向散射的相对比例；...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱忠敏，董佳丹，胡赛花，杨威，夏幸会，徐文发，凡书敏，
申请(专利权)人：武昌首义学院，
类型：发明
国别省市：