CBERS-02B星CCD传感器反演陆地气溶胶初步研究——以.pdf

CBERS-02B 星CCD 传感器反演陆地气溶胶初步研究 ——以广西北部湾为例 ， ， ， ， ， ， ， ， 王中挺1 2 3 陈良富1 2顾行发1 2 余涛1 2 巩慧1 2 李丽1 2 （1 国家航天局航天遥感论证中心，2 中国科学院遥感应用研究所， 3 遥感科学国家重点实验室 ） 摘 要：本文利用 CBERS-02B 星的 CCD 传感器进行了陆地气溶胶反演的初步研究。采用暗像元的方 法进行反演。首先，利用 6S 进行辐射传输运算，构建查找表；然后，对 CCD 图像进行重采样和辐射校正， 根据 NDVI 选取暗像元；最后，根据第一波段和第三波段的表观反射率数据，从查找表插值得到气溶胶光 学厚度。结果表明，采用暗像元法可以从 CBERS-02B 星的 CCD 传感器图像中反演得到气溶胶光学厚度， 并能取得较好的结果。 关键字：遥感 CBERS-02B 陆地气溶胶 暗像元 1 引言 大气气溶胶是指由自然过程和人类活动造成，悬浮在大气中沉降速度小、尺度范围为 10.3～20 μm 大小的液态或固态粒子。气溶胶由于对不同波段辐射的吸收和散射，对全球气 候和天气过程起着重要作用, 同时对人类所居住的环境产生了巨大的影响，进而对大气质量、 人类健康有着很大影响（尤其是人类活动造成的气溶胶）。遥感数据具有大范围面状观测、 准实时获取、更新周期短、成本低的特点，对于城市地区大气污染的重要组成部分气溶胶， 可以进行快速准确的监测。 由于陆地气溶胶的物理化学性质多变，时空分布高度不均一，以及地表反射的影响，利 用卫星遥感气溶胶存在着较大的难度。目前，监测陆地气溶胶的方法主要有暗目标法[1]、结 [2] [3] [4] 构函数法 、基于地表反射率数据库 的方法以及多角度偏振方法 等。暗目标法是在低地 表反射率情况下，利用气溶胶的上行路程辐射反演气溶胶，目前发展比较成熟；结构函数法 是利用多时相数据，选取清晰图像反演其他时间图像的气溶胶；基于地表反射率数据库的方 法是结合地表类型和地面观测的反射率数据库确定地表反射率，进而反演气溶胶；多角度偏 振则是利用偏振信息对地表不敏感的特点反演气溶胶的。 1 目前，已有多人对利用遥感数据监测我国的气溶胶进行了研究：毛节泰等人对MODIS 大气气溶胶产品在北京至周边地区的适应性进行了研究[5] ；大气物理所的段民征、吕达仁等 利用云下阴影实现陆地上空气溶胶和地表反射率的同时反演[6] ；王新强使用MODIS数据在我 [7] 国江西省进行了陆地气溶胶的反演实验 。 中巴地球资源卫星是 1988 年中国和巴西两国政府联合议定书批准，在中国资源一号原 方案基础上，由中、巴两国共同投资，联合研制的卫星（代号 CBERS ）。2007 年 9 月 19 日， 中巴资源卫星02B （CBERS-02B ）在太原卫星发射中心成功发射，于22 日上午11 时成功接 收到了 CBERS-02B 星首次开机成像的卫星影像数据。目前，中巴地球资源卫星已广泛服务 于我国国民经济的各个行业，如农业、渔业、林业、环境等。自 2006 年 4 月 1 日起，中巴 地球资源卫星数据实行免费网上分发。 2007 年 11 月上旬,中科院遥感所航天遥感论证中心与广西测绘局合作，在广西省南宁地 区开展了大量的 CBERS-02B 星的定量化应用研究。本文采用暗目标法，使用 6S 构建查找 表，利用 CBERS-02B 卫星 CCD 数据以广西省南宁地区为试验区对气溶胶探测进行了初步 研究。 2 反演原理与算法 [8] 在地表朗伯体、大气水平均一假设条件下，卫星接收到 L (μ )