遥感应用模型实习指导书气溶胶定量反演.PDFVIP

《遥感应用模型实习》指导书 气溶胶定量反演 一、 实习目的 通过本次实习加强对遥感应用模型课程理论知识的理解，增强用遥感方法解决 实际问题的能力 。掌握数据准备，数据预处理，模型建立，数据处理，结果输 出等操作过程。 能对MODIS 数据进行格式转换，裁减，图层分离，像元合并，利用角度数据 的处理。能对无云的地区进行暗目标提取。知道6S 模型，掌握气溶胶反演的原 理，能建立查找表。了解气溶胶定量反演的过程和步骤。 二、 实习原理 大气气溶胶是指大气中悬浮的半径小于几十微米的固态或液态微粒。气溶胶 在大气辐射收支平衡和全球气候中扮演着重要的角色，是大气物理学中的重要研 究对象。一方面，气溶胶通过散射和吸收太阳辐射及地面辐射直接影响地-气系 统的辐射收支平衡；另一方面，大量的气溶胶粒子作为云凝结核，可以使单位体 积的云粒子数量增加，云滴半径减小，增加云的短波反射率，同时增加云的生命 时间，这种变化影响地气系统的短波辐射和长波辐射。 气溶胶不仅影响全球变化，而且也是影响区域大气环境质量的主要因素。在 对气溶胶的遥感监测方面，高分辨率的卫星遥感不但提供了监测大气气溶胶的可 能性，而且还弥补了一般地面观测难以反映气溶胶空间具体分布和变化趋向不同 的缺陷，为全球和区域气候的研究以及城市污染的分析提供了丰富的研究资料。 通常所指的烟、雾、尘等都属于气溶胶，它对大气中发生的许多物理化学过程有 着重要的影响。气溶胶的重要性主要体现在以下几个方面： 1、气溶胶是重要气象参数之一 气溶胶本身就是一种重要的气象参数，是大气中一种不确定性成分，其变化 速度快，受人和天气的影响比较大。气溶胶的浓度可用于指示大气中的污染程度， 现在的天气预报中加入了空气指数预报一项，其中的污染物都属于气溶胶。所以 气溶胶参数的反演，不仅可以用于定量遥感中大气校正的部分，也可以直接或间 接的用于指示空气的污染程度。气溶胶作为一种气象参数，在许多关于大气、生 态和环境等的科学研究方面都是不可或缺的参数。在气象科学上有一套测算气溶 胶参数的方法，但这些传统的方法都是基于观测台站的，是一种基于点上的数据， 而在实际应用中所关心的则是整个地区的数据，这也是用遥感手段来进行反演气 溶胶参数的重要原因之一。 2、气溶胶反演是进行大气校正的基础 在进行遥感数据处理的时候，一般会对图像进行大气校正，但这种校正或是 在已有的气象参数基础上进行的，而这些参数也只是点上的参数，对于遥感数据 这种“面”上的数据而言，无论是在精度或者是在应用处理上都存在一定的困难； 又或是在假设其中的气象参数是已知的，来进行大气校正。这两个方法都可以在 一定程度上来缓解大气对接受数据的影响，但是都不能很精确的解决这个问题。 这就要求获取当时当地的气象参数（主要是气溶胶和大气水汽参数），来进行大 气校正。 3、大气校正需要与地表信息的耦合 在做大气校正的时候，气溶胶和水汽等气象参数与地表信息是关键的两部分， 这两部分缺少任何一个部分都是不完整的，处理出来的结果也是不够精确的。在 前述基础上就要求，对地表信息进行耦合来更加精确的解决大气校正的问题。 4 、6S 模型 6S 辐射传输模式是由法国大气光学实验室（Laboratoire d’OptiqueAtmospherique）5S 模式基础上发展而来的，主要有以下特点： 模式的光谱适用范围为太阳短波波段：0.25um-4.0um 模式适合计算无云大气的辐射传输，考虑了水汽、臭氧、氧气、二氧化碳 及其他微量和痕量气体的吸收，考虑了气溶胶的吸收和散射以及气体分子散射， 模式适合的能见度范围一般应大于5 公里  定义了多种卫星遥感仪器的波段响应函数可供选择，主要是美国和欧洲 的卫星遥感仪器，如AVHRR1 、2 通道，GOES 可见光通道等。另外也可以由 用户自己由自己定义仪器响应函数，GMS 可见光通道没有事先定义，因此在的 反演过程中由自己定义。  有多种下垫面情况可供选择，从最简单的均匀朗伯面到比较复杂的非均 匀非朗伯面，程序也提供了4 种典型的地面反射率可供选择，还有多种双向反射 率分布函数可供用户选择。另外用户也可以根据已知的地面反射率特性自己定义。  程序中大气模型可以自己定义，也可以按程序中的大气模型定义，其中 程序自带的大气模型与 LOWTRAN 中6 种标准大气模型一致。 程序中有关