利用GF-4 PMS数据反演城市地区气溶胶光学厚度

高分四号是我国发射的第一颗地球同步轨道卫星,具有较高的空间分辨率及快速重复成像能力,在城市大气环境的高动态监测方面拥有较大的应用潜力。针对城市地区地表反射率高、地表类型复杂,传统的单一算法较难实现大气气溶胶光学厚度有效反演等问题,以北京市为研究区,使用了一种暗目标法和地表反射率数据库相结合的方法,分别对2017年5月25日和10月5日两个时相的气溶胶光学厚度进行了估算。结果表明,该方法能够有效实现城市暗目标区和亮目标区的气溶胶反演,且与MODIS标准陆地气溶胶产品及AERONET站点地面观测数值较为一致,相关系数超过了 0.9。

北京地区Landsat 8 OLI高空间分辨率气溶胶光学厚度反演

卫星气溶胶光学厚度(AOD)反演中,传统暗目标方法在反射率较低的水体、浓密植被覆盖区域取得了较好效果,在反射率较高且结构复杂的高反射地表上空目前多采用深蓝算法,但存在空间分辨率较低,对细节分布描述性较差等问题。为解决这一问题,本文首先以5年(2008年—2012年)长时间序列MODIS地表反射率产品为基础,采用最小值合成法建立500 m分辨率逐月地表反射率产品数据集,然后利用地物波谱库中典型地物波谱数据,分析建立MODIS与Landsat 8 OLI传感器蓝光波段反射率转换模型,最后北京地区AERONET地基观测数据确定了气溶胶光学物理参数,并反演获取了北京地区上空500 m分辨率的AOD分布。为验证反演算法的精度,分别将反演结果同AERONET及MODIS/Terra气溶胶产品(MOD04)进行交叉对比,同时利用相关系数R,均方根误差RMSE,平均绝对误差MAE以及MODIS AOD产品预期误差EE共4个指标进行衡量。结果表明:算法反演获取的AOD与AERONET观测值具有较高的一致性,各指标分别为R=0.963,RMSE=0.156,MAE=0.097,EE=85.3%,稍优于MOD04产品(R=0.962,RMSE=0.158,MAE=0.101,EE=75.8%),并且有效的对比点数也高于MOD04。通过与地基观测相比,卫星遥感获取的高分辨率城市地区AOD精度可作为定量评估城市空气质量的有效依据。