基于MODIS数据反演高反射率地区气溶胶光学厚度的方法研究

摘要/Abstract

摘要：

针对高反射率地区地表反射率难以确定的难点，假设在不同年间同一天相同地物的两个不同波段的比值近似相等的前提下，借助几何光学模型理论，应用MODIS历史产品和数据，即MODIS地表反射率产品（MOD09）、历史MODIS图像第七波段的地表反射率和待反演地区的MODIS第七波段的地表反射率数据计算出待反演地区的MODIS其他波段的地表反射率，然后结合利用6S辐射传输模式计算建立的查找表，可实现待反演区域的气溶胶光学厚度的反演。以北京市区为例，应用该方法实现了北京市区的气溶胶光学厚度反演，并把反演结果与AERONET观测站的结果进行了对比，对比发现该反演方法对亮区域有效，其误差在30%以内。

关键词: 大气光学, MODIS图像, 地表反射率, 表观反射率, 气溶胶光学厚度

Abstract:

It is difficult to determine surface reflectance over bright surface. Based on the geometric optics model theory, it can be assumed that on the same day on the same ground two different band ratio approximately equal in different years. According to the history of the MOD09 blue band surface reflectance, the MOD02 seventh band surface reflectance and the MOD02 seventh band surface reflectivity, the surface reflectance of retrieval region can be obtained, and 6S radiation transmission is combined to build look-up table, to retrieve aerosol optical thickness of Beijing Area. Beijing AERONET site observations data is used to verify the outcome, the results have a good consistency with AERONET data over bright surface, and the error is less than 30%.

Key words: atmospheric optics, MODIS image, surface reflectance, apparent reflectance, aerosol optical depth

中图分类号:

P237

刘兆亮麻金继. 基于MODIS数据反演高反射率地区气溶胶光学厚度的方法研究[J]. 大气与环境光学学报, 2012, (5): 358-363.

LIU Zhao-Liang, MA Jin-Ji. Retrieval of Aerosol Optical Thickness Over Bright Surface Areas Using MODIS Data[J]. Journal of Atmospheric and Environmental Optics, 2012, (5): 358-363.

参考文献

[1] Mao Jietai, Zhang Junhua, Wang Meihua. Summary comment on research of atmospheric aerosl in China [J]. Journal of Meteorology, 2002, 60(S): 625-634.
毛节泰, 张军华, 王美华. 中国大气气溶胶研究综述 [J]. 气象学报, 2002, 60(S): 625-634.
[2] Kaufman Y J, Sendra C. Algorithm for automatic atmospheric corrections to visible and Near-IR Satellite imagery [J]. International Journal of Remote Sensing, 1988, 9(8): 1357-1381.
[3] Tang Jiakui, Xue Yong, Yu Tong, et al. MODIS land aerosol remote sensing retrieval - the use of binary stars of TERRA and AQUA MODIS data collaboration retrieval algorithm [J]. Science in China Series D: Earth Sciences, 2005, 35(5): 474-481(in Chinese).
唐家奎, 薛勇, 虞统, 等. MODIS 陆地气溶胶遥感反演—利用TERRA和AQUA双星MODIS数据协同反演算法 [J]. 中国科学D辑: 地球科学, 2005, 35(5): 474-481.
[4] Sun Lin, Zhong Bo, Liu Qinhuo. Remote sensing retrieval of aerosol optical thickness in sparsely vegetated areas [J]. High Technology Letters, 2007, 17(5): 512-517(in Chinese).
孙林, 仲波, 柳钦火. 稀疏植被地区气溶胶光学厚度反演 [J]. 高技术通讯, 2007, 17(5): 512-517.
[5] Hsu N C, Tsay S C, King M D, et al. Aerosol properties over bright reflecting source regions [J]. IEEE Transactions on Ceoscience and Remote Sensing, 2004, 42(3): 557-569.
[6] Vermote E, Tanre′ D, Deuze′ J L, et al. 6S User Guide Version 2 [M]. 1997.
[7] Zhao Yingshi. Remote Sensing Application Analysis Principle and Method [M]. Beijing: Science Press, 2003(in Chinese).
赵英时. 遥感应用分析原理与方法 [M]. 北京: 科学出版社, 2003.
[8] Wang Jiacheng, Yang Shizhi, Ma Jinji, et al. Automatic cloud detection applied to MODIS image in the Southeast of China [J]. Geomatics and Information Science of Wuhan University, 2006, 31(3): 270-273(in Chinese).
王家成, 杨世植, 麻金继, 等. 东南沿海MODIS遥感图像自动云检测的实现 [J]. 武汉大学学报信息科学版, 2006, 31(3): 270-273.
[9] Ma Jinji, Yang Shizhi, Zhang Yuping. Measurements and study of aerosol optical characterization over Xiamen sea region [J]. Chinese Journal of Quantum Electronics, 2005, 22(3): 473-477(in Chinese).
麻金继, 杨世植, 张玉平. 厦门海域气溶胶光学特性的观测研究 [J]. 量子电子学报, 2005, 22(3): 473-477.

[1]	董鉴韬, 李正强, 谢一凇, 樊程, 洪津, 戴刘新, 顾浩然, 郑杨 . 基于GF-5(02) 卫星DPC数据的2022年春季陆表细粒子气溶胶光学厚度空间分布[J]. 大气与环境光学学报, 2023, 18(4): 323-338.
[2]	翟颖超, 王涵, 赵梅如, 陈科, 李林森 . 山区气溶胶多角度偏振遥感地气解耦方法评估[J]. 大气与环境光学学报, 2023, 18(4): 339-356.
[3]	耿丹, 赵增亮, 范志强, 吴作伟, 李东阳, 张向星 . 利用气象火箭探测资料估算戈壁地区高空折射率结构常数廓线[J]. 大气与环境光学学报, 2023, 18(2): 99-107.
[4]	孙二昌, 麻金继, 吴文涵, 杨光, 郭金雨, . Himawari-8气溶胶变分同化对PM2.5污染模拟的改进[J]. 大气与环境光学学报, 2023, 18(1): 59-72.
[5]	汪惜今, 徐青山, 范传宇, 程晨, 戚鹏, 徐赤东 . 激光雷达探测整层大气昼夜气溶胶光学厚度[J]. 大气与环境光学学报, 2023, 18(1): 14-24.
[6]	黄冬, 李新, 张艳娜, 张允祥 . 全自动太阳光度计温控系统设计及测试[J]. 大气与环境光学学报, 2023, 18(1): 73-81.
[7]	王雪林, 陈文忠∗. 亚北极太平洋气溶胶光学厚度与净初级生产力的变化特征及其相关性研究[J]. 大气与环境光学学报, 2022, 17(5): 558-569.
[8]	杨光, 麻金继, ∗, 孙二昌, 吴文涵, 郭金雨, 林锡文, . 2004–2018 年间中国区域气溶胶时空变化特征研究[J]. 大气与环境光学学报, 2021, 16(5): 443-456.
[9]	唐燕∗, 许睿, 孟繁玥. 中国东部典型城市群AOD 时空演变及预测[J]. 大气与环境光学学报, 2021, 16(4): 320-330.
[10]	王子翔, 李正强, ∗, 光洁, 佘璐. GF-4 大气校正并行算法研究[J]. 大气与环境光学学报, 2021, 16(3): 269-282.
[11]	葛鹏, 张天舒∗, 付毅宾, 项衍. 基于AERONET 的北京地区气溶胶光学特性分析[J]. 大气与环境光学学报, 2021, 16(1): 18-27.
[12]	陈杰, 李正强∗, 常文渊∗, 张莹, 魏瑗瑗, 谢一凇, 葛邦宇, 张驰, . 基于改进GSI 系统的气溶胶变分同化对WRF-Chem PM2.5 分析和预报的影响评估[J]. 大气与环境光学学报, 2020, 15(5): 321-333.
[13]	施益强, 陈坰烽, 王坚, 黄宝燕, 吴君, 陈颖锋, 肖钟湧, ∗. 厦门市MODIS 气溶胶光学厚度与PM2.5 的时空特征及其相关性[J]. 大气与环境光学学报, 2020, 15(5): 334-346.
[14]	刘状, 石晨烈, 张萌, 高志远, 祝新明, 王旭红, . 基于聚类分析的气溶胶光学厚度时间变化特征研究[J]. 大气与环境光学学报, 2019, 14(6): 411-418.
[15]	刘栋1,2,戴聪明1*,魏合理1,2. 中高层大气临边红外辐射的LTE与non-LTE模拟对比[J]. 大气与环境光学学报, 2019, 14(5): 337-344.