[发明专利]一种基于MODIS的PM2.5遥感反演方法有效

专利信息
申请号: 201711398781.4 申请日: 2017-12-22
公开(公告)号: CN108170927B 公开(公告)日: 2021-06-18
发明(设计)人: 刘军;段广拓;陈劲松 申请(专利权)人: 深圳先进技术研究院
主分类号: G06F30/27 分类号: G06F30/27;G06F30/25;G06N20/00
代理公司: 深圳市科进知识产权代理事务所(普通合伙) 44316 代理人: 赵勍毅
地址: 518055 广东省深圳*** 国省代码: 广东;44
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摘要:
搜索关键词: 一种 基于 modis pm2 遥感 反演 方法
【说明书】:

发明涉及遥感影像处理领域,特别涉及一种基于MODIS的PM2.5遥感反演方法;本发明同时获取MODIS影像和PM2.5监测数据;将PM2.5数据插值成PM2.5插值影像;构建训练集和测试集;将训练集用于机器学习算法的训练,并将训练的模型用于测试集,计算模型在测试集上的表现指标;重复步骤S3和S4,得到若干个表现指标,从而选取最优模型;将最优模型用于整幅MODIS影像,则可得到整幅MODIS影像的PM2.5反演结果;在本发明中,从遥感影像本身数据出发,通过机器学习算法的手段,直接建立遥感影像本身与实测PM2.5的关系,从而避免了误差传递,从而达到精度更高的反演结果;本发明避免了误差传递,反演精度高。

技术领域

本发明涉及遥感影像处理技术领域,特别涉及一种基于MODIS的PM2.5遥感反演方法。

背景技术

气溶胶,又称气胶或烟雾质,是指固体或液体微粒稳定地悬浮于气体介质中形成的分散体系,其一般大小在0.01-10微米之间,可分为自然和人类产生两种;气溶胶会影响气候,包括吸收辐射或散射辐射,另外气溶胶会成为凝结核而影响云的性质等。天空中的云、雾、尘埃,工业上和运输业上用的锅炉和各种发动机里未燃尽的燃料所形成的烟,采矿、采石场磨材和粮食加工时所形成的固体粉尘,人造的掩蔽烟幕和毒烟等都是气溶胶的具体实例。气溶胶的消除,主要靠大气的降水、小粒子间的碰并、凝聚、聚合和沉降过程。

在全球气候变化大背景下,近年京津冀、长江三角洲、珠江三角洲、川渝等城市群雾霾现象频发,北京天津、广州深圳、上海等城市雾霾污染天数占全年总天数的30%~50%,且范围在扩大,雾霾已成为我国一种新的复合型危害性大气污染,这主要是不断增加人为排放的大气气溶胶与气象条件共同作用的结果。雾霾主要由可入肺颗粒物PM2.5(空气动力学直径≤2.5μm的颗粒物)组成,也称细颗粒物,雾霾天中PM2.5颗粒物浓度约占总悬浮颗粒物的56.7%~75.4%,占PM10(空气动力学直径≤10μm的颗粒物)80%~90%以上成分,因此,相比PM10甚至沙尘暴(主要成分为沙尘物质),PM2.5对人体健康危害更大,更易引发哮喘、支气管炎和心血管等方面的疾病。因此,科学的监测PM2.5质量浓度,对研究PM2.5的物理、化学光学特性,进而对揭示雾霾成因及理解空气污染产生机制等都有重要的意义。

目前采用的监测手段为建立地面观测站,如全球自动观测网(AERONET)、美国环境可视化监测站(IMPROVE),以及美国环保署EPA近4000个空气观测站(SLAMS),这些能对气溶胶进行连续观测,可直接反映污染物地面浓度信息,但地面环境观测站的稀疏不连续性,难以大范围反映PM2.5气溶胶粒子的时空分布、污染源及传输特性等,观测数据不充分及地面仪器昂贵等均制约了PM2.5的有效监测及宏观分析;现在较为先进地监测采用PM2.5的反演进行监测分析,PM2.5的反演指的是其质量浓度的反演,而现有PM2.5的反演的方法,都是先反演大气气溶胶光学厚度AOD,然后再建立气溶胶光学厚度AOD与地面实测PM2.5的统计关系,再用该统计关系得到无地面观测点区域的PM2.5值,在反演AOD过程中,会带来误差,再用AOD建立实测PM2.5的过程,会导致误差的传递,从而影响最终PM2.5的反演精度。

发明内容

为了克服上述所述的不足,本发明的目的是提供一种基于MODIS的PM2.5遥感反演方法,从遥感影像本身数据出发,通过机器学习算法的手段,直接建立遥感影像本身与实测PM2.5的关系,从而避免了误差传递,从而达到精度更高的反演结果。

本发明解决其技术问题的技术方案是:

一种基于MODIS的PM2.5遥感反演方法,其中,包括如下步骤:

步骤S1、获取需要反演PM2.5当天的MODIS影像,同时获取PM2.5环境监测站点的PM2.5监测数据;

步骤S2、将监测到的PM2.5数据插值成与MODIS影像的相同分辨率的PM2.5插值影像;

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