[发明专利]一种气溶胶光学厚度反演方法

说明书

本发明公开一种气溶胶光学厚度反演方法，解决现有方法应用于AHI传感器时受地表角度效应影响大、稳定性差的问题。所述方法，包含：对卫星波段表观反射率剔除内陆水体、冰/雪、云像元；基于MODIS产品MCD19A3历史数据建立双向反射率分布函数参数数据库；结合RTLS模型，进行地表反射率动态计算，得到地表反射率初始值；构建波谱转换模型，将地表反射率初始值转换为地表反射率转换值；对单次散射反照率，剔除沙尘天气对应数据、按季节计算均值，建立6S查找表；在6S查找表中，先查表得到一一对应的表观反射率模拟值与气溶胶光学厚度值，再对所述气溶胶光学厚度值进行插值，得到气溶胶光学厚度反演结果。本发明可降低AOD反演的角度效应影响及地域限制性。

技术领域

本发明涉及大气定量遥感领域，尤其涉及一种气溶胶光学厚度反演方法。

背景技术

目前用于卫星气溶胶光学厚度(Aerosol Optical Depth，AOD)反演的算法主要有暗目标法(Dark Target，DT)和深蓝算法(Deep Blue，DB)。暗目标法，根据浓密植被和暗色土壤等“暗目标”在红、蓝波段反射率低，对卫星观测的表观反射率贡献小，气溶胶信息相对敏感的特点，通过确定“暗目标”的反射率来实现地气解耦，缺点是存在普遍的高估现象，且局限于“暗目标”地区，无法实现城市、半干旱地区等亮地表区域的AOD反演；深蓝算法，基于历史数据，采用最小反射率方法构建地表反射率数据库，实现AOD反演，缺点是在处理地表的各向异性的影响时存在不足，增加了地表反射率确定上的误差，尤其是在地表复杂的城市地区，给AOD反演带来误差。

发明内容

本发明提供一种气溶胶光学厚度反演方法，解决现有方法应用于AHI传感器时受角度影响大、稳定性差的问题。

本发明实施例提出一种气溶胶光学厚度反演方法，包含以下步骤：对卫星波段表观反射率剔除内陆水体、冰/雪、云像元；基于MODIS产品MCD19A3历史数据建立双向反射率分布函数参数数据库：对所述MCD19A3历史数据中的每像元数据按月度分类后，先去除无效值，对剩余数据进行排列组合，然后对每种组合方式计算标准差，得到标准差最小的组合方式为最优组合，并对最优组合采用更新日期指数最小原则确定各像元对应的最终值，建立双向反射率分布函数参数数据库；利用所述双向反射率分布函数参数数据库，结合RTLS模型，进行地表反射率动态计算，得到地表反射率初始值；利用光谱数据库构建波谱转换模型，并将所述地表反射率初始值转换为地表反射率转换值；对全球自动观测网的单次散射反照率，剔除沙尘天气对应数据、按季节计算均值，再对6S模型中对应的单次散射反照率参数进行修改，建立6S查找表，所述6S查找表的输入参数包含：观测天顶角、太阳天顶角、相对方位角、大气模式、气溶胶类型、单次散射反照率、气溶胶光学厚度、地表反射率，输出参数包含：波段表观反射率，一组所述输入参数唯一对应一个所述波段表观反射率；在所述6S查找表中，先根据观测天顶角、太阳天顶角、相对方位角、大气模式、气溶胶类型和所述地表反射率转换值查表得到一一对应的表观反射率模拟值与气溶胶光学厚度值，再根据所述卫星波段表观反射率与表观反射率模拟值的关系对所述气溶胶光学厚度值进行插值，得到气溶胶光学厚度反演结果。

进一步地，所述对全球自动观测网的单次散射反照率，剔除沙尘天气对应数据的方法为：剔除Angstrom指数小于0.2对应的单次散射反照率数据。

优选地，所述对卫星波段表观反射率剔除内陆水体、冰/雪、云像元的步骤，进一步包含：对内陆水体、冰/雪、云进行像元识别：对归一化植被指数小于0的像元识别为内陆水体，对归一化冰雪指数大于0.4的像元识别为冰/雪，对蓝光波段表观反射率大于0.4的像元识别为云或对任一3×3像元范围内的标准差大于0.01的像元识别为云；对识别为内陆水体、冰/雪、云的像元进行剔除。