[发明专利]一种基于星载高光谱遥感技术的NO2

说明书

本发明涉及一种基于星载高光谱遥感技术的NO₂浓度快速响应的方法和装置，用于解决载荷数据传统地面反演时效性低的问题。载荷具有高光谱数据下传和在轨近实时数据反演功能。在星载光谱仪信息处理箱中增加数据处理功能，包括运算模块、算法参数存储模块和拟合反演模块。数据提取模块可根据反演NO₂需要的特征峰位置按像元抽取相应光谱维数据，算法参数可固化或通过地面上注方式获得，拟合反演运算模块实时进行星上NO₂浓度反演，可近实时获取全球NO₂产品。本发明通过将地面反演过程移植于星上光谱仪中，并以抽取适用的特征光谱维数据的方式进行存储和拟合反演，以近实时的方式获取高光谱遥感数据产品，对目标区域污染预警与管理具有重要意义。

技术领域

本发明涉及星载高光谱遥感探测领域，具体为星载光谱仪在轨数据反演。

背景技术

星载高光谱遥感通过有效载荷进行对地观测，可实现全球区域内光谱数据。具有高光谱分辨率和高空间分辨率的特点，是大气环境监测的重要途径。欧美在大气环境探测领域处于世界领先地位，搭载于欧空局RSR-2卫星的全球臭氧监测仪(Global OzoneMonitoring Experiment，GOME)于1995年发射成功，该仪器4个通道的光谱范围为240nm～790nm，光谱分辨率为0.17～0.33nm，通过测量地球紫外到可见波段太阳散射光，能够同时反演全球O₃、NO₂、SO₂等大气痕量气体。2006年新一代全球臭氧监测仪GOME-2成功在轨运行，其空间分辨率达到了前所未有的80km×40km，为气象和气候监测等领域提供更加全面的数据。2002年发射的ENVISAT卫星搭载的SCIAMACHY(Scanning Imaging AbsorptionSpectrometer for Atmospheric Chartography)是一种外缘和天底观察成像频谱仪，波长覆盖紫外、可见到近红外240nm～2380nm的范围，光谱分辨率0.2～1.5nm，光谱可观测全球范围内多种痕量气体。2004年发射EOS-Aura卫星上搭载了荷兰-芬兰天底观测光谱仪全球O₃监测系统(Dutch-Finnish nadir-pointing Spectrometer OMI)，空间分辨率达到13Km×24Km，波长覆盖范围为270-500nm,平均光谱分辨率为0.5m，采用差分吸收光谱(DOAS)算法，可反演O₃、NO₂、HCHO、BrO和OClO等痕量气体。荷兰气象局KNMI研制的新一代对流层探测器(Tropospheric Monitoring Instrument TROPOMI)于2017年随Sentinel-5卫星发射，将成为观测全球痕量气体分布的重要遥感设备之一提供连续NO₂空间数据，对研究全球排放的改变起着至关重要的作用。同时，作为OMI的继承者卫星，其在天底方向具有更高的空间分辨率，可以更加精确探测污染排放源，提高无云像元数目，可以更好地进行云校正以及CO₂和CH₄的浓度反演。

大气痕量气体差分吸收光谱仪是国内唯一一台在轨气态污染物遥感载荷，基于高光谱卫星遥感手段能够准确获取大气污染时空分布信息。上述所有载荷的数据反演均通过地面进行，首先卫星将光谱数据打包，待卫星过境时发回地面，科研人员将数据解码再进行拟合反演，最终获得数据产品。这个处理结果通常比实际卫星获取的数据延后数个小时，甚至更多。这对于污染物快速预警、突发排放等场合产生明显的不足。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于星载高光谱遥感技术的NO₂浓度快速响应的方法和装置，用于解决载荷数据传统地面反演时效性低的问题。在传统地面高精度反演的基础上增加在轨近实时反演污染产品功能。为实现上述目的，本发明采用了以下的技术方案：

一种基于星载高光谱遥感技术的NO₂浓度快速响应的方法，包括：