北京市污染气溶胶散射特征实验及其数值模拟

用地基遥感方法对北京市主要大气污染类型的气溶胶散射进行多角度观测实验，对比分析不同污染类型，及在不同观测角度下污染气溶胶的散射特征；并建立对各类型污染气溶胶散射率进行了数值模拟的数学模型。在此基础上求出观测时污染气溶胶的混浊度。为污染气溶胶的卫星遥感打下基础。     

微波兰被动遥感相关特性的数值模拟和实验对比

本文采用一层具有粗糙界面的连续随机介质模型，计算双站散射系数和后向散射系数，由互易性定理计算热发射率。数值模拟了植被在整个生长过程中后向散射和热发射的变化，以及它们的相关特征。理论结果与几种植被的主被动遥感实验数据作了比较和讨论，阐明了微波主被动遥感的一些相关的数值特征。     

北京区域2013严重灰霾污染的主被动遥感监测

灰霾造成的严重大气污染受到人们越来越多的重视。结合2013年1月北京严重灰霾污染事件,介绍了太阳-天空辐射计、激光雷达、多波段CCD相机等遥感监测手段,分析了地-空基、主-被动等遥感方法获得的灰霾气溶胶特性遥感结果,讨论了不同遥感监测手段的特点及联合使用,结果表明：主动遥感手段在严重污染、夜间等情况下具有观测优势,而被动遥感信息含量大,具有获得气溶胶复杂特性参数的能力;地面遥感点、垂直分布线监测数据与卫星遥感的面观测数据相结合,可以初步实现灰霾的主被动遥感立体监测。     

Description of a New Method for Retrieving the Aerosol Optical Thickness from Satellite Remotely Sensed Imagery Using the Maximum Contrast Value and Darkest Pixel Approach

Satellite sensors have provided new datasets for monitoring regional and urban air quality. Satellite sensors provide comprehensive geospatial information on air quality with both qualitative remotely sensed imagery and quantitative data, such as aerosol optical depth which is the basic unknown parameter for any atmospheric correction method in the pre‐processing of satellite imagery. This article presents a new method for retrieving aerosol optical thickness directly from satellite remotely sensed imagery for short wavelength bands in which atmospheric scattering is the dominant contribution to the at‐satellite recorded signal. The method is based on the determination of the aerosol optical thickness through the application of the contrast tool (maximum contrast value), the radiative transfer calculations and the ‘tracking’ of the suitable darkest pixel in the scene. The proposed method that needs no a‐priori information has been applied to LANDSAT‐5 TM, LANDSAT‐7 ETM+, SPOT‐5 and IKONOS data of two different geographical areas: West London and Cyprus. The retrieved aerosol optical thickness values show high correlations with in‐situ visibility data acquired during the satellite overpass. Indeed, for the West London area a logarithmic regression was fitted for relating the determined aerosol optical thickness with the in‐situ visibility values. A high correlation coefficient (r²= 0.82; p= 0.2) was found. Plots obtained from Tanre et al. (1979, 1990) and Forster (1984 ) were reproduced and estimates for these areas were generated with the proposed method so as to compare the results. The author's results show good agreement with Forster's aerosol optical thickness vs. visibility results and a small deviation from Tanre's model estimates.     

中国北方地区春季气溶胶光学特性地基遥感研究

基于中国北方地区地基太阳直接/散射辐射计观测,分析了2001年春季气溶胶光学厚度、尺度和吸收特性。沙尘期间,气溶胶光学厚度显著升高,而尺度上升,粗粒子浓度显著增加,大气气溶胶表现出中性或异常消光特征。除沙尘活动之外,中国华北地区人为排放也是导致气溶胶光学厚度偏高的一个重要原因。中国沙尘源区气溶胶单次散射反照率小于以往观测和模式结果。北京和香河两地气溶胶光学厚度、Angstrom指数和尺度谱基本相似,说明华北地区人为排放与沙尘活动类似,也表现出区域尺度的特点。由于沙尘气溶胶与人为排放气溶胶相比,折射指数实部偏大、虚部偏小,从而北京地区沙尘期间单次散射反照率明显大于非沙尘期间,特别是在近红外波段,说明沙尘活动不仅可以通过增加气溶胶光学厚度,同时也通过改变气溶胶物理、辐射特性来影响下游地区的气溶胶辐射强迫。     

植被的微波散射与吸收特征

被动微波遥感中大尺度像元内植被种类多种多样并且分布不均匀，较低频率下像元尺度内的植被影响可以根据单个散射体的散射与衰减特性获得。本文讨论了任意朝向的各类植被散射体的计算问题。其中叶片和针叶的散射采用了一般化Rayleigh-Gans计算；杆的散射采用了无限长近似理论。关于各类散射体的衰减，本文比较了散射系数和吸收系数之和，与前向散射定理的结果，并对前向定理的适用性进行了讨论。     

水色遥感卫星姿态对瑞利散射计算的影响

瑞利散射计算精度在海洋水色遥感大气校正中起关键作用,该文研究卫星姿态对瑞利散射计算精度的影响。卫星姿态直接影响太阳、卫星几何角度的计算精度,进而影响瑞利散射计算精度。计算结果表明,卫星滚动角对瑞利散射计算影响最大,当滚动角为2.5°时,瑞利散射计算误差达10%,且冬季比夏季误差略大。俯仰角和偏航角的影响很小,当俯仰角和偏航角小于2.5°,瑞利散射计算误差小于1%。对宽视场水色遥感卫星,若在资料预处理过程中不进行卫星姿态的修正,则要求卫星滚动角小于0.3°,才能满足瑞利散射计算精度1%的目标。     

基于HJ1A数据的沈阳市雾霾时空变化模拟研究

基于HJ1A-CCD数据,采用6S大气辐射传输模型,反演出研究区气溶胶光学厚度。采用偏最小二乘法,基于气溶胶空间分布的估算结果,模拟出研究区PM_(2.5)的空间分布。基于GIS和改进的高斯大气扩散模型,进行了研究区PM_(2.5)的扩散模拟。根据我国PM_(2.5)检测网的空气质量新标准,对沈阳市的雾霾进行等级了划分。     

水稻微波后向散射系数的模拟分析

提出了一套完整的水稻一次后向散射作用物理模型,通过该模型可以定量地模拟水稻对入射电磁波的后向散射作用,包括不同入射角、不同时相、不同波段、不同极化等各种情况,从而得到大量有价值的模拟结果。通过深入分析这些结果,可以对如何利用ＳＡＲ遥感数据更准确、更经济、更方便地进行水稻识别、长势监测及产品评估等工作提供理论依据和方法指导。     

中国地区气溶胶类型特性分析

利用全球气溶胶观测网（AERONET）2001年—2012年中国地区12个站点的地基遥感气溶胶物理光学特性产品研究了中国地区气溶胶类型特性及其时空变化规律。研究发现中国地区不同类别的气溶胶光学特性（单次散射反照率、不对称因子、光学厚度等）差异较大,由沙尘型、混合型、强散射型细粒子、弱吸收型细粒子、中度吸收型细粒子和强吸收型细粒子等6类组成。中国地区气溶胶类型具有极强的空间变化特性和明显的季节、年际变化特征,沙尘气溶胶主要出现在春季,强散射型细粒子气溶胶主要出现在夏季,而强吸收型细粒子气溶胶主要出现在秋冬季节;近10年间沙尘型、混合型和强散射型细粒子气溶胶呈现上升趋势,而强吸收型细粒子气溶胶则处于下降趋势。在此基础上对比了中国和美国、法国典型站点气溶胶类型,研究发现3个站点的气溶胶差异较大,中国强吸收细粒子类所占的比重高于后两者,同时强散射细粒子类所占的比重低于后两者。     

北京地区HJ-1卫星CCD数据的气溶胶反演及在大气校正中的应用

与现有的大气卫星传感器相比,环境一号卫星(HJ-1)CCD相机具有较高的空间分辨率(30m),使得在城市地区找到光谱纯像元的机率大大增加。本文提出一种基于纯像元提取的城市地区气溶胶光学厚度(AerosolOpticalDepth,AOD)反演算法,利用像元纯净指数来提取CCD影像上的纯像元,并由HJ-1A星和B星的多时相CCD观测数据结合地表双向反射率模型确定纯像元的地表反射特性,在此基础上反演AOD。与AERONET地基测量数据的对比表明,该算法具有较高精度,相关系数为0.83,线性拟合斜率为1.091,截距为0.053。基于该方法的AOD反演结果作为输入,能较大程度提高HJ-1卫星CCD影像大气校正的精度。