地基GPS数据结合MODIS数据的大气水汽反演研究

大气中的水汽不仅是影响地球天气变化的重要因素,更是多项气象研究中的重要参数,正确确定大气中水汽的含量,对研究降水与气候、灾害性天气预报、全球气候变化等具有十分重要的作用。本文详细地介绍了基于地基GPS以及基于MODIS数据的大气水汽含量反演方法,并利用天津测区的GPS数据与MODIS数据反演的大气水汽含量进行对比分析,得到了两种方法都具有反演大气水汽含量的结论。     

基于MODIS影像的陆地辐射雾微物理参数反演及动态变化分析

作为一种常见的气象灾害,雾灾严重的影响了人们交通出行等日常生活。基于遥感影像反演的雾微物理参数可在一定程度反映雾灾的发展状况和严重程度,进而对大雾进行有效的监测和预测。本文选取发生于华北地区2007年11月24日13时10分的陆地辐射雾MODIS影像作为试验数据,在大雾生消机理和遥感影像信息提取基础上,构建了大雾路径辐射模型和微物理参数反演算法,成功反演出能见度、含水量、有效粒子半径3个微物理参数,并在湖北省气象局提供的地面观测数据基础上对能见度进行了地面数据验证,得到两者的相关系数为0．9366．地面数据与反演结果相关性较大,数值误差较小,说明反演方法具有可行性。本文进一步应用该模型对发生于华北地区2007年11月21日至11月26日的一次陆地辐射雾MODIS时间序列影像反演微物理参数并进行动态变化分析,总结出大雾具有爆发性产生和重复阶段性发展的特点,能见度主要受大气辐射和水汽供给的影响。其值在50～130m之间变化,和平均含水量、有效粒子半径成反比例关系,共同反映出雾灾的严重程度和发展阶段。     

基于MODIS数据的PM2.5反演在大气污染监测中的应用

针对基于传统10km气溶胶光学厚度产品计算PM2.5无法获得更为精细的PM2.5空间分布特征的问题,提出采用6S模型计算获得不同气溶胶光学厚度条件下辐射传输模型方程参数查找表,该查找表可以采用原始光谱波段信息进行数据反演,并结合暗像元法计算得到的地表反射率信息,在辐射传输模型方程计算结果的基础上进行线性插值获得1km气溶胶光学厚度,再利用地面实测PM2.5浓度数据,通过回归分析的方法,获得1km的PM2.5监测数据。以西安市为例,1km分辨率的PM2.5更进一步表现了西安市域内PM2.5的空间分布特征,具有明显的地形分异特征,而且呈现出从城区向郊区逐渐衰减的趋势。研究结果为小区域的PM2.5来源和变化分析提供了一种有效的技术途径。     

针对MODIS数据的大气水汽含量反演及31和32波段透过率计算

 针对MODIS的波段特征,首先,用近红外波段反演大气水汽含量; 然后,通过LOWTRAN模拟大气水汽含量与MODIS 31和32热红 外波段透过率的统计关系; 最后,计算31和32波段的透过率。该方法克服了以往一景图像只用1个透过率的局限性,使得透过率的求 算精确到每1个像元,同时保证参数获取的实时性。     

地面和机载多角度观测数据的反照率反演及对MODIS反照率产品的初步验证

MODIS的反照率产品采用半经验的二向性反射核驱动模型算法(AMBRALS),对16天累积观测的多角度遥感数据进行反演。产品的应用需要相关研究的地面观测数据进行验证。主要研究基于地面气象台站用反照率表观测的反照率数据、地面和机载多角度遥感数据通过AMBRALS算法反演得到的反照率,与MODIS相应的地面反照率产品做比较的降尺度验证方法,并提供对MODIS反照率产品的初步验证结果。     

利用MODIS数据监测夜间雾

在分析雾、云、地表、水体等目标物红外辐射特性的基础上,针对MODIS数据提出了夜间雾监测算法。试验表明,该算法能够将低云大雾与中高云、水体和地表区分开。     

MODIS在我国陆地科学中的应用进展研究

为了使人们对MODIS在我国陆地科学中的应用现状有一概要了解,较系统地阐述了我国学者在MODID数据的初步处理研究、数据信息提取方法研究和生产实践应用等3个方面的成果,旨在表达MODIS数据在我国陆地科学研究中不断完善的过程和遇到的困难,以便为进一步丰富和完善MODIS数据的应用提供理论支持;指出了MODIS数据的进一...     

利用Terra和Aqua双星MODIS数据协同研究沙尘暴

利用2005-04-28上午星Terra和下午星Aqua白天和晚上共4景MODIS数据对影响华北地区的一次沙尘暴进行了研究。对于白天的MODIS数据,利用热红外亮度温度差值法结合可见光近红外波段反射率阈值法,可以很好地把沙尘与背景地物和云分离开来;对于夜晚的MODIS数据,利用热红外亮度温度差值法也能较好地提取沙尘信息。研究表明,MODIS数据在沙尘暴等灾害研究方面具有很大的潜力。     

MODIS气溶胶C004、C005产品的对比分析及其在中国北方地区的适用性评价

详细介绍了MODIS气溶胶C005产品算法的改进情况。选择北京、榆林为试验区, 利用AERONET地基观测的气溶胶光学厚度数据, 对比分析了上午星TERRA、下午星AQUA的MODIS气溶胶C004、C005新旧产品的精度, 评价了它们在中国北方地区的适用性。采用波长插值、时空匹配将地基数据和MODIS 气溶胶产品匹配在一起, 然后采用线性拟合的方法进行对比分析。文中就MODIS气溶胶产品和地基数据的时空匹配, 摒弃了NASA关于MODIS气溶胶产品在全球所采用的方法, 引入当地月平均风速, 提出了中国北方地区时空匹配尺度。对比分析以及评价结果表明: (1) C005产品算法的改进并没有提高北京站点气溶胶光学厚度的精度, 在AOT<0.8时反而是下降的; C004、C005产品在北京站点不具有显著适用性, 但C004比C005产品效果好。(2) 榆林站点, TERRA-MODIS C004产品能够达到需求标准, 而AQUA-MODIS C004精度有所下降; 两星的C005产品精度较C004有很大程度的改善, 470、550、660nm 3个波段的气溶胶光学厚度与AERONET地基观测数据的相关系数均高于0.9, 具有显著适用性。这说明了新算法所采用的确定地表反射率的方法在植被覆盖好的地区是可行的, 在高反射地区效果不好。     

利用MODIS图像反演海岸与海岛的地物光谱反射率

提出一种利用MODIS图像,用查找表反演海岸与海岛地物光谱反射率的方法。该方法首先借助AHMAD辐射传输模型,由MODIS图像的水体像元反演出气溶胶的光学特性;在所选影像为晴空无云条件下,假设一定范围内的海岛与海岸上空的大气和水体上空的大气一样,借助6S辐射传输模型计算基于地物光谱反射率的查找表,然后由MODIS图像的陆地像元的反射率和几何条件加上反演的气溶胶光学厚度,用插值法可求得地物光谱反射率。还给出了厦门地区实际卫星图像的反演结果,并就反演误差进行了分析。     

东南沿海MODIS图像自动云检测的实现

提出了一种适用于我国东南沿海的、简单有效的云检测算法,该算法能够实现对MODIS白天图像的自动云检测。对检测结果进行准确性估计表明,总体的云像元检测精度和无云像元检测精度均达到95%以上。     

MODIS光谱指数在中国西南干旱监测中的应用

利用标准化降雨指数SPI比较了基于MODIS反射率数据提取的8种光谱指数(NDVI、NDWI、VARI、EVI、NDIIB6、NDIIB7、D1640和SR)对中国西南四省市(四川、重庆、云南和贵州)2000年—2012年典型干旱事件的反映。研究结果表明:(1)SPI指数能直接反映监测站点附近的干旱情况,其中3个月和6个月尺度的SPI(SPI3和SPI6)对2006年和2009年—2010年该区的特大干旱事件的监测效果较好;(2)除了D1640外,其余7种光谱指数的距平值与3个月尺度的SPI3都具有显著的相关性,其中NDIIB7、NDIIB6和VARI与SPI3的相关性较高(R0.3),在一定程度上可以表征中国西南地区的干旱状况;(3)MODIS NDIIB7距平值与3个月尺度的SPI3相关性最高(R=0.35),本文以其为例,再现了云贵高原2009年—2010年特大持续干旱事件的时空演变过程。     

基于MODIS数据的决策树分类方法研究与应用

介绍了目前国际上流行的两种决策树算法———CART算法与C4·5算法,并引入了两种机器学习领域里的分类新技术———boosting和bagging技术,为探究这些决策树分类算法与新技术在遥感影像分类方面的潜力,以中国华北地区MODIS250m分辨率影像进行了土地覆盖决策树分类试验与分析。研究结果表明决策树在满足充分训练样本的条件下,相对于传统方法如最大似然法(MLC)能明显提高分类精度,而在样本量不足下决策树分类表现差于MLC;并发现在单一决策树生成中,分类回归树CART算法表现较C4·5算法具有分类精度和树结构优势,分类精度的提高取决于树结构的合理构建与剪枝处理;另外在决策树CART中引入boosting技术,能明显提高那些较难识别类别的分类准确率18·5%到25·6%。     

基于CCI和MODIS数据的淮河流域地表土壤湿度降尺度方法研究

土壤湿度是控制陆地和大气间水热能量交换的一个关键参数,同时也是陆面生态系统水循环的重要组成部分。本文选用25 km分辨率的CCI(Climate Change Initiative)土壤湿度产品数据,并结合1 km分辨率的MODIS数据,构建微波土壤湿度产品数据降尺度回归算法,获取淮河流域1 km空间分辨率的土壤湿度数据。降尺度后所获取淮河流域1 km空间分辨率的土壤湿度数据总体上提高了25 km空间分辨率的CCI土壤湿度产品数据的精度.