如何对hj-1a卫星数据进行环境卫星大气校正正

来源：蜘蛛抓取(WebSpider) 时间：2017-05-22 09:34 标签： hj 1a
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HJ-1A/1B卫星CCD影像的鄱阳湖6S大气校正研究工具类服务
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基于HJ-1卫星CCD数据的城市地区气溶胶反演及大气校正方法研究
气溶胶在地球大气辐射收支平衡和全球气候变化中扮演着重要的角色,而且大气中气溶胶的增多可以降低大气的能见度,并且对人们的生活环境带来负面的影响。当前大气气溶胶污染监测主要以地面监测为主,但由于网点分散,我国面积辽阔,地面监测网和现有的技术仍不能全面、连续动态地反映我国环境质量状况,更无法实现污染预报。基于卫星数据的气溶胶特性反演由于其高覆盖率,高重复率和低成本逐渐成为研究全球气溶胶分布的主要手段。此外基于卫星影像经过大气校正得到精确的地表反射率,是定量遥感的关键问题。而大气校正的效果强烈依赖于输入的大气参数的精度,其中影响最大的就是大气气溶胶。"环境一号卫星A、B星(HJ-1A、HJ-1B星)是我国专用于环境与灾害监测预报的卫星,它的成功运行将对我国生态破坏、环境污染和灾害进行大范围、全天候、全天时动态监测有着重要意义。本文重点研究基于HJ-1卫星CCD数据的地气解耦方法,基于环境星CCD数据的高空间分辨率特性提出一种基于纯像元提取的气溶胶反演方法,并与AERONET地基测量结果和MODIS的AOD产品进行比较,对算法的有效性进行评价。以该算法得到的气溶胶反演结果为输入,通过矢量辐射传输模式,对目标区域进行大气校正实现地气解耦,并通过利用地基反射率观测数据对大气校正结果的精度进行评价。　　
通过地基AERONET数据对典型城市区域北京和中山的气溶胶特性进行分析发现,两地的气溶胶模式差异很大。北京为明显的粗细混合型城市型气溶胶,春季受沙尘影响较大,粗粒子气溶胶含量较多,而秋冬两季粗粒子相对较少细粒子较多。而中山地区则为明显的细粒子占绝对主导的气溶胶模式。　　
本文基于HJ-1卫星CCD数据的高空间分辨率特性提出一种基于纯像元提取的气溶胶反演方法,通过将北京地区的反演结果与北京AERONET地基观测的AOD结果的比较显示,该算法反演得到的AOD结果与地基观测结果具有很好的一致性(相关系数0.83,斜率1.091,截距0.053)。进一步对反演精度进行分析发现,无论是此时HJ-1的反演结果还是对应的MODIS的反演结果,都存在多处反演误差大于0.05+0.15*AOD的情况。可能是由于该反演算法受到地表反射率的随机误差影响相对较大。导致误差的原因可能是由于地表反射率模型的不确定性导致此时观测条件下地表反射率的模拟存在偏差;另一方面原因有可能是所选用的验证数据集的气溶胶光学厚度值偏低(样本均值仅为0.25),在地气耦合系统中大气贡献相对较小使得卫星观测值对气溶胶光学特性的敏感度降低。但从总体结果来看,利用纯像元方法,HJ-1卫星CCD数据是可以有效的用于城区气溶胶监测,为高精度的大气校正提供输入参数的。　　
以纯像元方法反演得到的气溶胶光学厚度作为输入,利用矢量辐射传输模式,对目标区域进行大气校正实现地气解耦。验证结果显示,几乎在各波段,校正后的地表反射率都更接近实测的真实地表反射率(校正前后各典型地物的平均相对误差分别为38%和15%),较好的纠正了由于大气散射和吸收对卫星观测数据造成的影响。对各典型地物,蓝光波段校正后误差都相对较大(校正前后的平均相对误差分别为82%和26%),可能是由于对大气分子散射的校正过度所致。在其他波段,裸土和房顶的校正后的相对误差(18%和13%)大于杂草和人工草地校正后的相对误差(10%和7%),可能是由于杂草和人工草地所在地表覆盖类型相对均一,受到其他地物反射特性影响较小;而房顶和裸土对应的像元可能同时包含其他地物或受人类活动影响较大,校正后得到的反射率信息可能包含其他地物反射特性。
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