长时间序列遥感产品驱动的陆地气溶胶反演方法研究

为提高陆地气溶胶反演精度，拓展气溶胶反演的空间范围，本课题采用时间序列分析方法，研究了支持气溶胶反演的地表参数的趋势性、周期性以及随机性变化研究，阐明影响地表参数变化的机制，为基于长时间序列地表参数驱动的陆地气溶胶反演奠定基础。为降低地表参数产品生产误差对气溶胶反演精度的影响，开展地表参数产品的质量控制方法研究；针对地表参数产品与反演图像在角度、空间等方面的差异，研究可支持气溶胶反演的地表反射率转换模型；为降低地表参数产品随机变化对地表反射率确定的影响，研究基于多参数之间相互关联的方法来确定待反演图像的地表反射率；基于以上研究，在气溶胶模型确定以及查找表构建的基础上，实现陆地气溶胶反演。.本课题的研究，将为利用现有的地表参数产品支持多参数定量遥感反演提供借鉴；降低气溶胶高精度遥感对浓密植被地区的依赖；提高短波红外波段缺少的传感器气溶胶反演应用潜力。

1.项目的背景:.精确监测气溶胶对研究气候变化和环境污染具有重要意义。目前遥感技术监测陆地气溶胶存在以下问题：（1）高精度遥感仅能在浓密植被地区实现，导致陆地上能够反演的区域很少；（2）部分缺少短波红外波段的传感器，由于地表反射率的确定困难，限制了其在气溶胶监测中的应用能力。.为提高陆地气溶胶反演精度，拓展气溶胶反演的空间范围，本课题使用长时间序列、高质量的地表参数产品来辅助气溶胶的遥感反演。.2.主要研究内容：.1）地表参数产品变化规律及影响因素研究，分析影响地表参数变化的机制，确定合理的地表参数合成方法，明确了可能影响气溶胶反演精度的地表参数要素的变化。.2）长时间序列地表参数产品质量的控制方法研究。研究了地表参数的质量控制方法，以减小误差被传递到气溶胶反演中去。.3）地表参数角度、尺度转换模型构建方法研究。针对地表参数产品与反演图像在角度、空间等方面的差异，研究了地表反射率转换模型；为降低地表参数产品随机变化对地表反射率确定的影响，研究基于多参数之间相互关联的方法来确定待反演图像的地表反射率。.4）气溶胶类型的确定方法研究。使用两种方法研究了气溶胶类型的确定。一种是基于多波段地基气溶胶测量数据，通过米散射计算，获取气溶胶类型；一种是基于区域的气溶胶来源分析来确定。.5）陆地气溶胶反演及精度验证方法。分别在京津冀等地区以及全球范围基于地面测量数据对本课题的反演结果开展了验证工作。.3.重要结果及关键数据.1）构建了MODIS与多类型传感器之间光谱、空间及角度转换的模型；.2）实现了地表反射率支持的气溶胶遥感反演，并用于京津冀等地区时空分布分析中；.3）实现了基于查找表的多波段气溶胶光学厚度确定气溶胶类型方法，生成多个区域的气溶胶类型数据集；.4）构建了月合成的全国近10年的地表反射率和NDVI数据集，并用于支持国产卫星的气溶胶反演；.5）构建了按季度合成的近两年全球的地表反射率数据集；.6）开发了可用于全球范围的1km分辨率气溶胶遥感反演系统，并生成了近1年的1km气溶胶产品数据集；.7）基于本课题提出的地表反射率支持的遥感参数反演思想，开发了应用于我国近年来发射的多颗陆地卫星传感器的云识别、气溶胶反演和大气校正系统。.4.科学意义.拓展了气溶胶高精度遥感反演的空间范围；提高了气溶胶环境效应的分析能力。该思想可为利用地表参数产品支持多参数定量遥感反演提供借。