利用高分四号数据监测“京津冀”地区陆地气溶胶

环境与可持续发展

２０１６年第５期

ＥＮＶＩＲＯＮＭＥＮＴ ＡＮＤ ＳＵＳＴＡＩＮＡＢＬＥ ＤＥＶＥＬＯＰＭＥＮＴ Ｎｏ．５，２０１６

利用高分四号数据监测“京津冀＂

地区陆地气溶胶

王中挺张玉环袁淑云赵少华周春艳陈辉马鹏飞

（环境保护部卫星环境应用中心，北京 １０００９４）

【摘要】高分四号卫星是我国发射的新型高分辨率对地观测静止轨道卫星，在大气环境遥感监测方面有着广阔的前

景。本文针对高分四号卫星的数据特点，以当前较为成熟的暗目标法为基础，利用浓密植被在红光和蓝光波段的线

性关系，去除地表贡献，实现气溶胶光学厚度的反演，构建了应用于高分四号卫星数据的陆地气溶胶反演算法。在

此基础上．利用２０１６年５月１０ Ｅｌ和２０日过境“京津冀”地区的高分四号时间进行了反演试验，并利用地面ＣＥ３１８

的观测结果进行了验证。结果表明，本算法能较好的反映气溶胶的空间分布，与地面结果有较高的相关性，但整体

高于地面观测值

【关键词】高分四号，京津冀，气溶胶，遥感

中图分类号：Ｘ８７ 文献标识码：Ａ 文章编号：１６７３—２８８Ｘ（２０１６）０５—０ｌ１３—０４

１引 言

２０１５年１２月２９日，“高分四号”卫星在西昌卫星 利用清晰天的地表反射率＿４ ］去除地表贡献．从蓝光波

发射中心搭载长征三号乙运载火箭成功发射。经过半年 段反演气溶胶，该算法已成功应用于干旱半干旱区域。

的在轨运行测试，２０１６年６月１３日，高分四号正式投 （３）多角度算法。根据同一地物在不同观测角度的

传感器＿２ ］。

（２）深蓝算法。假定地表反射率随时间变化较小，

入使用。高分四号重约５吨，设计寿命８年，运行在距

地３．６万公里的地球静止轨道，定位于东经１０５．６度的

赤道上空，能够对地球表面约三分之一的区域进行大范

围观测，且能长期对某一地区持续观测。高分四号搭载

有一台可见 中波红外面阵相机，采用面阵凝视方式 但是。上述陆地气溶胶反演算法主要是针对极轨卫

地表反射率比值不随波长变化，Ｄｉｎｅｒ等［７］从ＭＩＳＲ的

多角度数据反演得到气溶胶，Ｈａｇｏｌｌｅ等［８］、张玉环

等＿９］则利用不同天的卫星多角度数据计算价值函数反演

得到气溶胶。

星数据，而针对高分四号等静止卫星数据开展的气溶胶

反演研究较少。主要有．Ｍｅｉ等＿ｌ ｏ＿利用欧洲的ＭＳＧ静

成像，可见光波段分辨率５０米．中波红外波段分辨率

４００米，分辨率在５０米以内。

高分四号卫星的研制开辟了我国高轨高分辨率对地

观测技术的新领域．代表我国静止轨道卫星的最高水

平．也处于国际先进行列ｌ１］。高分四号卫星的载荷设计 进的高分四号卫星数据．以暗目标法为基础。研究了气

使之能够在监测森林火灾、洪涝灾害等方面发挥重要作

用．同时对同一地区的持续观测使高分四号在观测大气

环境的快速变化方面也有着广阔的应用前景。

止卫星ＳＥＲＩＶＩ数据研究了气溶胶反演。

因此，为了拓展国产卫星的应用，本文针对国产先

溶胶的反演算法，并在京津冀地区进行了反演试验。

２算法原理

在大气水平均一假设条件下。卫星接收到的大气顶

部的表观反射率ｐＴ０ 可以表达为¨ ： 环境参数的关键参数。目前，从可见光波段反演陆地气

ＰＴ（１＾ （０ ， ， ） Ｐ。（０ ， ， ）＋

大气气溶胶是遥感获取ＰＭ２．５、灰霾、沙尘等大气

溶胶的算法主要有：

（１）暗目标法。利用浓密植被在红光、蓝光波段的

地表反射率较低，构建暗目标在这两个波段的线性关

系，从卫星观测的信号中去除地表反射贡献，提取气溶

Ｔ（０ｓ）Ｔ（ ）Ｐ （０ ，０ ， ） …

［１一Ｐ （０ ， ， ）Ｓ］

式中，０为天顶角，下标ｓ表示太阳入射方向，ｖ

表示观测方向； 为相对方位角；Ｓ为大气底层向下的

胶信息。该算法已成功应用于ＴＭ、高分一号等国内外

项目资助：国家自然科学基金（批准号：４１３０ｔ３５８）

作者简介：王中挺，博士，高级工程师，主要从事气溶胶、颗粒物、灰霾等环境遥感方面的工作

通讯作者：张玉环，博士。工程师，主要从事大气环境遥感研究

引用文献格式：王中挺等．利用高分四号数据监测“京津冀”地区陆地气溶胶［Ｊ］．环境与可持续发展，２０１６，４１（５）：１１３—１１６