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《国土资源遥感》2016,(3)
介绍了大气气溶胶对全球气候变化和大气污染状况的影响,阐述了基于卫星遥感反演气溶胶的国内外研究现状;简要介绍了卫星遥感反演气溶胶的原理以及当前应用较为广泛的单通道和多通道法、基于对比度差异的空间结构法、基于多角度数据的反演方法、基于偏振数据的反演方法和基于星载激光雷达数据的反演方法等5类卫星遥感反演方法;最后根据上述反演方法以及城市地区气溶胶反演的难点,对城市地区气溶胶反演研究进行了论述分析和总结,点明了利用卫星高分辨率遥感影像对城市地区气溶胶反演研究的重要性,讨论了当前基于高分辨率影像的城市地区反演方法的不足,并对其存在的问题的突破点和解决途径进行了展望。 相似文献
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利用NPP卫星的VIIRS传感器数据,基于暗像元法反演陆地气溶胶光学厚度AOD。首先,根据红外波段的归一化植被指数NDVI来对暗像元进行识别;然后,利用6S软件进行辐射传输计算构建查找表;最后,根据VIIRS数据从查找表插值得到AOD,并对其进行海拔校正。选取华北地区作为反演实验区,获得了2013年9月1日的气溶胶分布。利用AERONET北京站太阳光度计地基观测结果对反演结果对比验证,发现二者具有显著的相关性,相关系数达到0.7920。将2013年9月1日的MODIS AOD产品与本研究反演的AOD进行比对,发现二者分布趋势一致,相关系数为0.7059,相关性显著。反演结果表明,本文算法反演陆地AOD效果较好,为大气颗粒物环境监测提供了良好方法手段和数据源。 相似文献
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研究利用CBERS02B卫星的CCD传感器数据反演陆地气溶胶的方法。采用的方法是暗像元法。具体步骤为: 根据地面采集的植被光谱数据, 结合CCD传感器特点, 建立浓密植被(暗像元)红蓝波段(CCD传感器的第三和第一波段)反射率与地表反射率之间的关系, 确定了暗像元识别的阈值, 讨论气溶胶光学厚度对暗像元识别的影响以及消除这种影响的方法; 利用6S进行辐射传输运算, 构建查找表; 根据CBERS02B卫星的CCD传感器数据, 从查找表插值得到气溶胶光学厚度, 并进行了算法的误差分析。用广西南宁市及北京地区附近的两景数据进行了实际的反演试验, 使用MODIS的气溶胶产品与反演结果进行比对。结果显示, CBERS02B卫星的CCD传感器数据能够较好的反演陆地气溶胶。 相似文献
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机器学习方法近年来取得突破进展,其遥感应用从目标识别和地物分类领域,发展到定量化反演的多个领域。气溶胶定量遥感因其机理复杂,反演参数的种类和精度受到限制,机器学习为气溶胶遥感带来了新的研究和应用技术手段。本文汇总现有研究进展将气溶胶机器学习方法归纳为卫星遥感反演气溶胶光学厚度AOD（Aerosol Optical Depth）、卫星遥感反演其他气溶胶参数、卫星遥感反演颗粒物浓度（PMx）、地基气溶胶遥感4类。结合作者研究工作,通过分析讨论,归纳机器学习用于气溶胶定量遥感的条件为：（1）物理模型无法使用;（2）已有模型卫星产品精度低;（3）已有模型精度高但计算速度低。从应用的角度来说,可以借助于更多的具有相关性的输入信息,发挥机器学习在反演产品种类、反演精度、计算效率等方面的优势;而对定量遥感来说,应该同时重视挖掘遥感数据本身的信息来提高反演能力,并通过误差分析等手段反馈对遥感机理的理解,使机器学习与遥感机理研究相互促进。 相似文献
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传统的气溶胶遥感反演算法在地表反射率较低、结构较为均一的海洋及浓密植被等区域的气溶胶反演可以达到较高的精度，而在城市、矿区等高亮度、高异质性区域的气溶胶反演中仍面临较大的挑战。当地表反射率较高时，卫星传感器获取的对气溶胶具有标识性的信息不足，导致了气溶胶反演的困难。为更大程度地挖掘卫星信号中对气溶胶具有标识性的信息，本文提出使用深度学习技术的气溶胶遥感反演算法，用于Landsat 8 OLI传感器的气溶胶反演。选择全球不同区域的AERONET站点气溶胶实测数据以及对应区域的Landsat 8 OLI传感器的观测几何角度和表观反射率数据，根据合理的时空匹配原则构建样本数据。选择深度置信网络，在合理设置训练批次和训练次数的基础上对网络进行训练和测试，生成关于卫星传感器数据的气溶胶光学厚度拟合网络模型，实现气溶胶遥感反演。使用独立的AERONET站点气溶胶实测数据对反演结果进行了验证，结果表明：该方法可反演不同地表类型区域连续空间覆盖的气溶胶光学厚度，且达到了较高的精度（R=0.8745，RMSE=0.0391，MAE=0.0616，EE=87.94%）。与传统的方法相比，本方法基于单时相卫星遥感数据即可实现气溶胶的高精度反演，简化了气溶胶反演的步骤，提高了气溶胶反演的稳定性和时空适应性。 相似文献
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气溶胶单次散射反照率SSA（Single Scattering Albedo）的卫星定量遥感对气候评估和大气污染治理均具有重要意义。搭载于S5P（Sentinel-5 Precursor）上的对流层监测仪（TROPOMI）具有目前同类卫星传感器中最优的空间分辨率。本文基于S5P/TROPOMI数据开展了中国东部地区的SSA反演研究。首先利用中国东部地区AERONET（Aerosol Robotic Network）站点数据对OPAC（Optical Properties of Aerosols and Clouds）气溶胶模型进行约束改进,构建了更为合适的气溶胶类型,并使用地基激光雷达（Lidar）预设相应气溶胶类型的垂直结构。然后使用辐射传输模型SCIATRAN构建查找表LUT（Look-Up Table）,将TROPOMI UVAI（Ultraviolet Absorbing Index）和MODIS AOD（Aerosol Optical Depth）数据联合输入反演气溶胶SSA数据。反演结果与地基站点数据对比,相关系数R2为0.61,均方根误差为0.05;和OMI SSA产品相比,总体趋势一致且具有空间连续性更好。基于TROPOMI的高分辨率SSA算法和数据将有助于中小尺度下气溶胶时空分布、光学特性等研究。 相似文献
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暗目标法的Himawari-8静止卫星数据气溶胶反演 总被引：1，自引：0，他引：1
Himawari-8(H8)是由日本气象厅发射的新一代静止气象卫星,可实现10 min/次的高频次对地观测,搭载的AHI(Advanced Himawari Imager)传感器设置有与MODIS暗目标气溶胶反演算法所需的类似波段。本文参考暗目标算法构建了针对该卫星传感器的陆地气溶胶反演算法:首先,通过基于地基站点观测数据的精确大气校正,统计得到短波红外与可见光波段的地表反射率比值关系,将此作为先验知识用于地—气解耦时的反射率估计;然后,初步假设大陆型气溶胶类型,利用辐射传输模型建立查找表;最后,通过模拟与卫星观测的表观反射率误差最小实现气溶胶光学厚度反演解算。选取2016年5月覆盖京津冀地区的观测数据进行测试,将反演结果与对应时间的MODIS气溶胶光学厚度产品进行对比验证,空间分布趋势一致、相关性较高,相关系数R达到0.852;通过与地基观测网AERONET站点实测数据对比验证,所有站点的相关系数R~2均大于0.88,精度较高。利用反演的高时间分辨率产品,分析了京津冀地区的大气空间分布和日变化情况,结果表明:采用暗目标法对H8静止卫星陆地气溶胶光学厚度反演具有一定的潜力和可行性,能反映气溶胶的高时间变化信息,有望成为大气环境污染变化监测新的重要手段。 相似文献
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采用委内瑞拉遥感卫星(VRSS-1)数据进行气溶胶光学厚度(Aerosol Optical Depth,AOD)反演,是VRSS-1卫星数据在环保领域应用的一次尝试。本文采用将VRSS-1卫星数据反演的气溶胶光学厚度结果与NASA(美国航空航天局)公布的MODIS气溶胶标准产品对比的方法进行精度验证,以确定所选择的气溶胶光学厚度算法是否适合VRSS-1卫星数据。 相似文献
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极地区域气溶胶地基遥感观测及分析 总被引：1，自引：0，他引：1
依据全球气溶胶自动观测网在极地区域的观测,对以下问题进行了讨论:(1)温度订正在极地气溶胶光学厚度观测中的重要性及订正方法;(2)在极地进行仪器常数标定的可行性分析及温度效应的影响;(3)利用天空散射光观测反演气溶胶微物理和光学特性参数(粒子谱分布、散射相函数、复折射指数、单次散射反照率等)时,关于观测几何选择的问题,以及针对极地区域气溶胶特性的初步反演结果。这些研究可以为中国未来在两极地区开展基于自动太阳-天空辐射计的气溶胶地基遥感观测提供参考,为极地区域气溶胶卫星遥感及气候效应评估等研究提供重要支撑。 相似文献
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Prasun K. Gangopadhyay Freek van der Meer Paul van Dijk 《International Journal of Applied Earth Observation and Geoinformation》2009
Over the time-scale, earth's atmospheric CO2 concentration has varied and that is mostly determined by balance among the geochemical processes including burial of organic carbon in sediments, silicate rock weathering and volcanic activity. The best recorded atmospheric CO2 variability is derived from Vostok ice core that records last four glacial/interglacial cycles. The present CO2 concentration of earth's atmosphere has exceeded far that it was predicted from the ice core data. Other than rapid industrialization and urbanization since last century, geo-natural hazards such as volcanic activity, leakage from hydrocarbon reservoirs and spontaneous combustion of coal contribute a considerable amount of CO2 to the atmosphere. Spontaneous combustion of coal is common occurrence in most coal producing countries and sometimes it could be in an enormous scale. Remote sensing has already proved to be a significant tool in coalfire identification and monitoring studies. However, coalfire related CO2 quantification from remote sensing data has not endeavoured yet by scientific communities because of low spectral resolution of commercially available remote sensing data and relatively sparse CO2 plume than other geological hazards like volcanic activity. The present research has attempted two methods to identify the CO2 flux emitted from coalfires in a coalmining region in north China. Firstly, a band rationing method was used for column atmospheric retrieval of CO2 and secondly atmospheric models were simulated in fast atmospheric signature code (FASCOD) to understand the local radiation transport and then the model was implemented with the inputs from hyperspectral remote sensing data. It was observed that retrieval of columnar abundance of CO2 with the band rationing method is faster as less simulation required in FASCOD. Alternatively, the inversion model could retrieve CO2 concentration from a (certain) source because it excludes the uncertainties in the higher altitude. 相似文献
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大气温室气体监测仪GMI（Greenhouse gases Monitor Instrument）是高分五号（GF-5）卫星载荷之一，主要用于全球温室气体含量监测和碳循环研究。高精度反演是卫星大气CO2遥感的基本需求。地表反射率影响卫星遥感辐射量及辐射传输过程中的地气耦合过程，严重制约着CO2的反演精度，针对GMI开发高精度的大气CO2反演算法，地表反射是一个需要重点考虑的因素。城市是CO2重要的发射源，且城市下垫面存在明显的二向反射特性，加上城市大气条件不良，复杂的地气耦合效应存在这都考验反演算法的准确性和鲁棒性。本文针对北京城市地区，利用2011年—2016年共5年的MODIS（MODerate-resolution Imaging Spectroradiometer）地表二向反射分布函数BRDF（Bidirectional Reflectance Distribution Function）数据，构建了适合利用单次观测数据反演的BRDF模型，并提出一种同时反演地表BRDF参数和大气CO2含量的算法。结果表明在550 nm波长处气溶胶光学厚度AOD（Aerosol Optical Depth）小于0.4时，大部分GMI模拟数据的反演误差控制在0.5%（~2 ppm）内。利用GOSAT （Greenhouse gases Observing SATellite）实测数据的反演结果与修正后的日本国立环境研究所NIES（National Institute for Environmental Studies）反演结果进行对比，其平均误差为1.25 ppm，相关性达到0.85。本算法满足GMI数据在北京城市区域高精度CO2反演的需求，并使得反演高值气溶胶区域数据成为可能，增加了GMI观测数据的利用率。 相似文献
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Yong Xue Ziqiang Chen Hui Xu Jianwen Ai Shuzheng Jiang Yingjie Li Ying Wang Jie Guang Linlu Mei Xijuan Jiao Xingwei He Tingting Hou 《International Journal of Applied Earth Observation and Geoinformation》2011
The quality and accuracy of remote sensing instruments have been improved significantly, however, rapid processing of large-scale remote sensing data becomes the bottleneck for remote sensing quantitative retrieval applications. The remote sensing quantitative retrieval is a data-intensive computation application, which is one of the research issues of high throughput computation. The remote sensing quantitative retrieval Grid workflow is a high-level core component of remote sensing Grid, which is used to support the modeling, reconstruction and implementation of large-scale complex applications of remote sensing science. In this paper, we intend to study middleware components of the remote sensing Grid – the dynamic Grid workflow based on the remote sensing quantitative retrieval application on Grid platform. We designed a novel architecture for the remote sensing Grid workflow. According to this architecture, we constructed the Remote Sensing Information Service Grid Node (RSSN) with Condor. We developed a graphic user interface (GUI) tools to compose remote sensing processing Grid workflows, and took the aerosol optical depth (AOD) retrieval as an example. The case study showed that significant improvement in the system performance could be achieved with this implementation. The results also give a perspective on the potential of applying Grid workflow practices to remote sensing quantitative retrieval problems using commodity class PCs. 相似文献
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Metropolitan Beijing is facing many environmental problems such as haze and urban heat island due to the rapid urbanization. Surface shortwave, longwave, and net radiations are key components of the surface-atmosphere radiation budget. Since megacities are affected by the thermal radiation of complex landscape structures and atmospheric environments, quantitative and spatially explicit retrieval from remotely sensed data remains a challenge. We collected the surface radiation fluxes from seven fixed sites representing different land-use types to calibrate the local parameters for remotely sensed retrieval of net radiation. We proposed a remote sensing–based surface radiation retrieval method by embedding the underlying land covers and integrating the observational data. The improved method is feasible to accurately retrieve surface radiation and delineate spatial characteristics in metropolitan areas. The accuracy evaluation indicated that the difference between remotely sensed and in situ observed net radiation ranged within 0~± 40 W· m?2. The root mean squared error of the estimated net surface radiation was 32.71 W· m?2. The strongly spatial heterogeneity of surface radiation components in metropolitan Beijing was closely related to land-cover patterns from urban area to outskirts. We also found that the surface net radiation had a decreasing trend from 1984 to 2014, and the net radiation in the urban area was lower than that in the outskirts. According to the surface radiation budgets, urbanization resulted in the cooling effect in net radiation flux in the daytime, which was stemmed from low atmospheric transmittances from massive aerosol concentration and high surface albedo from light building materials. 相似文献
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利用遥感技术对大气环境污染进行监测时，云是影响痕量气体反演精度的重要因素，因此在痕量气体反演中需要对云的影响进行校正，通常使用的云参数主要是有效云量和云压。本文基于O2-O2 477 nm吸收波段构建了O2-O2云反演算法：首先，根据有效云量和云高与连续反射率和O2-O2斜柱浓度之间的对应关系，结合假定的云模型利用VLIDORT辐射传输模型建立关于有效云量和云压的查找表；然后，通过差分吸收光谱技术拟合卫星载荷观测的大气层顶辐射，获得O2-O2斜柱浓度并计算连续反射率；最后，结合辅助数据，根据查找表进行插值反演获得有效云量和云压。通过将算法应用到OMI观测数据，将反演结果与OMCLDO2产品进行对比验证，有效云量和云压空间分布一致，相关系数R均超过0.97；并还将该算法应用于下一代大气成分监测仪器TROPOMI，与FRESCO+产品对比，有效云量和云压空间分布基本一致，当地表类型为海洋时，有效云量相关系数R大于0.97，云压相关系数R大于0.94，云压反演结果存在一定的区别；通过将O2-O2云反演算法和FRESCO+云压反演结果与CALIOP Cloud Layer产品进行对比，结果表明，在低云情况下，O2-O2云反演算法线性回归方程斜率为0.782，截距为198.0 hPa，相关系数R为0.850，算法表现优于FRESCO+。而在高云情况下，FRESCO+反演结果更接近CALIOP云压结果。在OMI和TROPOMI上的应用表明O2-O2云反演算法在大气云反演中具有较高的准确性和可行性，可以为大气痕量气体反演的校正提供云参数，并为中国同类型卫星载荷的云反演算法提供算法参考。 相似文献
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Zhao-Cheng Zeng Liping Lei Kimberly Strong Dylan B. A. Jones Lijie Guo Min Liu 《International Journal of Digital Earth》2017,10(4):426-456
ABSTRACTThis study presents an approach for generating a global land mapping dataset of the satellite measurements of CO2 total column (XCO2) using spatio-temporal geostatistics, which makes full use of the joint spatial and temporal dependencies between observations. The mapping approach considers the latitude-zonal seasonal cycles and spatio-temporal correlation structure of XCO2, and obtains global land maps of XCO2, with a spatial grid resolution of 1° latitude by 1° longitude and temporal resolution of 3 days. We evaluate the accuracy and uncertainty of the mapping dataset in the following three ways: (1) in cross-validation, the mapping approach results in a high correlation coefficient of 0.94 between the predictions and observations, (2) in comparison with ground truth provided by the Total Carbon Column Observing Network (TCCON), the predicted XCO2 time series and those from TCCON sites are in good agreement, with an overall bias of 0.01?ppm and a standard deviation of the difference of 1.22?ppm and (3) in comparison with model simulations, the spatio-temporal variability of XCO2 between the mapping dataset and simulations from the CT2013 and GEOS-Chem are generally consistent. The generated mapping XCO2 data in this study provides a new global geospatial dataset in global understanding of greenhouse gases dynamics and global warming. 相似文献
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随着我国遥感对地观测技术的快速发展，接收和存档的遥感影像数据量呈指数级增长，传统的检索方法难以在超大的遥感影像数据量上进行快速内容检索，造成遥感影像检索技术缺乏突破性进展，使得我国遥感影像利用率和利用效率受到限制。本文提出了一种创新的哈希索引方法，该方法根据特征向量的空间分布情况动态生成向量的哈希编码，可对高维的遥感影像特征向量进行低维编码，大大降低了检索计算量，可显著提高大规模遥感影像库内容检索的准确率和效率。在天地图数据集的检索试验表明本文提出方法在准确度和检索效率上均有显著提升，有较大的应用潜力。 相似文献