利用高分四號數據監測“京津冀”地區陸地氣溶膠

環境與可持續發展

２０１６年第５期

ＥＮＶＩＲＯＮＭＥＮＴ ＡＮＤ ＳＵＳＴＡＩＮＡＢＬＥ ＤＥＶＥＬＯＰＭＥＮＴ Ｎｏ．５，２０１６

利用高分四號數據監測“京津冀＂

地區陸地氣溶膠

王中挺張玉環袁淑云趙少華周春艷陳輝馬鵬飛

（環境保護部衛星環境應用中心，北京 １０００９４）

【摘要】高分四號衛星是我國發射的新型高分辨率對地觀測靜止軌道衛星，在大氣環境遙感監測方面有著廣闊的前

景。本文針對高分四號衛星的數據特點，以當前較為成熟的暗目標法為基礎，利用濃密植被在紅光和藍光波段的線

性關系，去除地表貢獻，實現氣溶膠光學厚度的反演，構建了應用于高分四號衛星數據的陸地氣溶膠反演算法。在

此基礎上．利用２０１６年５月１０ Ｅｌ和２０日過境“京津冀”地區的高分四號時間進行了反演試驗，并利用地面ＣＥ３１８

的觀測結果進行了驗證。結果表明，本算法能較好的反映氣溶膠的空間分布，與地面結果有較高的相關性，但整體

高于地面觀測值

【關鍵詞】高分四號，京津冀，氣溶膠，遙感

中圖分類號：Ｘ８７ 文獻標識碼：Ａ 文章編號：１６７３—２８８Ｘ（２０１６）０５—０ｌ１３—０４

１引 言

２０１５年１２月２９日，“高分四號”衛星在西昌衛星 利用清晰天的地表反射率＿４ ］去除地表貢獻．從藍光波

發射中心搭載長征三號乙運載火箭成功發射。經過半年 段反演氣溶膠，該算法已成功應用于干旱半干旱區域。

的在軌運行測試，２０１６年６月１３日，高分四號正式投 （３）多角度算法。根據同一地物在不同觀測角度的

傳感器＿２ ］。

（２）深藍算法。假定地表反射率隨時間變化較小，

入使用。高分四號重約５噸，設計壽命８年，運行在距

地３．６萬公里的地球靜止軌道，定位于東經１０５．６度的

赤道上空，能夠對地球表面約三分之一的區域進行大范

圍觀測，且能長期對某一地區持續觀測。高分四號搭載

有一臺可見 中波紅外面陣相機，采用面陣凝視方式 但是。上述陸地氣溶膠反演算法主要是針對極軌衛

地表反射率比值不隨波長變化，Ｄｉｎｅｒ等［７］從ＭＩＳＲ的

多角度數據反演得到氣溶膠，Ｈａｇｏｌｌｅ等［８］、張玉環

等＿９］則利用不同天的衛星多角度數據計算價值函數反演

得到氣溶膠。

星數據，而針對高分四號等靜止衛星數據開展的氣溶膠

反演研究較少。主要有．Ｍｅｉ等＿ｌ ｏ＿利用歐洲的ＭＳＧ靜

成像，可見光波段分辨率５０米．中波紅外波段分辨率

４００米，分辨率在５０米以內。

高分四號衛星的研制開辟了我國高軌高分辨率對地

觀測技術的新領域．代表我國靜止軌道衛星的最高水

平．也處于國際先進行列ｌ１］。高分四號衛星的載荷設計 進的高分四號衛星數據．以暗目標法為基礎。研究了氣

使之能夠在監測森林火災、洪澇災害等方面發揮重要作

用．同時對同一地區的持續觀測使高分四號在觀測大氣

環境的快速變化方面也有著廣闊的應用前景。

止衛星ＳＥＲＩＶＩ數據研究了氣溶膠反演。

因此，為了拓展國產衛星的應用，本文針對國產先

溶膠的反演算法，并在京津冀地區進行了反演試驗。

２算法原理

在大氣水平均一假設條件下。衛星接收到的大氣頂

部的表觀反射率ｐＴ０ 可以表達為¨ ： 環境參數的關鍵參數。目前，從可見光波段反演陸地氣

ＰＴ（１＾ （０ ， ， ） Ｐ。（０ ， ， ）＋

大氣氣溶膠是遙感獲取ＰＭ２．５、灰霾、沙塵等大氣

溶膠的算法主要有：

（１）暗目標法。利用濃密植被在紅光、藍光波段的

地表反射率較低，構建暗目標在這兩個波段的線性關

系，從衛星觀測的信號中去除地表反射貢獻，提取氣溶

Ｔ（０ｓ）Ｔ（ ）Ｐ （０ ，０ ， ） …

［１一Ｐ （０ ， ， ）Ｓ］

式中，０為天頂角，下標ｓ表示太陽入射方向，ｖ

表示觀測方向； 為相對方位角；Ｓ為大氣底層向下的

膠信息。該算法已成功應用于ＴＭ、高分一號等國內外

項目資助：國家自然科學基金（批準號：４１３０ｔ３５８）

作者簡介：王中挺，博士，高級工程師，主要從事氣溶膠、顆粒物、灰霾等環境遙感方面的工作

通訊作者：張玉環，博士。工程師，主要從事大氣環境遙感研究

引用文獻格式：王中挺等．利用高分四號數據監測“京津冀”地區陸地氣溶膠［Ｊ］．環境與可持續發展，２０１６，４１（５）：１１３—１１６