环境减灾卫星高光谱数据大气校正模型及验证

根据四流近似辐射传输理论, 建立了适合环境与减灾卫星高光谱传感器(HSI)的大气校正解析模型, 给出了模型中 6 个大气参数的数值计算方法。经与 MODTRAN 模型比较, 解析模型误差小于0. 5% , 表明具有较高的数值模拟精度。利用与 HSI 数据同步过境 MODIS 数据生成的大气温湿度廓线产品和气溶胶产品, 求解出了6 个大气校正参数, 并将其用于定标后 HSI 数据的大气校正, 获得了地物真实高光谱反射率。经与地面同步观测光谱数据比较, 波长大于700 nm波段范围内校正结果与地面观测值一致性较好; 其他波段受仪器 自身存在较大噪声影响, 校正后反射率高于地表观测值。     

基于卫星红外遥感的云顶高度反演算法综述

针对近年来利用卫星可见和红外波段遥感数据反演云顶高度的算法,对国内外研究进展和存在的问题进行综述。首先,主要介绍以红外窗区和CO_2吸收技术为主的红外波段反演算法;在此基础上,进一步介绍目前相关国家和地区的业务算法,对这些方法在实际应用中的优缺点予以评述,提出针对中国地区云顶高度反演的解决方案。将来,有发展前途的方法为基于红外分裂窗的查算表法,利用静止卫星的分裂窗数据及极轨卫星云廓线雷达数据,建立基于分裂窗亮温差和11μm通道亮温的云顶高度查算表,根据分裂窗亮温差和11μm亮温查表得到云顶高度。     

用AMSU资料反演西北太平洋海域大气湿度廓线的研究

采用快速辐射传输模式RTTOV对AMSU所有通道进行水汽廓线的敏感性分析, 并根据模式计算结果逐步剔除相关性小的预报通道, 建立两种水汽廓线反演的统计回归模型;之后利用2006年7月NOAA-16卫星AMSU亮温资料, 计算不同算法下的反演系数矩阵, 回归得出大气水汽廓线。反演廓线经与NCEP 廓线比较, 得到0600UTC 和1800UTC 比湿反演的各层偏差(RMS)分别在1.4g/kg 及1.7g/kg 以内。个例分析发现, 反演廓线与NCEP廓线趋势一致; 反演比湿场可定位台风云区及水汽供应输送带, 具有一定的揭示台风结构的能力。     

特征向量数量对反演大气参数的影响

大气温湿信息是天气预报、研究和业务的主要参教。具有通道多、信息量大、光谱窄等优点的AIRS已逐渐成为大气垂直探测的主流和方向。如何从卫星观测到的辐射测值推算出大气参数显得尤为重要。本文运用特征向量法反演晴空大气温度、臭氧廓线,试验不同数量的特征向量对反演晴空大气温度等参数精度的影响。结果表明适当增加特征向量的数量,对改进反演大气温度、臭氧廓线的精度有明显改善。     

基于SCIATRAN模型的Limb大气辐射传输模拟

大气辐射传输模型SCIATRAN是一种较新的高光谱分辨率大气辐射传输模型。结合欧洲空间局环境卫星(ENVISAT-1)搭载的SCIAMACHY传感器在Limb观测模式下的相关参数,利用SCIATRAN模型模拟传感器辐射亮度值,将模拟得到的辐射亮度值与SCIAMACHY传感器实测数据的辐射亮度值进行对比,通过对比发现模拟值辐射亮度曲线总体走向、趋势和分布上与实测值符合较好,但存在差别。通过对臭氧廓线数据、气溶胶以及地表反照率数值进行调整分别模拟,经分析得出SCIATRAN模型中自带臭氧廓线数据和真实的臭氧廓线数据存在差异是模拟和实测辐射亮度值存在差别的主要原因。     

星载微波辐射计遥感大气温度廓线的数值模拟

为了充分了解微波被动遥感大气温度廓线的能力,为星载微波辐射计研制及今后的资料解释提供必要的技术基础,开展了采用50～60 GHz氧气吸收带内的7个通道反演大气温度廓线的数值模拟研究.利用微波辐射传输模型模拟了微波辐射计各通道亮度温度,在此基础上建立了大气温度廓线的统计反演方案.统计反演的数值试验表明,50～60 GHz微波通道对大气温度廓线有一定的遥感反演能力.     

基于浓密植被法的HJ-1B星CCD影像大气校正

利用红波段(0.66μm)与中红外波段(1.66μm)表观反射率之间的线性关系估计出红波段的反射率,然后利用红波段估计的反射率与其表观反射率,结合6S辐射传输模型构建查找表,查表得0.55μm处的气溶胶光学厚度(Aerosol Optical Depth,AOD)值,从而实现各个波段大气校正.通过林地校正前的表观反射率、大气校正后反射率和MODIS地表反射率的对比以及裸土校正前的表观反射率、大气校正后反射率和光谱库中反射率的对比,结果表明该方法对HJ-1B星CCD数据进行大气校正可取得较好的效果.     

地基12通道微波辐射计反演大气温湿廓线及估算雷达路径积分衰减

利用TP/WVP-3000型地基微波辐射计12通道亮温观测资料,发展了一套大气温湿及液态水廓线反演算法.首先对近20年历史探空数据进行数据转换、插值等处理后,分无云和有云两种类型,运用MWMOD微波辐射传输模式,计算无云情况下的微波亮温集,根据相对湿度廓线,利用模式的绝热液水含量分析方法,模拟计算出液态水廓线及对应的微波亮温数据集,利用改进BP神经网络计算模型,通过神经网络学习训练,获取代表该地区的神经网络系数,用于反演计算大气温度、水汽密度、相对湿度和液态水廓线.与GPS探空数据对比,反演的大气温度廓线在7 km以下误差均在3 K以内,水汽密度廓线在6 km以下误差均在3 g/m2以内,部分底层廓线的反演值与GPS探空观测接近,获得了较好的反演结果.同时,通过模式分析出云水廓线,弥补GPS探空不足,利用微波辐射计观测进行验证,估算雷达路径积分衰减,用于试验降水雷达反演分析.     

利用HJ-1B模拟数据反演地表温度的两种单通道算法

现有的两种单通道算法（覃志豪单通道算法和Jimenez-Munoz＆Sobrino单通道算法）都是针对LandsatTM提出的,中国即将发射的HJ-1B卫星传感器也仅有一个热红外波段,要想应用这两种算法对HJ-1B数据进行地表温度的反演,需要根据HJ-1B热红外波段的通道响应函数来重新得到算法中的经验关系．文中针对HJ-1B卫星传感器对这两种算法进行了修订,通过大气辐射传输软件MODTRAN4模拟数据对算法进行了精度评价和参数的敏感性分析．并在此基础上考虑HJ-1B卫星传感器的噪声等效温差（NE△T）和各种参数的估计误差对算法进行了综合误差分析,发现在NE△T≤0．3K的情况下,覃志豪单通道算法平均综合误差为1．14K,而Jimenez-Munozoz＆Sobrino单通道算法平均综合误差为0．94K．基于模拟的HJ-1B热红外波段数据,采用修订后的算法进行了地表温度的反演实验,通过对反演结果的分析,发现覃志豪单通道算法反演的地表温度比模拟的地表温度低1．2K左右,而Jimenez—Munozoz＆Sobrino单通道算法比模拟的地表温度低0．8K左右．从算法验证和应用的结果来看,修订的这两种算法可以方便地应用到对HJ-1B热红外波段数据的地表温度反演．     

不同厚度海上油膜高光谱遥感波段敏感性研究

利用地物反射率光谱结合星载高光谱遥感环境噪声估计法,研究了星载高光谱遥感数据对较薄、中等、较厚原油油膜的响应特性,并提出了敏感波段.结果表明:对于较薄油膜(10μm和50μm),Hyperion传感器的第8—52波段能够有效识别;对300μm和1 000μm的中等厚度油膜,Hyperion传感器的探测通道为第26—53波段;对于1 500μm和2 000μm的较厚油膜,Hyperion的第15—23波段以及第27—49波段数据探测性能较好.