深蓝算法反演AOD入门记录(一)
参考文献 : 基于 HJ 卫星的北京市气溶胶光学厚度遥感反演 冉凡坤
深蓝算法反演气溶胶光学厚度的依据>>>
在亮像元地表,蓝光波段的地表反射率较小,只有可见光波段的 1/2~1/4,可以通过对蓝光波段地表反射率的模拟实现对气溶胶光学厚度的反演。同时,深蓝波段的分子散射和吸收都远远的低于其它波段,气溶胶垂直廓线的影响对深蓝波段气溶胶光学厚度反演的影响甚微。
反演算法>>>
1. 计算卫星在 412、490 和 670nm 的表观反射率;
2. 对卫星数据进行高程修正,数据基于数字高程;
3. 基于蓝波段的反射率变化和吸收气溶胶指数对云进行提取;
4. 建立412nm、490nm 和 670nm 的地表反射率库,地表反射率取的是晴朗无云条件下的地表反射率;
5. 基于地表反射率和辐射传输模型 6S,通过建立查找表得到气溶胶光学厚度;
敏感度测试>>>
当地表反射率较小时(< 0.2),卫星观测到的表观反射率与气溶胶光学厚度有着很好的线性相关性,且敏感度很大。
但随着地表反射率的增大(>0.2),卫星观测到的表观反射率与气溶胶光学厚度的相关性几乎为 0。
因此当利用深蓝算法进行气溶胶光学厚度反演时,必须保证地表反射率不高于 0.1。
蓝波段地表反射率的分布比较集中,80%介于 0~0.1 之间,60%小于 0.05,只有 10%高于 0.2 =====》 蓝波段反演AOD度敏感度非常高
参考文献 : 基于深蓝算法的 HJ-1CCD数据快速大气校正模型 王中挺 等
原理>>>> 蓝波段大气反射较强,而地表反射较弱。将清晰天的地表反射率(即地表反射率库)代入地表反射率公式,反演气溶胶。
备注>>>> 当地表反射率<0.1,反射率随AOD有较好的线性关系;
当地表反射率>0.2,基本无变化。 =====》去云阈值的设立依据
MODIS地表反射率产品>>>>包括250 m单日合成、500 m与1 km单日合成、250 m 8日合成、500 m 8日合成、CMG网格全球日合成(分辨率为0.05°)等5种形式
为消除地表反射率的短期变化,选择8日合成产品进行地表反射率库的构建。该产品采用正弦投影,将全球分为10°×10°的小块存放。
将MODIS的8日合成地表反射率产品进行波段提取、重投影、重采样、图像剪切和镶嵌等处理得到地表反射率库。
&&&对地表反射率数据进行综合统计,分析蓝波段(MODIS第3波段)地表反射率在不同值域区间的分布情况。
&&&得到蓝波段地表反射率累积百分比。====》蓝波段地表反射率整体较小。
====》在地表反射率小于0.1时,表观反射率随着AOD有着较好的线性关系;
在地表反射率大于0.2时,表观反射率随着AOD基本没有变化。
因此,当地表反射率小于0.1时,本算法能够较好的运行。
查找表>>>>1152个观测几何,12个太阳天顶角(0—66°,间隔6°)、6个观测天顶角(0—35°,间隔为7°)、16个太阳与卫星之间的相对方位角(0—180°,间隔12°);
大气气溶胶模式参数假设为大陆型气溶胶,并设立6个大气气溶胶光学厚度值(0.0001、0.25、0.5、1、1.5和1.95);
波段自定义为HJ-1 CCD相机第一波段的响应函数;暂时不考虑地表反射,反射率设为0。
????如果不使用HJ-1CCD数据,如何确定自定义波段的响应函数????
HJ-1CCD观测几何的转换>>>.
辐射定标及云去除>>>>首先,从CCD数据的辅助xml文件中读取辐射定标系数,将DN值转换为表观辐亮度;
然后,根据上一步生成的太阳天顶角,,将获得的表观辐亮度转换为表观反射率。
云的去除则是通过阈值实现。研究表明(Acker-man 等,2010),在红光波段卫星观测到的云的反射率一般大于0.2====》选取0.2作为云去除阈值。
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