專利名稱：一種利用modis圖像反演海岸帶氣溶膠光學(xué)特性的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明專利涉及海洋上空的氣溶膠光學(xué)特性研究，尤其涉及海岸帶的氣溶膠光學(xué) 特性反演。
背景技術(shù)：
目前，國際上常把水體分為一類水體和二類水體，而海岸帶大多是二類水體。常用 的海岸帶氣溶膠反演算法是暗目標(biāo)法和鄰近像元迭代法，但是暗目標(biāo)法只適用于氣溶膠為 無或弱吸收性且地表為干凈水體的區(qū)域，鄰近像元迭代法只適用于地表為小范圍混濁水的 區(qū)域?；谛l(wèi)星圖像反演一類水區(qū)域上空氣溶膠特性的方法有很多，但由于二類水體光學(xué) 特性的復(fù)雜性，很難得到通用的二類水體氣溶膠反演算法。因此，如何得到精確的二類水體 氣溶膠反演方法成為現(xiàn)有技術(shù)所要解決的問題。

發(fā)明內(nèi)容
為得到精確的二類水體氣溶膠反演方法，本專利針對中國沿海地區(qū)高反射率和強(qiáng) 吸收性氣溶膠多的特點(diǎn)，提出了利用衛(wèi)星圖像反演該地區(qū)氣溶膠光學(xué)特性的新算法。本發(fā)明專利的技術(shù)方案是一種利用MODIS圖像反演海岸帶氣溶膠光學(xué)特性的方 法，包括氣溶膠模式的統(tǒng)計(jì)、查找表的建立、MODIS圖像的選取與預(yù)處理、氣溶膠反演方法的 建立等。其特征是根據(jù)一類水和二類水在MODIS 5、6和7三個(gè)波段的表觀反射率幾乎是相 同的，即在MODIS 5、6和7波段，一類水和二類水的光譜特性幾乎一樣，均符合暗目標(biāo)的條 件，定義兩個(gè)新函數(shù)反演氣溶膠的光學(xué)特性，并采用MODIS 5、6和7波段建立氣溶膠光學(xué)特 性的反演算法。本發(fā)明專利的有益效果是該算法采用MODIS 5、6和7波段反演氣溶膠光學(xué)特性， 具有較高的精度。可以為海色遙感器設(shè)置大于IOOOnm的通道提供依據(jù)，還可以精確的反演 氣溶膠光學(xué)特性，為我國衛(wèi)星遙感氣溶膠光學(xué)特性和渾濁水域的水色，提供模型和關(guān)鍵技 術(shù)研究服務(wù)；其建立的算法具有重要的現(xiàn)實(shí)意義和應(yīng)用價(jià)值。


下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對本發(fā)明作進(jìn)一步闡述；圖1為透過率與波長的關(guān)系和MODIS波段5、6和7的光譜響應(yīng)函數(shù)；圖2為MODIS圖和區(qū)域1和2內(nèi)的大氣頂?shù)谋碛^反射率和波長的關(guān)系；圖3為技術(shù)路線圖
具體實(shí)施例方式根據(jù)圖1、圖2可知，MODIS近紅外波段的較長波長(如1240nm、1640nm和2130nm) 有如下特征(1)有較高的大氣透過率；( 渾濁水體在這些波段符合暗目標(biāo)的條件；(3) 對氣溶膠的光學(xué)特性還是較為敏感的。此外，它們還可以用較為簡單的方法識別出云、海洋和陸地像元的特性。根據(jù)圖3，該算法首先利用氣溶膠觀測站對我國海岸帶氣溶膠粒子的長期觀測數(shù) 據(jù)統(tǒng)計(jì)出的氣溶膠粒子模式，MODIS的長波段(1M0、1640和2133nm)具有把陸地、海洋和 云區(qū)分開來和在渾濁水體與I類水體處的反射率相同的特性；再應(yīng)用線性分層離散坐標(biāo)法 對這些氣溶膠模式計(jì)算出不同氣溶膠光學(xué)厚度和不同幾何條件下的表觀反射率組成的查 找表；在建立查找表時(shí)，需定義兩個(gè)新函數(shù)來反演氣溶膠光學(xué)厚度和模式，
權(quán)利要求
1.一種利用MODIS圖像反演海岸帶氣溶膠光學(xué)特性的方法，其內(nèi)容主要包括氣溶膠模 式的統(tǒng)計(jì)、查找表的建立、MODIS圖像的選取與預(yù)處理、氣溶膠反演方法的建立等。其特征 是根據(jù)一類水和二類水在MODIS 5、6和7三個(gè)波段的表觀反射率幾乎是相同的，即在MODIS 5、6和7波段，一類水和二類水的光譜特性幾乎一樣，均符合暗目標(biāo)的條件，定義兩個(gè)新函 數(shù)反演氣溶膠的光學(xué)特性，并采用MODIS 5、6和7波段建立氣溶膠光學(xué)特性的反演算法。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的MODIS波段的選取，其特征是選取M0DIS5、6、7波段進(jìn)行算法 的建立，這些波段具有以下特點(diǎn)(1)有較高的大氣透過率；( 渾濁水體在這些波段符合 暗目標(biāo)的條件；C3)對氣溶膠的光學(xué)特性還是較為敏感的。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣溶膠模式的統(tǒng)計(jì)，其特征是利用函數(shù)Sms(XnX2)來判斷 氣溶膠模式，其中PatmU)和PMyU)分別是波長為λ時(shí)的大氣總的表觀反射率和大氣 分子的瑞利表觀反射率(不含氣溶膠或氣溶膠光學(xué)厚度為零)。η ,、_Ρ_(λ')、"!，人2) =7；~Γ : "7~~Γ Oρα(η,(λ2)~ Pmy(^2)
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣溶膠光學(xué)厚度的計(jì)算，其特征是利用函數(shù)YdiffU1,λ2)是用來反演氣溶膠光學(xué)厚度，其中γ (λ) = T22Ttt x 。PrayWYdiffO i，λ2) = Υ (λ J-Y (λ2)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的查找表的建立，其特征是利用MODIS海岸帶水域地區(qū)的圖像， 選用第五通道和第六通道分別為入丨和λ2，即1240nm，1640nm。用雙層輻射傳輸代碼計(jì)算 其輻射亮度，并求得兩個(gè)函數(shù)和氣溶膠光學(xué)厚度的關(guān)系，建立查找表。計(jì)算過程選擇的氣溶 膠模式是M0DTRAN輻射傳輸軟件中常用的四個(gè)與海洋有關(guān)的氣溶膠模式——海洋模式、對 流層模式、沿海模式和海上型氣溶膠模式，其相對濕度選四個(gè)，即50^^70^^90%和99%， 相當(dāng)于有16個(gè)氣溶膠模式；大氣模式選擇美國標(biāo)準(zhǔn)模式。
全文摘要
本發(fā)明涉及海岸帶的氣溶膠光學(xué)特性反演方法，針對中國沿海地區(qū)海洋表面高反射率和強(qiáng)吸收性氣溶膠粒子多的特點(diǎn)，提出了利用衛(wèi)星圖像反演該區(qū)域氣溶膠光學(xué)特性的新算法。該算法是以中分辨率成像光譜輻射計(jì)(MODIS)的圖像為例進(jìn)行研究，利用MODIS的長波段(1240、1640和2133nm)的圖像和查找表完成渾濁水域上空的大氣氣溶膠光學(xué)特性的反演；最后采用清潔日地基觀測結(jié)果對該算法的正確性和其適用性進(jìn)行驗(yàn)證。本發(fā)明不僅可以為中國海色遙感器設(shè)置添加長波段和有透過率的通道提供理論依據(jù)，還可以實(shí)時(shí)反映海岸帶上空的氣溶膠情況，為相關(guān)職能部門提供決策依據(jù)。
文檔編號G06F19/00GK102073792SQ20111002303
公開日2011年5月25日 申請日期2011年1月19日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月19日
發(fā)明者麻金繼 申請人:安徽師范大學(xué)