利用衛(wèi)星遙感監(jiān)測(cè)近地面細(xì)顆粒物質(zhì)量濃度的方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種利用衛(wèi)星遙感監(jiān)測(cè)近地面細(xì)顆粒物質(zhì)量濃度的方法，包括獲取衛(wèi)星傳感器的可見(jiàn)光及近紅外光通道的輻射值輻射值；通過(guò)各單色光的輻射值數(shù)據(jù)分別計(jì)算其表觀反照率；通過(guò)各單色光的表觀反照率去除地表和大氣分子貢獻(xiàn)，計(jì)算得到各像元?dú)馊苣z的消光貢獻(xiàn)量；獲取地面監(jiān)測(cè)的PM2.5質(zhì)量濃度數(shù)值，與各個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的衛(wèi)星測(cè)得氣溶膠消光貢獻(xiàn)量進(jìn)行線性擬合，得到監(jiān)測(cè)PM2.5質(zhì)量濃度與衛(wèi)星觀測(cè)氣溶膠消光貢獻(xiàn)量的線性關(guān)系；根據(jù)該線性關(guān)系得到各像元的衛(wèi)星PM2.5質(zhì)量濃度。本方法能夠直觀得到近地面顆粒物質(zhì)量濃度的區(qū)域分布和傳輸變化，為大氣污染治理提供數(shù)據(jù)支持。
【專利說(shuō)明】利用衛(wèi)星遙感監(jiān)測(cè)近地面細(xì)顆粒物質(zhì)量濃度的方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種利用衛(wèi)星遙感監(jiān)測(cè)近地面細(xì)顆粒物質(zhì)量濃度的方法，屬于大氣監(jiān) 測(cè)領(lǐng)域。

【背景技術(shù)】
[0002] 美國(guó)國(guó)家宇航局地球觀測(cè)系統(tǒng)（E0S)先后發(fā)射了兩顆環(huán)境遙感衛(wèi)星TERRA和 AQUA，上面都裝載有中分辨率成像光譜儀（M0DIS)，其1、3、7和20波段等均可以反演氣溶膠 消光貢獻(xiàn)量等數(shù)據(jù)。Kaufman等通過(guò)大量飛機(jī)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，對(duì)于植被密集的具有較低反照率的 地表存在2. 13 μ m近紅外通道反照率與0. 47 μ m、0. 66 μ m可見(jiàn)光通道反照率相關(guān)很好的結(jié) 論，并成功地運(yùn)用于M0DIS的陸地氣溶膠反演。
[0003] 而近年來(lái)，M0DIS衛(wèi)星在氣溶膠監(jiān)測(cè)上的優(yōu)勢(shì)被應(yīng)用于地面PM2.5質(zhì)量濃度的反 演。目前的衛(wèi)星PM 2.5反演主要停留在科研領(lǐng)域，利用大量歷史觀測(cè)建立相應(yīng)的數(shù)據(jù)集來(lái)獲 取PM2. 5 ;國(guó)內(nèi)反演的衛(wèi)星PM2.5分辨率為lkm。但是目前的衛(wèi)星反演方法存在兩方面主要問(wèn) 題：1)在反演PM 2.5過(guò)程中存在大量中間變量，而這些變量的獲取過(guò)程中會(huì)存在一定量的誤 差，而由此獲取的PM 2.5質(zhì)量濃度則導(dǎo)致誤差累計(jì)、放大；2)歷史數(shù)據(jù)集最多細(xì)分到季節(jié)尺 度，不能有效適應(yīng)每天的過(guò)程反演，導(dǎo)致在業(yè)務(wù)化工作時(shí)，反演結(jié)果與實(shí)際監(jiān)測(cè)偏差較大。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 為了解決現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種利用衛(wèi)星遙感監(jiān)測(cè)近地面細(xì)顆 粒物質(zhì)量濃度的方法，具有監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確，且能夠直觀得到近地面顆粒物質(zhì)量濃度的區(qū)域 分布和傳輸變化，為大氣污染治理提供數(shù)據(jù)支持。
[0005] 本發(fā)明所采用的技術(shù)方案：
[0006] 一種利用衛(wèi)星遙感監(jiān)測(cè)近地面細(xì)顆粒物質(zhì)量濃度的方法，包括利用衛(wèi)星上搭載的 可見(jiàn)光及紅外光通道，獲得各單色光的衛(wèi)星監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)；
[0007] 通過(guò)各單色光的衛(wèi)星監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分別計(jì)算得到各單色光的表觀反照率；
[0008] 通過(guò)各單色光的表觀反照率計(jì)算得到各像元?dú)馊苣z消光貢獻(xiàn)量；
[0009] 選取地面監(jiān)測(cè)點(diǎn)所監(jiān)測(cè)的PM2.5質(zhì)量濃度，并與該監(jiān)測(cè)點(diǎn)的氣溶膠消光貢獻(xiàn)量相 除，得到該監(jiān)測(cè)點(diǎn)的PM 2.5質(zhì)量濃度與該監(jiān)測(cè)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的氣溶膠消光貢獻(xiàn)量的比值；
[0010] 利用該比值分別和各像元的氣溶膠消光貢獻(xiàn)量相乘，得到各像元的PM2.5質(zhì)量濃 度。
[0011] 優(yōu)選的，所述衛(wèi)星監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)是將衛(wèi)星探測(cè)得到的數(shù)值信號(hào)按比例縮放以SI格式 存儲(chǔ)，計(jì)算得到各單色光的衛(wèi)星觀測(cè)反照率，其具體公式為：
[0012] p = reflectance_scalesX (SI-reflectance_offsets)
[0013] 其中：P為衛(wèi)星觀測(cè)反照率，reflectance_scales為比例縮放因子， reflectance_offsets 為反照率截距。
[0014] 優(yōu)選的，各單色光垂直路徑上的表觀反照率可通過(guò)以下公式獲得：
[0015] p*= p/cos(0)
[0016] 其中：P*為垂直路徑表觀反照率，Θ為太陽(yáng)天頂角。
[0017] 所述各單色光包括波長(zhǎng)為0. 66 μ m的紅光、波長(zhǎng)為0. 47 μ m的藍(lán)光和波長(zhǎng)為 2. Ιμπι的近紅外光。
[0018] 優(yōu)選的，所述氣溶膠消光貢獻(xiàn)量通過(guò)以下方式獲得：
[0019] 采用紅光和近紅外光組合測(cè)定：
[0020] 分別獲得紅光的表觀反照率Ρ α66*和近紅外光的表觀反照率Ρ 2」*,通過(guò)Ρ 計(jì) 算得到紅光的地表反照率Ρα66，其計(jì)算公式為Pa66= Pu^/2，
[0021] 再計(jì)算氣溶膠消光貢獻(xiàn)量ACR，其具體公式為：ACRa66 = Ρ α66*-ρ α66
[0022] 另一種方式：采用藍(lán)光和近紅外光組合測(cè)定：
[0023] 分別獲得藍(lán)光的表觀反照率Ρ α47*和近紅外光的表觀反照率P u*，通過(guò)Ρ 2.#計(jì) 算得到藍(lán)光的地表反照率Ρα47，其計(jì)算公式為Pa47= Pu*/^
[0024] 再計(jì)算氣溶膠消光貢獻(xiàn)量ACR，其具體公式為：ACRa47 = Ρ α47*_ Ρ 0. 47。
[0025] 優(yōu)選的，所述ΡΜ2.5質(zhì)量濃度為ΡΜ，所述ΡΜ 2.5質(zhì)量濃度與所述氣溶膠消光貢獻(xiàn)量之 間的比值為k，其具體計(jì)算公式為：k = PM/ACR。
[0026] 進(jìn)一步的，所述地面監(jiān)測(cè)點(diǎn)的數(shù)量可以為若干個(gè)。
[0027] 優(yōu)選的，統(tǒng)計(jì)各監(jiān)測(cè)點(diǎn)所監(jiān)測(cè)的PM2.5質(zhì)量濃度，并將這些數(shù)值與該點(diǎn)對(duì)應(yīng)的氣溶 膠消光貢獻(xiàn)量的數(shù)據(jù)一一對(duì)應(yīng)，并繪制在二維坐標(biāo)系上
[0028] 進(jìn)一步的，根據(jù)二維坐標(biāo)系上繪制的點(diǎn)，可以在二維坐標(biāo)系上擬合出線性直線，并 根據(jù)該線性直線推算出所述PM 2.5質(zhì)量濃度與所述氣溶膠消光貢獻(xiàn)量之間的關(guān)系公式PM = c · ACR+d〇
[0029] 另一種方式，所述地面監(jiān)測(cè)點(diǎn)的數(shù)量為若干個(gè)，實(shí)地測(cè)得PM2.5質(zhì)量濃度為PM S，根 據(jù)系數(shù)k推算出各個(gè)實(shí)地監(jiān)測(cè)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的衛(wèi)星推算數(shù)據(jù)PM，并將各個(gè)實(shí)地監(jiān)測(cè)點(diǎn)的PMS和PM 一一對(duì)應(yīng)，并在PMS/PM二維坐標(biāo)系上繪制對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)，并進(jìn)行線性擬合，根據(jù)該線性關(guān)系推算 出PM S和PM之間的關(guān)系公式PMS = a · PM+b。
[0030] 本發(fā)明的有益效果為：
[0031] 本發(fā)明通過(guò)衛(wèi)星對(duì)大氣進(jìn)行監(jiān)測(cè)得到氣溶膠消光貢獻(xiàn)量，并通過(guò)地面監(jiān)測(cè)點(diǎn)監(jiān)測(cè) 到的實(shí)際PM 2.5質(zhì)量濃度，得到氣溶膠消光貢獻(xiàn)量與PM2.5質(zhì)量濃度之間的換算關(guān)系，從而 可根據(jù)實(shí)時(shí)地面監(jiān)測(cè)的氣溶膠消光貢獻(xiàn)量推算出對(duì)應(yīng)衛(wèi)星反演的區(qū)域PM 2.5質(zhì)量濃度，本方 法獲取的反演數(shù)據(jù)準(zhǔn)確，且能夠直觀得到地面污染物質(zhì)量濃度的區(qū)域分布和傳輸變化，為 大氣污染治理提供數(shù)據(jù)支持。
[0032] 本方法利用衛(wèi)星接收到的地面反射波長(zhǎng)為0. 66 μ m的紅光、波長(zhǎng)為0. 47 μ m的藍(lán) 光和波長(zhǎng)為2. 1 μ m的近紅外光，利用植被在2. 1 μ m近紅外光通道地表反照率與0. 66 μ m 紅光通道和0. 47 μ m藍(lán)光通道反照率存在線性關(guān)系，且2. 1 μ m通道衛(wèi)星觀測(cè)表觀反照率幾 乎不受大氣分子和氣溶膠影響，因此可以利用〇. 66 μ m的紅光和2. 1 μ m的近紅外光測(cè)算氣 溶膠消光貢獻(xiàn)量，或者利用〇. 47 μ m的藍(lán)光和2. 1 μ m的近紅外光測(cè)算氣溶膠消光貢獻(xiàn)量， 以便為下一步測(cè)算PM2.5質(zhì)量濃度提供數(shù)據(jù)支持。
[0033] 通過(guò)設(shè)置若干個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的方式，可利用各個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)測(cè)得實(shí)際PM2.5質(zhì)量濃度與通過(guò) 衛(wèi)星反演的PM 2.5質(zhì)量濃度的數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，得到修正系數(shù)，并通過(guò)得到的修正數(shù)據(jù)對(duì)通過(guò) 衛(wèi)星反演的PM2.5質(zhì)量濃度進(jìn)行修正，提高反演數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0034] 圖1是2013年6月14日北京市PM2.5質(zhì)量濃度示意圖；
[0035] 圖2是2013年北京市PM2.5質(zhì)量濃度1-8月均值示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0036] 實(shí)施例1 :
[0037] -種利用衛(wèi)星遙感監(jiān)測(cè)近地面細(xì)顆粒物質(zhì)量濃度的方法，利用衛(wèi)星上搭載的可見(jiàn) 光及紅外光通道，獲得各單色光的衛(wèi)星監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)；
[0038] 第一步：通過(guò)各單色光的衛(wèi)星監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分別計(jì)算得到各單色光的表觀反照率；
[0039] 這里需要說(shuō)明的是這里的單色光為波長(zhǎng)為0. 66 μ m的紅光、波長(zhǎng)為0. 47 μ m的藍(lán) 光和波長(zhǎng)為2. 1 μ m的近紅外光，衛(wèi)星通過(guò)其自身裝載的單色光通道，其中紅光單色光通道 接收紅光，藍(lán)光單色光通道接收藍(lán)光，近紅外光單色光通道接收近紅外光。
[0040] 本方法利用衛(wèi)星接收地面反射的波長(zhǎng)為0. 66 μ m的紅光、波長(zhǎng)為0. 47 μ m的藍(lán)光 和波長(zhǎng)為2. 1 μ m的近紅外光，利用植被在2. 1 μ m近紅外光通道地表反照率與0. 66 μ m紅 光通道和0. 47 μ m藍(lán)光通道反照率存在線性關(guān)系，且2. 1 μ m通道衛(wèi)星觀測(cè)表觀反照率幾乎 不受氣溶膠影響。
[0041] 第二步：通過(guò)各單色光的表觀反照率去除地表和大氣分子的貢獻(xiàn)，計(jì)算得到各像 元?dú)馊苣z消光貢獻(xiàn)量；
[0042] 計(jì)算理論基礎(chǔ)：
[0043] 所述衛(wèi)星監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)是將衛(wèi)星探測(cè)的數(shù)值信號(hào)按比例縮放以SI格式存儲(chǔ)，得到各 單色光的衛(wèi)星觀測(cè)反照率的具體公式為：
[0044] p = reflectance_scalesX (SI-reflectance_offsets)
[0045] 其中：P為衛(wèi)星觀測(cè)反照率，reflectance_scales為比例縮放系數(shù)， reflectance_offsets為衛(wèi)星探測(cè)到的數(shù)值，同時(shí)可稱為反照率截距。
[0046] 需要說(shuō)明的是，這里所說(shuō)的衛(wèi)星探測(cè)的數(shù)值信號(hào)一般包括TERRA和AQUA上裝載的 中分辨率成像光譜儀（M0DIS)所獲取的數(shù)據(jù)、NPP是衛(wèi)星上搭載的VIIRS傳 感器所獲取的 數(shù)據(jù)、FY3衛(wèi)星上搭載的MERSI傳 感器所獲取的數(shù)據(jù)。
[0047] 優(yōu)選的，各單色光垂直路徑上的表觀反照率可通過(guò)以下公式獲得：
[0048] p * = p /cos ( Θ )
[0049] 其中：P*為垂直路徑表觀反照率，Θ為太陽(yáng)天頂角。
[0050] 第一種方式：
[0051] 采用紅光和近紅外光組合測(cè)定氣溶膠消光貢獻(xiàn)量：
[0052] 簡(jiǎn)單的說(shuō)就是利用單色光之間的差異去除地表和大氣分子的貢獻(xiàn)的方法，
[0053] 分別獲得紅光的表觀反照率Ρ α66*和近紅外光的表觀反照率P 2」*,通過(guò)P 計(jì) 算得到紅光的地表反照率，其計(jì)算公式為Pa66= Pu^/2，
[0054] 再計(jì)算氣溶膠消光貢獻(xiàn)量ACR，其具體公式為：ACRa66 = Ρ α66*_ Ρ α66
[0055] 第二種方式：
[0056] 采用藍(lán)光和近紅外光組合測(cè)定氣溶膠消光貢獻(xiàn)量：
[0057] 分別獲得藍(lán)光的表觀反照率Ρ α47*和近紅外光的表觀反照率P 2.#，通過(guò)P 2.#計(jì) 算得到藍(lán)光的地表反照率，其計(jì)算公式為Pa47= Pid/4，
[0058] 再計(jì)算氣溶膠消光貢獻(xiàn)量ACR，其具體公式為：ACRa47 = Ρ α47*_Ρ α47。
[0059] 第三步：獲取地面監(jiān)測(cè)點(diǎn)的ΡΜ2.5質(zhì)量濃度，并與該監(jiān)測(cè)點(diǎn)的氣溶膠消光貢獻(xiàn)量相 除得到該監(jiān)測(cè)點(diǎn)得ΡΜ 2.5與該監(jiān)測(cè)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的氣溶膠消光貢獻(xiàn)量的比值；
[0060] 所述ΡΜ2.5質(zhì)量濃度為ΡΜ，所述ΡΜ2. 5質(zhì)量濃度與所述氣溶膠消光貢獻(xiàn)量之間的比 值為k，其具體計(jì)算公式為：k = PM/ACR。
[0061] 這里需要強(qiáng)調(diào)的是，公式中的ACR是指通過(guò)衛(wèi)星推算的該監(jiān)測(cè)點(diǎn)處的氣溶膠消光 貢獻(xiàn)量。
[0062] 第四步：利用該比值分別和各像元的氣溶膠消光貢獻(xiàn)量相乘，得到各像元的PM2. 5 質(zhì)量濃度。具體公式為PM = k · ACR。
[0063] 實(shí)施例2 :
[0064] 相對(duì)于實(shí)施例1,實(shí)施例2在實(shí)施例1的基礎(chǔ)上進(jìn)行進(jìn)一步改進(jìn)，其改進(jìn)點(diǎn)為所述 監(jiān)測(cè)點(diǎn)的數(shù)量為若干個(gè)（如10、20、35、50等）。
[0065] 以北京為例，若干個(gè)所述監(jiān)測(cè)點(diǎn)按實(shí)際情況分布在北京不同區(qū)域。
[0066] 這里所述"實(shí)際情況"是指，可以均勻分布在北京整個(gè)區(qū)域內(nèi)，也可以按照實(shí)際情 況（人流量較大的地區(qū)相對(duì)與人流量較小的地區(qū)監(jiān)測(cè)點(diǎn)分布的密度更高）進(jìn)行分布。
[0067] 校正方法：
[0068] 統(tǒng)計(jì)各監(jiān)測(cè)點(diǎn)所監(jiān)測(cè)的PM2.5質(zhì)量濃度（PM)，并將這些數(shù)值與該點(diǎn)對(duì)應(yīng)的氣溶膠 消光貢獻(xiàn)量的數(shù)據(jù)一一對(duì)應(yīng)，并將其繪制在二維坐標(biāo)系上。
[0069] 進(jìn)一步的，根據(jù)二維坐標(biāo)系上繪制的點(diǎn)，可以在二維坐標(biāo)系上擬合出線性直線 (理論上，PM與ACR之間呈線性關(guān)系），并根據(jù)該線性直線推算出所述PM2.5與所述氣溶膠消 光貢獻(xiàn)量之間的關(guān)系公式PM = c · ACR+d，并得到c和d的具體數(shù)值。
[0070] 并根據(jù)公式PM = C · ACR+d，和通過(guò)衛(wèi)星得到的ACR值可推算得到各像元的 PM(PM2.5質(zhì)量濃度），通過(guò)c和d的校正，使得最終得到的PM與實(shí)際監(jiān)測(cè)值更接近，提高PM 的準(zhǔn)確性。
[0071] 實(shí)施例3:
[0072] 實(shí)施例3與實(shí)施例2的區(qū)別僅在于校正方法不同，
[0073] 校正方法：
[0074] 實(shí)地監(jiān)測(cè)的PM2.5質(zhì)量濃度為PMS，根據(jù)系數(shù)k推算出各個(gè)實(shí)地監(jiān)測(cè)點(diǎn)的衛(wèi)星反演 PM，并將各個(gè)實(shí)地監(jiān)測(cè)點(diǎn)的PMS和PM--對(duì)應(yīng)，并將其繪制在二維坐標(biāo)系上，根據(jù)PMS/PM 在二維坐標(biāo)系上繪制的點(diǎn)，在二維坐標(biāo)系上擬合出線性直線，并根據(jù)該線性直線推算出PMS 和PM之間的關(guān)系公式PMS = a · PM+b。
[0075] 該方法中PMS和PM數(shù)值基本相等。
[0076] 這里需要強(qiáng)調(diào)的是本方法優(yōu)選在一定的區(qū)域內(nèi)使用（如北京、天津、上海、南京、 杭州、重慶、福州、廣州、深圳、武漢等），原則上說(shuō)，監(jiān)測(cè)點(diǎn)的數(shù)量越多，其推算出的PM S與實(shí) 際PM值越接近。
[0077] 本發(fā)明通過(guò)衛(wèi)星對(duì)大氣進(jìn)行監(jiān)測(cè)得到氣溶膠消光貢獻(xiàn)量，并通過(guò)地面監(jiān)測(cè)點(diǎn)監(jiān)測(cè) 到的實(shí)際PM2.5質(zhì)量濃度，得到氣溶膠消光貢獻(xiàn)量與PM2.5質(zhì)量濃度之間的換算關(guān)系，從而可 根據(jù)實(shí)時(shí)地面監(jiān)測(cè)的氣溶膠消光貢獻(xiàn)量推算出對(duì)應(yīng)衛(wèi)星反演的區(qū)域PM2.5質(zhì)量濃度，本方法 獲取的反演數(shù)據(jù)準(zhǔn)確，且能夠直觀得到地面污染物質(zhì)量濃度的區(qū)域分布和傳輸變化，為大 氣污染治理提供數(shù)據(jù)支持。
[0078] 關(guān)于傳輸變化，可通過(guò)實(shí)施例1、2和3測(cè)得每個(gè)時(shí)間點(diǎn)（由于使用的衛(wèi)星是極 軌衛(wèi)星，對(duì)于同一地區(qū)每天一般只能獲得一次可見(jiàn)光波段觀測(cè)，即一天獲得一次各像元的 PM2.5質(zhì)量濃度）的各像元的PM2.5質(zhì)量濃度，將各像元的PM 2.5質(zhì)量濃度按照時(shí)間（單位：天） 順序進(jìn)行排序，便可得到各像元的PM2. 5質(zhì)量濃度動(dòng)態(tài)變化，從而得到污染物濃度在區(qū)域的 傳輸變化。
[0079] 以下舉例（采用實(shí)施例3的方式）說(shuō)明：
[0080] 用2013年1月-8月衛(wèi)星（M0DIS)過(guò)境時(shí)刻的35個(gè)地面測(cè)站PM2. 5質(zhì)量濃度對(duì)衛(wèi) 星反演PM2.5質(zhì)量濃度的其他方法（如A0D法）及本方法進(jìn)行監(jiān)驗(yàn)，結(jié)果如下。
[0081] 表1.其他衛(wèi)星反演方法與本方法結(jié)果與地面監(jiān)測(cè)的相關(guān)系數(shù)比較
[0082]

【權(quán)利要求】
1. 一種利用衛(wèi)星遙感監(jiān)測(cè)近地面細(xì)顆粒物質(zhì)量濃度的方法，其特征在于：利用衛(wèi)星上 搭載的可見(jiàn)光及近紅外光通道，獲得各單色光的衛(wèi)星輻射值； 通過(guò)各單色光的衛(wèi)星輻射值分別計(jì)算得到其表觀反照率； 通過(guò)各單色光的表觀反照率去除地表和大氣分子的貢獻(xiàn)，計(jì)算得到各像元的氣溶膠消 光貢獻(xiàn)量； 獲取地面監(jiān)測(cè)點(diǎn)的PM2.5質(zhì)量濃度，并與該監(jiān)測(cè)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的衛(wèi)星測(cè)得氣溶膠消光貢獻(xiàn)量相 除，得到該監(jiān)測(cè)點(diǎn)PM2.5質(zhì)量濃度與對(duì)應(yīng)的像元的氣溶膠消光貢獻(xiàn)量的比值； 利用該比值分別和各像元的氣溶膠消光貢獻(xiàn)量相乘，得到各像元的PM2.5質(zhì)量濃度。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用衛(wèi)星遙感監(jiān)測(cè)近地面細(xì)顆粒物質(zhì)量濃度的方法，其特征 在于：所述衛(wèi)星輻射值是將衛(wèi)星探測(cè)得到的數(shù)值信號(hào)按一定比例縮放為SI格式存儲(chǔ)，計(jì)算 得到各單色光的衛(wèi)星觀測(cè)反照率，其具體公式為： P = reflectance_scalesX (SI~reflectance_offsets) 其中：P為衛(wèi)星觀測(cè)反照率，reflectance_scales為比例縮放系數(shù)，reflectance_ offsets為反照率截距。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的利用衛(wèi)星遙感監(jiān)測(cè)近地面細(xì)顆粒物質(zhì)量濃度的方法，其特征 在于：各單色光垂直路徑上的表觀反照率可通過(guò)以下公式獲得： p * = p /cos ( Θ ) 其中：P*為垂直路徑表觀反照率，Θ為太陽(yáng)天頂角。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的利用衛(wèi)星遙感監(jiān)測(cè)近地面細(xì)顆粒物質(zhì)量濃度的方法，其特征 在于：所述各單色光包括波長(zhǎng)為〇. 66 μ m的紅光、波長(zhǎng)為0. 47 μ m的藍(lán)光和波長(zhǎng)為2. 1 μ m 的近紅外光。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的利用衛(wèi)星遙感監(jiān)測(cè)近地面細(xì)顆粒物質(zhì)量濃度的方法，其特征 在于：所述氣溶膠消光貢獻(xiàn)量通過(guò)以下方式獲得： 采用紅光和近外紅光組合測(cè)定： 分別獲得紅光的表觀反照率Ρ α66*和近外紅光的地表表觀反照率P u*，通過(guò)P 2.#計(jì) 算得到紅光的地表反照率Ρα66，其計(jì)算公式為Pa66= Pu^/2， 再計(jì)算氣溶膠消光貢獻(xiàn)量ACR，其具體公式為：ACRa66 = Ρ α66*_Ρ α66 采用藍(lán)光和近紅外光組合測(cè)定： 分別獲得藍(lán)光的表觀反照率Ρ α47*和近紅外光的表觀反照率P u*，通過(guò)P 計(jì)算得 到藍(lán)光的地表反照率Ρα47，其計(jì)算公式為Ρα47= P2.i*/4， 再計(jì)算氣溶膠消光貢獻(xiàn)量ACR，其具體公式為：ACRa47 = ρ α47*_Ρ α47。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的利用衛(wèi)星遙感監(jiān)測(cè)近地面細(xì)顆粒物質(zhì)量濃度的方法，其特征 在于：所述ΡΜ2.5質(zhì)量濃度為ΡΜ，所述ΡΜ 2.5質(zhì)量濃度與所述氣溶膠消光貢獻(xiàn)量的比值為k， 其具體計(jì)算公式為：k = PM/ACR。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用衛(wèi)星遙感監(jiān)測(cè)近地面細(xì)顆粒物質(zhì)量濃度的方法，其特征 在于：所述地面監(jiān)測(cè)點(diǎn)的數(shù)量為若干個(gè)。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的利用衛(wèi)星遙感監(jiān)測(cè)近地面細(xì)顆粒物質(zhì)量濃度的方法，其特征 在于：統(tǒng)計(jì)各監(jiān)測(cè)點(diǎn)所測(cè)得PM2.5質(zhì)量濃度，并將這些數(shù)值與該點(diǎn)對(duì)應(yīng)的氣溶膠消光貢獻(xiàn)量 的數(shù)據(jù)--對(duì)應(yīng)，并在繪制在二維坐標(biāo)系上。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的利用衛(wèi)星遙感監(jiān)測(cè)近地面細(xì)顆粒物質(zhì)量濃度的方法，其特征 在于：根據(jù)二維坐標(biāo)系上繪制的點(diǎn)，在二維坐標(biāo)系上線性擬合，并根據(jù)該線性直線推算出所 述PM 2.5質(zhì)量濃度與所述氣溶膠消光貢獻(xiàn)量之間的關(guān)系公式PM = c · ACR+d。
10. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的利用衛(wèi)星遙感監(jiān)測(cè)近地面細(xì)顆粒物質(zhì)量濃度的方法，其特 征在于：所述地面監(jiān)測(cè)點(diǎn)的數(shù)量為若干個(gè)，實(shí)地測(cè)得PM 2.5質(zhì)量濃度為PMS，根據(jù)系數(shù)k推算 出各個(gè)實(shí)地監(jiān)測(cè)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的衛(wèi)星推算數(shù)據(jù)PM，并將各個(gè)實(shí)地監(jiān)測(cè)點(diǎn)的PM S與PM--對(duì)應(yīng)，并 在PMS/PM二維坐標(biāo)系上繪制對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)，并進(jìn)行線性擬合，并根據(jù)該線性關(guān)系推算出PMjPPM 之間的關(guān)系公式PMS = a · PM+b。
【文檔編號(hào)】G01N15/06GK104280324SQ201410425330
【公開(kāi)日】2015年1月14日 申請(qǐng)日期:2014年8月27日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月27日
【發(fā)明者】李令軍, 李倩 申請(qǐng)人:北京市環(huán)境保護(hù)監(jiān)測(cè)中心