氣溶膠光學厚度

氣溶膠光學厚度氣溶膠光學厚度氣溶膠光學厚度第2章氣溶膠光學厚度反演的原理和方法氣溶膠光學厚度(AerosolOpticalDepth）簡稱AOD，定義為介質的消光系數在垂直方向上的積分，描述的是氣溶膠對光的消減作用ADDINEN.CITE〈EndNote〉<Cite>〈Author〉Kaufman〈/Author〉<Year〉1982〈/Year〉〈RecNum>37〈/RecNum〉〈DisplayText>〈styleface=”superscript">［7]〈/style〉〈/DisplayText〉<record〉<rec—number>37</rec-number〉<foreign—keys>〈keyapp=”EN"db-id="d9ra5erdu5wxzsexzxzxzpasvsz9fwfsvzva">37〈/key></foreign-keys><ref—typename="JournalArticle">17</ref-type〉〈contributors>〈authors〉<author〉Kaufman,YoramJ</author〉<author>Joseph,JoachimH</author>〈/authors>〈/contributors〉<titles><title>Determinationofsurfacealbedosandaerosolextinctioncharacteristicsfromsatelliteimagery</title〉<secondary—title〉JournalofGeophysicalResearch:Oceans(1978–2012)〈/secondary-title>〈/titles><periodical>〈full-title>JournalofGeophysicalResearch：Oceans（1978–2012）</full-title>〈/periodical〉〈pages>1287-1299〈/pages〉<volume>87〈/volume><number>C2〈/number〉<dates><year>1982〈/year>〈/dates〉〈isbn>2156—2202〈/isbn><urls></urls〉〈/record〉〈/Cite></EndNote>［HYPERLINK\l”_ENREF_7”\o”Kaufman，1982＃37”7]。它是氣溶膠最重要的參數之一，表征大氣渾濁程度的關鍵物理量，也是確定氣溶膠氣候效應的重要因素。。通常高的AOD值預示著氣溶膠縱向積累的增長，因此導致了大氣能見度的降低。現階段對于AOD的監測主要有地基遙感和衛星遙感兩種方法。其中地基遙感又有多種形式:多波段光度計遙感、全波段太陽直接輻射遙感、激光雷達遙感等。其中多波段光度計遙感是目前地基遙感研究中采用的最廣泛的方法。美國NASA和法國LOA-PHOTONS聯合建立的全球地基氣溶膠遙感觀測網AERONET所使用的就是多波段太陽光度計（Sun/SkyPhotomerers），在全球共布設1217個站點長期觀測全球氣溶膠的光學特性，積累了大量的AOD數據，并用作檢測氣溶膠光學厚度反演精度的標準。而近年來衛星遙感技術的快速發展，多種傳感器被用來研究氣溶膠特性，加上經濟發展帶來的大氣污染問題使得利用衛星遙感資料反演AOD成為熱門課題。2。1氣溶膠光學厚度反演的基本原理大氣光學厚度是指沿輻射傳輸路徑單位截面上氣體吸收和粒子散射產生的總消弱,是無綱量值.在可見光和近紅外波段，它可以由下列公式計算得出：（2—1)其中表示大氣總的光學厚度,表示整層大氣的分子散射光學厚度,表示氧氣的吸收光學厚度，表示臭氧的吸收光學厚度，表示水汽的吸收光學厚度，表示氣溶膠光學厚度ADDINEN。CITE〈EndNote>〈Cite>〈Author>牛生杰</Author〉<Year〉2001</Year>〈RecNum〉11〈/RecNum>〈DisplayText><styleface="superscript">[21；22]</style></DisplayText〉〈record>〈rec—number>11〈/rec—number〉<foreign-keys〉〈keyapp=”EN”db-id="d9ra5erdu5wxzsexzxzxzpasvsz9fwfsvzva”〉11</key></foreign—keys〉〈ref—typename=”JournalArticle”>17〈/ref—type〉<contributors〉〈authors〉<author〉牛生杰〈/author><author>章澄昌</author><author>孫繼明〈/author〉</authors〉</contributors>〈titles><title>賀蘭山地區沙塵氣溶膠粒子譜分布的觀測研究〈/title>〈secondary—title〉大氣科學〈/secondary—title></titles〉<periodical〉〈full—title〉大氣科學〈/full-title>〈/periodical〉<volume>2〈/volume><dates><year>2001</year>〈/dates>〈urls>〈/urls〉〈/record></Cite>〈Cite><Author>澄昌〈/Author〉〈Year>1995</Year〉<RecNum〉14</RecNum><record〉〈rec—number〉14〈/rec-number〉〈foreign-keys〉<keyapp="EN"db-id=”d9ra5erdu5wxzsexzxzxzpasvsz9fwfsvzva”〉14〈/key〉</foreign-keys><ref-typename="Book"〉6</ref-type〉<contributors><authors>〈author>澄昌</author〉<author〉文賢</author><author〉大氣科學〈/author〉</authors></contributors>〈titles〉〈title〉大氣氣溶膠教程</title〉</titles><dates〉<year>1995</year>〈/dates><publisher>氣象出版社</publisher〉〈isbn>7502918167</isbn〉<urls〉</urls〉〈/record></Cite〉</EndNote>［\o”牛生杰,2001#11”21；HYPERLINK\l”_ENREF_22"\o”澄昌,1995＃14”22].衛星遙感反演大氣氣溶膠是利用衛星傳感器探測到的大氣頂部的反射率，也稱為表觀反射率，可以表示為ADDINEN.CITE<EndNote><Cite〉〈Author〉Kaufman</Author>〈Year〉1997</Year>〈RecNum〉10〈/RecNum〉<DisplayText〉〈styleface=”superscript”〉[23]〈/style></DisplayText>〈record〉<rec—number>10〈/rec—number〉〈foreign—keys〉<keyapp="EN”db-id="d9ra5erdu5wxzsexzxzxzpasvsz9fwfsvzva”>10</key>〈/foreign—keys><ref-typename="JournalArticle"〉17</ref—type>〈contributors>〈authors><author>Kaufman,YJ〈/author〉<author>Tanré，D</author〉〈author〉Gordon，HR</author〉〈author>Nakajima，T〈/author〉<author〉Lenoble,J〈/author>〈author〉Frouin，R〈/author〉〈author〉Grassl,H</author><author>Herman，BM</author>〈author〉King,MD〈/author><author>Teillet,PM〈/author></authors></contributors〉<titles><title〉Passiveremotesensingoftroposphericaerosolandatmosphericcorrectionfortheaerosoleffect〈/title><secondary-title>JournalofGeophysicalResearch:Atmospheres(1984–2012)</secondary-title></titles>〈periodical〉〈full-title>JournalofGeophysicalResearch：Atmospheres(1984–2012)〈/full-title〉〈/periodical〉〈pages〉16815-16830〈/pages>〈volume〉102〈/volume〉〈number〉D14</number>〈dates><year〉1997〈/year〉</dates〉<isbn>2156—2202〈/isbn〉〈urls〉</urls></record>〈/Cite〉〈/EndNote>[HYPERLINK\l”_ENREF_23”\o”Kaufman，1997＃10"23]:（2-2）其中，L表示衛星傳感器探測到的輻射值，表示大氣上界太陽輻射通量，表示太陽天頂角的余弦值。與地表二項反射率之間的關系可以表達為： (2—3）其中,表示傳感器天頂角，表示太陽天頂角，表示太陽方位角和衛星方位角確定的相對方位角;表示由大氣分子和氣溶膠散射造成的路徑輻射，它與地表狀況無關；表示地表反射率歸一化為零時總的向下輻射通量，也可以稱為總的向下透過率,由于氣溶膠粒子對太陽光的吸收和散射作用，它的值小于1.0；是向上進入衛星傳感器視場方向的總透過率,S是大氣后向散射比。在單次散射近似中，路徑輻射與氣溶膠光學厚度和單次散射反射率之間的關系如下ADDINEN。CITE〈EndNote>〈Cite〉〈Author〉Che</Author>〈Year〉1992</Year>〈RecNum>72〈/RecNum〉<DisplayText〉〈styleface="superscript">［24]〈/style〉〈/DisplayText><record><rec-number>72〈/rec-number〉<foreign-keys>〈keyapp="EN"db-id=”d9ra5erdu5wxzsexzxzxzpasvsz9fwfsvzva”>72</key〉〈/foreign-keys〉<ref—typename=”JournalArticle">17</ref-type>〈contributors>〈authors〉〈author〉Che,N〈/author〉<author>Price,JC</author></authors〉</contributors〉〈titles>〈title〉SurveyofradiometriccalibrationresultsandmethodsforvisibleandnearinfraredchannelsofNOAA—7，—9，and—11AVHRRs〈/title>〈secondary—title〉RemoteSensingofEnvironment〈/secondary—title〉</titles〉<periodical〉<full—title>RemoteSensingofEnvironment〈/full—title〉</periodical><pages>19-27〈/pages〉<volume>41〈/volume><number>1〈/number><dates>〈year>1992〈/year〉〈/dates〉〈isbn〉0034-4257</isbn>〈urls></urls〉</record〉〈/Cite>〈/EndNote>［HYPERLINK\l”_ENREF_24"\o"Che，1992＃72”24］：= (2-4）其中是分子散射造成的路徑輻射,它取決與大氣模式,表示傳感器天頂角的余弦值，表示太陽天頂角的余弦值。在式（2-3）中，、和S取決于,和.假設地表是均勻朗伯表面，大氣垂直均勻變化，將式(2—4）代入（2-3)得： （2-5) 上式中為假設的朗伯體特性的地表反射率，衛星傳感器接收到的表觀發射率既是地表反射率的函數，又是氣溶膠光學厚度的函數ADDINEN。CITE<EndNote〉〈Cite〉<Author〉Vermote〈/Author〉〈Year〉1997〈/Year><RecNum>12</RecNum〉〈DisplayText>〈styleface=”superscript"〉[25］〈/style>〈/DisplayText〉<record〉<rec—number〉12〈/rec-number>〈foreign—keys><keyapp="EN"db—id="d9ra5erdu5wxzsexzxzxzpasvsz9fwfsvzva”〉12</key〉〈/foreign—keys>〈ref-typename="JournalArticle”>17</ref-type〉<contributors〉<authors><author〉Vermote,E〈/author〉〈author>Tanré，D〈/author>〈author〉Deuze,JL</author><author>Herman，M</author><author〉Morcrette,JJ</author〉</authors>〈/contributors〉<titles〉<title〉Secondsimulationofthesatellitesignalinthesolarspectrum（6S），6Suser'sguide,version2〈/title〉<secondary—title>NASAGoddardSpaceFlightCenter，Greenbelt，MD</secondary—title></titles><periodical>〈full—title〉NASAGoddardSpaceFlightCenter,Greenbelt,MD〈/full—title>〈/periodical〉<dates〉<year>1997〈/year></dates〉〈urls></urls>〈/record〉〈/Cite〉〈/EndNote>［HYPERLINK\l”_ENREF_25"\o"Vermote，1997＃12”25].表觀反射率以及太陽和傳感器的幾何參數可以從衛星遙感資料中獲取，假如可以得知地表反射率，并用氣溶膠類型和大氣模式來確定和的相關參數，理論上就可以計算得出地面上空的氣溶膠光學厚度。反之,若已知地面上空氣溶膠光學厚度、氣溶膠類型以及大氣模式,也可以反演出地表反射率ADDINEN.CITE<EndNote><Cite〉<Author〉玉潔</Author〉〈Year〉2001</Year>〈RecNum〉13〈/RecNum〉〈DisplayText〉〈styleface="superscript”〉[26］〈/style></DisplayText>〈record〉<rec—number〉13〈/rec-number><foreign-keys〉〈keyapp="EN”db-id="d9ra5erdu5wxzsexzxzxzpasvsz9fwfsvzva”〉13</key></foreign—keys>〈ref-typename=”Book”>6〈/ref—type><contributors〉<authors>〈author>玉潔〈/author〉<author>忠東〈/author〉</authors〉</contributors〉〈titles〉<title>MODIS遙感信息處理原理與算法〈/title〉</titles>〈dates〉<year〉2001</year></dates><publisher>科學出版社〈/publisher>〈isbn>7030092295</isbn>〈urls〉〈/urls>〈/record〉〈/Cite〉〈/EndNote>[HYPERLINK\l”_ENREF_26”\o”玉潔,2001＃13”26］。由式（2-3）可以得出反演氣溶膠的最優條件是地表反射率低且光譜波段波波長較短。在地表反射率角度的情況下，氣溶膠散射引起的路徑輻射（與地表狀況無關）對表觀反射率起主要作用，此時反演氣溶膠光學厚度誤差較小；而在地表反射率較大的情況下，地表貢獻項對表觀反射率影響較大,此時反演精度較低ADDINEN。CITE〈EndNote>〈Cite>〈Author〉Lee</Author><Year>1986〈/Year〉〈RecNum〉15</RecNum>〈DisplayText〉<styleface="superscript”〉［27]〈/style></DisplayText〉<record〉<rec—number〉15〈/rec—number>〈foreign-keys〉〈keyapp="EN"db—id="d9ra5erdu5wxzsexzxzxzpasvsz9fwfsvzva”〉15</key〉〈/foreign—keys><ref-typename=”JournalArticle">17〈/ref—type>〈contributors>〈authors>〈author〉Lee,T</author〉<author>Kaufman，YJ〈/author>〈/authors></contributors><titles><title〉Theeffectofsurfacenon—Lambertianityonremotesensingofgroundreflectanceandvegetationindex</title><secondary-title〉IEEETrans。Geosci.RemoteSens〈/secondary—title〉</titles>〈periodical><full—title〉IEEETrans。Geosci。RemoteSens</full-title></periodical〉〈pages〉699—708〈/pages〉<volume>24</volume〉<dates〉〈year>1986〈/year〉</dates〉〈urls〉〈/urls></record>〈/Cite></EndNote〉[Lee，1986#15"27]。2.2氣溶膠光學厚度反演的主要方法 自20世紀70年代中期開始,利用衛星數據反演氣溶膠光學厚度的研究已經有40年的歷史，反演的方法有單通道算法、多通道算法、暗像元法、結構函數法、深藍算法、多星協同反演法、海陸對比法、多角度偏振法、熱輻射對比等ADDINEN。CITE<EndNote>〈Cite><Author>牛峰〈/Author〉<Year〉2005</Year〉<RecNum>9</RecNum〉<DisplayText><styleface="superscript”>[28]</style〉〈/DisplayText〉〈record>〈rec—number>9〈/rec-number>〈foreign—keys〉〈keyapp=”EN”db-id=”d9ra5erdu5wxzsexzxzxzpasvsz9fwfsvzva"〉9〈/key〉</foreign—keys>〈ref-typename=”Thesis”〉32</ref—type>〈contributors>〈authors〉<author>牛峰〈/author>〈/authors>〈/contributors>〈titles〉<title〉MODIS遙感陸地上空氣溶膠光學特性研究</title></titles〉<dates〉<year〉2005〈/year〉〈/dates〉〈publisher〉北京大學〈/publisher>〈urls〉〈/urls>〈/record>〈/Cite〉〈/EndNote〉[EN”db-id="d9ra5erdu5wxzsexzxzxzpasvsz9fwfsvzva"〉16〈/key></foreign-keys>〈ref—typename=”JournalArticle"〉17〈/ref-type〉<contributors>〈authors><author〉Kaufman，YoramJ</author><author>Sendra，Claudia</author></authors></contributors><titles〉〈title>Algorithmforautomaticatmosphericcorrectionstovisibleandnear—IRsatelliteimagery〈/title><secondary-title〉InternationalJournalofRemoteSensing〈/secondary—title></titles〉<periodical><full—title〉InternationalJournalofRemoteSensing〈/full—title〉</periodical〉〈pages〉1357-1381〈/pages>〈volume>9</volume〉<number〉8</number>〈dates>〈year>1988</year〉〈/dates〉<isbn>0143-1161</isbn>〈urls〉</urls>〈/record〉〈/Cite>〈/EndNote〉［29］。通過大量的衛星影像資料，考慮到多種地表覆蓋物，擬合得到紅（0.66μm）藍（0.47μm）和中紅外通道（2。1μm）地表反射率的關系ADDINEN.CITE<EndNote>〈Cite><Author〉Kaufman〈/Author〉<Year>1988〈/Year>〈RecNum>16</RecNum〉<DisplayText><styleface="superscript">［29]</style></DisplayText><record><rec-number〉16〈/rec—number><foreign—keys〉<keyapp="EN”db-id=”d9ra5erdu5wxzsexzxzxzpasvsz9fwfsvzva”〉16〈/key〉</foreign-keys〉〈ref-typename=”JournalArticle”〉17</ref-type>〈contributors><authors〉〈author〉Kaufman,YoramJ</author〉〈author〉Sendra，Claudia</author></authors〉</contributors><titles〉<title>Algorithmforautomaticatmosphericcorrectionstovisibleandnear-IRsatelliteimagery</title>〈secondary—title>InternationalJournalofRemoteSensing〈/secondary-title></titles〉〈periodical>〈full-title>InternationalJournalofRemoteSensing</full—title〉〈/periodical><pages>1357-1381</pages>〈volume>9</volume>〈number〉8〈/number〉<dates>〈year〉1988〈/year〉</dates><isbn〉0143—1161</isbn><urls〉</urls〉</record〉</Cite〉</EndNote〉［29]： (2—6）對于2。1μm通道衛星觀測表觀反射率幾乎不受氣溶膠影響，其值接近地表反射率，因此可以用2.1μm通道的表觀反射率代替地表反射率，根據式(2-6)計算出紅藍通道的地表反射率。再假定合適的氣溶膠模型，就可以計算出氣溶膠光學厚度。然而對于干旱、半干旱以及冬季城市等高發射率地區，用暗像元法來反演氣溶膠光學厚度還存在不少困難,在以上地區由于地表的非均一性使確定地表反射率的精確值十分不易ADDINEN。CITE<EndNote〉〈Cite>〈Author>孫林〈/Author><Year〉2006</Year〉<RecNum〉17〈/RecNum〉〈DisplayText〉<styleface="superscript"〉［30]</style〉〈/DisplayText〉<record><rec—number〉17〈/rec—number〉〈foreign-keys><keyapp=”EN"db—id=”d9ra5erdu5wxzsexzxzxzpasvsz9fwfsvzva">17</key></foreign-keys〉〈ref-typename=”Thesis”>32〈/ref-type><contributors〉〈authors><author>孫林〈/author〉</authors></contributors〉〈titles〉〈title〉城市地區大氣氣溶膠遙感反演研究[D］〈/title>〈/titles>〈dates〉<year〉2006〈/year〉</dates><publisher>北京:中國科學遙感應用研究所</publisher〉〈urls>〈/urls>〈/record></Cite>〈/EndNote>［\o"孫林,2006#17”30］。當地表反射率升高時，氣溶膠的指示作用降低ADDINEN.CITE<EndNote><Cite〉〈Author>Myhre〈/Author〉〈RecNum>18</RecNum>〈DisplayText><styleface=”superscript”>[31]〈/style〉〈/DisplayText><record>〈rec-number>18</rec—number〉〈foreign—keys〉<keyapp=”EN"db-id=”d9ra5erdu5wxzsexzxzxzpasvsz9fwfsvzva">18</key></foreign—keys〉<ref-typename="JournalArticle”〉17</ref—type〉<contributors〉〈authors>〈author〉Myhre,Gunnar</author></authors〉</contributors>〈titles>〈title〉Remotesensingoftroposphericaerosolfromspace〈/title></titles>〈dates〉</dates〉<urls></urls>〈/record>〈/Cite></EndNote>[HYPERLINK\l”_ENREF_31”\o”Myhre，#18”31].一般情況下,當地表反射率較低時，傳感器接收到的輻射值隨著氣溶膠的增多而迅速變大,暗像元法就是利用濃密植被在紅、藍波段的地表反射了和氣溶膠的這種關系來反演光學厚度；隨著地表反射率的不斷增大，接收到的輻射值隨氣溶膠的增多而增大速度減緩,當地表反射率增大到某一程度時，輻射值將不隨氣溶膠的增多而增大，甚至會出現降低的趨勢。為了使暗像元方法的應用更為廣泛,2002年Kaufman等通過大量的數據驗證,對以前的方法進行了擴展：對于星下點,暗像元法適用于中紅外通道表觀反射率小于0。4的區域；對于非星下點，需要考慮太陽和衛星的幾何參數，適用范圍可以擴展到中紅外通道表觀反射率小于的地區（其中為衛星天頂角的余弦值,為太陽天頂角的余弦值）,紅藍通道的地表反射率依然遵循式（2—6)的函數關系。2。2。2擴展的暗像元法（V5。2算法）擴展后的暗像元法是由Levy和Remer等人提出的稱為V5.2的氣溶膠反演算法ADDINEN.CITE〈EndNote〉<Cite>〈Author>Levy</Author><Year>2006</Year><RecNum>19</RecNum><DisplayText><styleface="superscript”〉［32;33]</style〉〈/DisplayText〉〈record><rec—number〉19</rec-number>〈foreign—keys〉<keyapp=”EN"db—id=”d9ra5erdu5wxzsexzxzxzpasvsz9fwfsvzva">19〈/key〉</foreign—keys>〈ref—typename=”JournalArticle”〉17</ref—type><contributors><authors>〈author〉Levy，RobertC〈/author>〈author〉Remer,LorraineA〈/author><author>Mattoo，Shana</author〉<author〉Vermote，EricF〈/author〉<author>Kaufman，YoramJ</author〉</authors〉</contributors〉<titles〉〈title〉AnewalgorithmforretrievingaerosolpropertiesoverlandfromMODISspectralreflectance〈/title>〈/titles〉〈dates〉<year>2006</year〉</dates〉〈urls></urls>〈/record〉</Cite><Cite><Author>Remer</Author〉〈Year>2005</Year〉<RecNum〉20</RecNum〉<record〉〈rec-number>20</rec—number〉<foreign—keys〉<keyapp="EN"db—id="d9ra5erdu5wxzsexzxzxzpasvsz9fwfsvzva”〉20</key〉</foreign—keys〉〈ref-typename="JournalArticle"〉17〈/ref-type><contributors〉<authors〉<author>Remer,LorraineA〈/author><author〉Kaufman，YJ〈/author〉<author>Tanré,D</author>〈author>Mattoo，S</author>〈author>Chu,DA</author><author〉Martins，JVanderlei</author><author〉Li,R-R</author〉<author>Ichoku，C</author〉〈author>Levy,RC</author〉〈author〉Kleidman，RG</author>〈/authors>〈/contributors><titles〉<title〉TheMODISaerosolalgorithm,products,andvalidation〈/title〉〈secondary-title>Journaloftheatmosphericsciences</secondary-title></titles〉<periodical〉<full—title〉Journaloftheatmosphericsciences</full-title></periodical><pages>947—973</pages><volume>62〈/volume〉〈number>4〈/number〉〈dates〉〈year〉2005〈/year〉〈/dates〉<isbn>1520—0469〈/isbn>〈urls>〈/urls〉〈/record〉</Cite〉</EndNote〉［Levy，2006＃19”32;HYPERLINK\l”_ENREF_33"\o"Remer，2005#20”33］。與原來的算法相比，它主要有兩方面的改進：首先提出VIS/SWIR（可見光和中紅外通道的反射率比值）不再是一個常量，而是一個函數關系；其次考慮了NDVI（植被指數）對于地表反射率的影響，紅藍通道和中紅外通道的地表反射率關系如式（2-7）所示ADDINEN。CITE<EndNote>〈Cite〉〈Author〉陳輝〈/Author>〈Year〉2014</Year><RecNum〉70</RecNum><DisplayText><styleface=”superscript">[34]〈/style〉〈/DisplayText><record〉〈rec—number〉70〈/rec-number><foreign-keys〉〈keyapp="EN”db—id="d9ra5erdu5wxzsexzxzxzpasvsz9fwfsvzva">70</key〉〈/foreign-keys>〈ref—typename=”JournalArticle”〉17〈/ref—type><contributors〉〈authors><author〉陳輝</author〉<author>厲青〈/author〉〈author>王中挺</author〉<author〉毛慧琴</author><author〉周春艷〈/author><author>張麗娟〈/author〉〈author>晁雪林</author>〈/authors>〈/contributors〉<titles〉<title>利用MODIS資料監測京津冀地區近地面PM2。5方法研究〈/title〉〈secondary—title>氣象與環境學報</secondary—title></titles><periodical〉〈full—title>氣象與環境學報</full—title〉</periodical>〈pages〉27-37〈/pages〉<volume〉30</volume〉<dates><year>2014</year〉〈/dates><urls>〈/urls></record>〈/Cite〉</EndNote>［HYPERLINK\l”_ENREF_34"\o"陳輝，2014#70”34］： (2—7)該方法中的VIS/SWIR的變化跟不但跟地表植被指數有關，根據Remer和Gatebe等的研究表明它還與太陽天頂角、傳感器方位角、散射角有關，尤以散射角的影響最大ADDINEN.CITE<EndNote〉〈Cite>〈Author〉Remer〈/Author〉<Year〉2006〈/Year〉〈RecNum〉22</RecNum><DisplayText〉〈styleface="superscript">［35;36］</style〉〈/DisplayText><record><rec-number>22〈/rec-number>〈foreign-keys><keyapp="EN"db—id=”d9ra5erdu5wxzsexzxzxzpasvsz9fwfsvzva"〉22</key></foreign—keys><ref-typename="JournalArticle"〉17〈/ref-type〉〈contributors〉〈authors><author〉Remer，LorraineA</author〉〈author>Tanre,Didier</author>〈author〉Kaufman,YoramJ〈/author>〈author>Levy，R</author><author〉Mattoo，S〈/author〉</authors>〈/contributors>〈titles><title〉AlgorithmforremotesensingoftroposphericaerosolfromMODIS：Collection005</title>〈secondary-title>NationalAeronauticsandSpaceAdministration</secondary—title></titles〉〈periodical><full-title>NationalAeronauticsandSpaceAdministration</full-title>〈/periodical>〈dates〉〈year〉2006〈/year>〈/dates〉<urls〉</urls></record></Cite><Cite>〈Author>Gatebe</Author>〈Year>2001</Year〉<RecNum>21</RecNum〉<record>〈rec-number>21〈/rec—number〉〈foreign—keys〉<keyapp="EN"db—id="d9ra5erdu5wxzsexzxzxzpasvsz9fwfsvzva”〉21〈/key〉〈/foreign-keys>〈ref-typename=”JournalArticle”〉17</ref—type><contributors><authors>〈author>Gatebe,CharlesK</author><author〉King,MichaelD〈/author><author〉Tsay,Si-Chee</author><author〉Ji，Q〈/author>〈author>Arnold,GThomas</author><author〉Li,JasonY〈/author></authors〉〈/contributors〉<titles>〈title>Sensitivityofoff—nadirzenithanglestocorrelationbetweenvisibleandnear-infraredreflectanceforuseinremotesensingofaerosoloverland〈/title〉<secondary—title〉GeoscienceandRemoteSensing,IEEETransactionson</secondary-title〉〈/titles〉〈periodical><full-title〉GeoscienceandRemoteSensing,IEEETransactionson〈/full-title>〈/periodical>〈pages>805-819</pages〉<volume>39〈/volume〉<number〉4</number><dates><year〉2001〈/year〉〈/dates><isbn>0196-2892</isbn〉〈urls></urls〉</record>〈/Cite〉〈/EndNote〉[Remer,2006＃22”35;HYPERLINK\l”_ENREF_36”\o”Gatebe，2001＃21”36］。它可以表示為: （2-8)其中表示觀測天頂角，表示太陽天頂角,表示太陽方位角和衛星方位角的相對方位角。根據式（2—8）可將式（2—7）擴展為： （2-9）其中 (2-10)可表示為： (2-11)其中，和分別表示MODIS第5波段和第7波段接收到的輻射值，當大于0.6時，表示該地區的植被狀況較好；當小于0。2時，表示該地區植被稀疏ADDINEN。CITE<EndNote>〈Cite〉<Author>Miura〈/Author〉<Year〉1998〈/Year〉〈RecNum>23〈/RecNum><DisplayText〉<styleface="superscript”〉［37］〈/style></DisplayText〉〈record〉〈rec-number〉23〈/rec-number〉〈foreign-keys><keyapp="EN”db-id=”d9ra5erdu5wxzsexzxzxzpasvsz9fwfsvzva”〉23</key></foreign—keys〉<ref-typename=”JournalArticle”>17〈/ref—type〉<contributors〉〈authors〉〈author>Miura,T〈/author>〈author>Huete,AR〈/author〉<author〉Leeuwen，WJD</author〉〈author>Didan,K</author〉</authors〉</contributors>〈titles〉〈title〉Vegetationdetectionthroughsmoke‐filledAVIRISimages:AnassessmentusingMODISbandpasses</title><secondary-title>JournalofGeophysicalResearch：Atmospheres（1984–2012)〈/secondary-title〉</titles〉〈periodical>〈full—title〉JournalofGeophysicalResearch:Atmospheres(1984–2012）〈/full-title〉〈/periodical>〈pages>32001-32011</pages>〈volume>103〈/volume>〈number〉D24〈/number>〈dates>〈year〉1998</year〉</dates〉<isbn>2156-2202〈/isbn〉<urls〉〈/urls〉〈/record〉〈/Cite></EndNote>[HYPERLINK\l”_ENREF_37”\o"Miura,1998＃23”37］.當時,；當時，；當時，其中和為統計方程的經驗系數,為偏移量，為截距.將（2—10）代入（2—9）可得出：植被指數小于0。25的情況： （2—12)植被指數大于0。75的情況: （2-13)植被指數介于0.25和0.75之間的情況: (2-14)2.2。3結構函數法對于旱季和中高緯度地區的冬季,植被覆蓋少，地物反射率高，此時應用暗目標法會造成一定的誤差，因此,針對陸地亮地表的情況，發展了結構函數法來反演氣溶膠光學厚度。結構函數法也稱為對比法，是早期用來研究陸地污染氣溶膠采用的衛星遙感算法。它跟暗像元法一樣采用的是紅、藍通道數據。對比法需要假定在同一地區同一時間段內地表反射率不變ADDINEN。CITE〈EndNote〉<Cite〉〈Author>VanDonkelaar</Author〉<Year>2006〈/Year〉<RecNum>68</RecNum〉〈DisplayText>〈styleface="superscript">[38］</style〉〈/DisplayText〉<record〉〈rec-number>68〈/rec—number><foreign-keys>〈keyapp=”EN”db-id="d9ra5erdu5wxzsexzxzxzpasvsz9fwfsvzva"〉68</key〉</foreign—keys><ref—typename="JournalArticle">17</ref—type〉<contributors>〈authors>〈author〉VanDonkelaar,Aaron</author〉<author〉Martin，RandallV〈/author><author>Park，RokjinJ</author></authors></contributors>〈titles〉〈title>Estimatingground‐levelPM2。5usingaerosolopticaldepthdeterminedfromsatelliteremotesensing</title><secondary-title>JournalofGeophysicalResearch：Atmospheres（1984–2012）〈/secondary-title>〈/titles>〈periodical〉<full-title>JournalofGeophysicalResearch：Atmospheres(1984–2012)〈/full—title></periodical><volume〉111</volume>〈number>D21</number>〈dates〉〈year>2006</year></dates>〈isbn>2156—2202</isbn〉<urls〉〈/urls〉〈/record>〈/Cite〉〈/EndNote>［\o”VanDonkelaar，2006＃68"38］。然后找出污染極小或無污染的一天作為“清潔日”，以它的氣溶膠數據作為參考反演“污染日”的大氣氣溶膠光學厚度。Tanré和Holben在采用對比法進行氣溶膠反演的時候，假定在同一衛星觀測時刻,對于兩個相鄰的像元大氣是均一的，并在反演的過程中引入了結構函數的概念,使得地表反射率的確定變得容易ADDINEN。CITE<EndNote〉<Cite〉<Author>Tanré〈/Author〉〈Year〉1988〈/Year><RecNum〉24</RecNum><DisplayText〉〈styleface=”superscript">［39；40]〈/style></DisplayText〉〈record><rec—number>24</rec—number〉<foreign—keys〉〈keyapp=”EN"db—id="d9ra5erdu5wxzsexzxzxzpasvsz9fwfsvzva”〉24</key〉〈/foreign-keys〉<ref—typename=”JournalArticle"〉17〈/ref-type><contributors><authors〉<author〉Tanré，D</author><author〉Devaux，C〈/author〉<author>Herman，M</author〉〈author>Santer，R</author〉〈author〉Gac，JY</author>〈/authors〉</contributors><titles>〈title>Radiativepropertiesofdesertaerosolsbyopticalground‐basedmeasurementsatsolarwavelengths</title>〈secondary-title>JournalofGeophysicalResearch：Atmospheres（1984–2012)</secondary—title〉</titles>〈periodical〉<full-title〉JournalofGeophysicalResearch：Atmospheres(1984–2012)〈/full—title〉〈/periodical>〈pages〉14223-14231〈/pages>〈volume〉93</volume〉〈number>D11〈/number>〈dates><year〉1988〈/year>〈/dates〉<isbn〉2156—2202</isbn><urls〉</urls></record〉</Cite><Cite〉<Author>Holben</Author><Year>1992</Year〉〈RecNum〉25</RecNum〉〈record〉<rec-number>25</rec—number><foreign-keys〉〈keyapp=”EN"db-id="d9ra5erdu5wxzsexzxzxzpasvsz9fwfsvzva”〉25〈/key></foreign-keys〉<ref-typename="JournalArticle">17</ref—type><contributors〉<authors〉<author〉Holben，BRENTN〈/author〉〈author〉Vermote，Eric〈/author〉〈author>Kaufman,YoramJ</author〉<author>Tanre,DIDIERD</author〉〈author〉Kalb,Virginia</author〉〈/authors></contributors><titles〉〈title〉AerosolretrievaloverlandfromAVHRRdata—applicationforatmosphericcorrection〈/title>〈secondary—title〉GeoscienceandRemoteSensing,IEEETransactionson</secondary-title〉〈/titles〉<periodical><full-title〉GeoscienceandRemoteSensing,IEEETransactionson〈/full—title>〈/periodical>〈pages〉212-222</pages>〈volume〉30〈/volume〉〈number〉2</number>〈dates><year>1992〈/year></dates><isbn〉0196—2892〈/isbn><urls〉</urls〉</record>〈/Cite〉〈/EndNote〉［\o”Tanré,1988＃24”39；\o"Holben，1992＃25"40]。該算法主要利用的是表觀反射率的地表貢獻項來反演氣溶膠光學厚度。在暗像元方法不適用的地區，結構函數法為氣溶膠光學厚度的反演提供了一條新的途徑。在反演過程中，需要通過一段時間內衛星觀測數據的分析，選定其中無污染(氣溶膠光學厚度極小）的一天作為“清潔日”，然后通過地面觀測或者其他途徑確定這一天的氣溶膠光學厚度值，作為背景的氣溶膠信息。假定地表目標無變化，通過透射函數的變化就能獲取其它“污染日"的氣溶膠光學厚度。由于總透射函數對于相函數細節不敏感，結構函數法對散射相函數有較大的獨立性,獲取氣溶膠光學厚度主要根據單次散射反照率和不對稱因子。由式（2—3)得出相鄰兩點的表觀反射率差值為：（2-15)地表結構函數為ADDINEN。CITE〈EndNote>〈Cite>〈Author>Holben</Author><Year>1992</Year〉<RecNum>25〈/RecNum>〈DisplayText〉〈styleface=”superscript”〉［40]</style〉</DisplayText><record〉<rec-number>25〈/rec—number><foreign-keys〉<keyapp="EN"db-id=”d9ra5erdu5wxzsexzxzxzpasvsz9fwfsvzva"〉25</key></foreign—keys><ref—typename=”JournalArticle"〉17</ref-type>〈contributors〉〈authors〉<author〉Holben，BRENTN〈/author〉<author〉Vermote,Eric〈/author>〈author>Kaufman,YoramJ〈/author>〈author>Tanre,DIDIERD</author〉<author〉Kalb,Virginia</author>〈/authors>〈/contributors〉<titles〉<title>AerosolretrievaloverlandfromAVHRRdata-applicationforatmosphericcorrection〈/title〉〈secondary-title〉GeoscienceandRemoteSensing，IEEETransactionson〈/secondary—title〉〈/titles>〈periodical〉〈full-title〉GeoscienceandRemoteSensing，IEEETransactionson</full—title></periodical〉〈pages>212-222〈/pages〉〈volume>30</volume><number〉2</number><dates><year〉1992</year〉〈/dates><isbn〉0196—2892〈/isbn><urls〉</urls></record>〈/Cite〉</EndNote〉[Holben,1992＃25"40］：（2—16)改進后的地表結構函數為ADDINEN。CITE<EndNote〉〈Cite>〈Author>Liu〈/Author〉<Year>2002</Year><RecNum〉26</RecNum〉<DisplayText><styleface="superscript">[41］〈/style>〈/DisplayText>〈record〉<rec-number>26〈/rec—number〉〈foreign—keys><keyapp="EN"db—id="d9ra5erdu5wxzsexzxzxzpasvsz9fwfsvzva"〉26〈/key></foreign-keys〉<ref-typename=”JournalArticle"〉17</ref-type>〈contributors〉〈authors><author〉Liu,Gin-Rong〈/author〉〈author>Chen,AJ〈/author〉<author>Lin,Tang-Huang</author><author〉Kuo，Tsung-Hua〈/author></authors></contributors〉<titles><title〉ApplyingSPOTdatatoestimatetheaerosolopticaldepthandairquality〈/title><secondary-title〉EnvironmentalModelling&Software</secondary-title〉</titles〉〈periodical>〈full-title〉EnvironmentalModelling&Software</full-title></periodical>〈pages〉3—9</pages><volume>17〈/volume〉〈number>1〈/number〉<dates><year〉2002</year〉〈/dates〉<isbn>1364—8152〈/isbn〉<urls></urls>〈/record〉</Cite>〈/EndNote〉［\o"Liu，2002＃26”41]:（2-17）在衛星高度上的結構函數為： （2-18)假定“清潔日”t1和“污染日"t2地表特征保持不變,則=，觀測結構函數關系根據式（2-12)得： （2-19)由上式可得在已知“清潔日"的氣溶膠光學厚度的情況下，“污染日"的氣溶膠光學厚度就可以由衛星觀測值獲取。2.2.4雙星協同反演算法近年來隨著衛星遙感技術的不斷發展，對地觀測衛星攜帶的傳感器種類不斷增多，這對于不同平臺之間的結合研究起到了推動作用.為了解決氣溶膠光學厚度反演中未知參數過多導致氣溶膠光學厚度信息難以提取的問題，唐家奎等提出了基于Terra和Aqua雙星的MODIS遙感數據協同反演算法ADDINEN。CITE<EndNote><Cite>〈Author〉唐家奎</Author><Year〉2005〈/Year〉<RecNum〉27</RecNum>〈DisplayText〉〈styleface=”superscript”>［17］〈/style>〈/DisplayText><record〉〈rec-number〉27</rec-number><foreign-keys〉<keyapp="EN”db—id=”d9ra5erdu5wxzsexzxzxzpasvsz9fwfsvzva">27</key〉</foreign-keys>〈ref-typename="JournalArticle"〉17〈/ref—type〉〈contributors〉<authors><author〉唐家奎</author>〈author>薛勇</author〉<author〉虞統</author〉〈author〉關燕寧</author>〈author>蔡國印〈/author〉〈author>胡引翠</author></authors></contributors>〈titles〉<title>MODIS陸地氣溶膠遙感反演——利用TERRA和AQUA雙星MODIS數據協同反演算法</title><secondary—title>中國科學：D輯</secondary-title〉〈/titles〉〈periodical><full—title>中國科學:D輯</full-title></periodical〉<pages>474-481〈/pages〉〈volume>35</volume〉〈number〉5〈/number>〈dates>〈year〉2005</year〉〈/dates〉〈urls>〈/urls〉</record〉〈/Cite〉〈/EndNote>[HYPERLINK\l”_ENREF_17”\o"唐家奎，2005＃27”17］。該算法具有以下幾種優點：(1）不需要事先假設氣溶膠的類型等參數。(2)不需要假設或利用其它統計資料預先估計地表反射率，雙星協同算法是將真實的表觀反射率作為反演氣溶膠光學厚度的變量之一與其同時反演。（3)不收地表反射類型的影響,可應用高反射率的陸地氣溶膠反演.(4）可以同時獲取兩次過境時間的氣溶膠信息，有利于分析氣溶膠的動態變化規律ADDINEN。CITE〈EndNote><Cite><Author〉唐家奎</Author>〈Year>2005〈/Year><RecNum〉27</RecNum>〈DisplayText〉<styleface="superscript">[17]</style〉〈/DisplayText><record〉〈rec—number〉27</rec—number>〈foreign-keys><keyapp=”EN"db-id="d9ra5erdu5wxzsexzxzxzpasvsz9fwfsvzva"〉27</key〉</foreign-keys>〈ref-typename="JournalArticle"〉17〈/ref-type〉〈contributors><authors>〈author>唐家奎〈/author><author〉薛勇</author〉〈author>虞統〈/author〉<author>關燕寧</author〉〈author>蔡國印</author〉<author〉胡引翠</author〉</authors〉</contributors>〈titles><title>MODIS陸地氣溶膠遙感反演-—利用TERRA和AQUA雙星MODIS數據協同反演算法</title>〈secondary—title>中國科學:D輯〈/secondary-title〉</titles><periodical〉<full-title〉中國科學:D輯〈/full-title〉〈/periodical>〈pages>474—481〈/pages><volume〉35〈/volume><number>5</number〉〈dates><year〉2005</year></dates><urls〉</urls〉〈/record〉〈/Cite〉</EndNote>[17]。基本原理如下： 在整個大氣層范圍內對微元體積大氣的輻射性質進行積分稱為地球—大氣系統的輻射傳輸模型.根據以前學者的研究分析ADDINEN。CITE〈EndNote〉〈Cite><Author〉Xue</Author>〈Year〉1995</Year〉<RecNum〉55</RecNum〉〈DisplayText><styleface=”superscript">[42]〈/style〉〈/DisplayText〉〈record〉〈rec-number>55〈/rec—number〉〈foreign—keys〉<keyapp="EN”db—id=”d9ra5erdu5wxzsexzxzxzpasvsz9fwfsvzva"〉55</key>〈/foreign-keys〉<ref—typename=”JournalArticle”〉17〈/ref-type〉<contributors><authors〉<author>Xue，Yong〈/author>〈author>Cracknell，AP</author></authors>〈/contributors><titles〉<title〉Operationalbi—angleapproachtoretrievetheEarthsurfacealbedofromAVHRRdatainthevisibleband〈/title><secondary-title〉RemoteSensing〈/secondary-title></titles〉〈periodical>〈full—title>RemoteSensing</full—title>〈/periodical〉<pages〉417—429</pages><volume>16〈/volume><number>3</number〉〈dates〉<year〉1995〈/year></dates〉〈isbn〉0143-1161</isbn〉〈urls〉〈/urls>〈/record></Cite〉</EndNote>[