气溶胶遥感定量反演研究与应用PDF电子书下载

第1章 气溶胶及其遥感监测 1

1．1 引言 1

1．1．1 对气候的影响 1

1．1．2 对环境的影响 1

1．1．3 对遥感定量化的影响 2

1．2 气溶胶来源与类型 2

1．2．1 大气层热力结构 2

1．2．2 平流层气溶胶 4

1．2．3 对流层气溶胶 4

1．2．4 气溶胶类型 5

1．3 气溶胶的物理性质 6

1．3．1 气溶胶的粒径 6

1．3．2 气溶胶粒径子谱 7

1．3．3 气溶胶粒子尺度描述 9

1．3．4 气溶胶粒子三模态分布 10

1．3．5 复折射指数 11

1．4 气溶胶光学性质 11

1．5 气溶胶遥感探测 12

1．5．1 气溶胶科学与遥感 12

1．5．2 气溶胶探测的相关卫星与载荷 13

1．5．3 卫星遥感探测气溶胶的反演方法 14

1．5．4 地基遥感监测 16

第2章 气溶胶散射基本特性 18

2．1 引言 18

2．2 单粒子几何描述及其散射特性 18

2．2．1 单粒子散射 18

2．2．2 单粒子散射的几何描述 19

2．2．3 单粒子散射的相关特性 20

2．3 偏振光的表征与Stokes参数 21

2．3．1 简谐波与椭圆偏振 21

2．3．2 Stokes参数 22

2．3．3 Stokes参数的测量与计算 23

2．4 球形粒子Mie散射 23

2．4．1 散射相矩阵 23

2．4．2 球形Mie散射 25

2．5 分子散射 26

2．6 粒子群散射特性 28

2．7 非球形粒子散射 29

2．8 非球形冰晶散射 30

2．8．1 几何反射与折射 30

2．8．2 冰晶散射特性的蒙特卡罗模拟 31

第3章 大气辐射传输基本理论 33

3．1 引言 33

3．2 辐射传输方程 33

3．2．1 传输方程 33

3．2．2 比尔-布格-朗伯定律 34

3．2．3 平面平行大气的传输方程 34

3．2．4 矢量辐射传输方程 35

3．3 辐射传输方程求解中的基本算法一 36

3．3．1 辐射传输方程的Fourier变换 36

3．3．2 散射相矩阵的Legendre展开 38

3．3．3 高斯型求积公式 40

3．4 前向散射的快速算法 41

3．4．1 δ-M方法 42

3．4．2 δ-fit方法 43

3．5 大气辐射传输的基本解法简介 44

3．5．1 连续阶散射近似与SOS 44

3．5．2 倍加累加法与RT3 47

3．5．3 其他方法 52

第4章 地基太阳光度计反演气溶胶 53

4．1 引言 53

4．2 观测仪器 53

4．3 仪器定标 54

4．3．1 无水汽影响通道定标 54

4．3．2 水汽通道（936nm）定标 54

4．3．3 灵山定标试验结果 55

4．4 气溶胶光学厚度反演 56

4．4．1 气溶胶光学厚度反演方法 56

4．4．2 CE318数据处理软件介绍 57

第5章 地基多角度偏振光度计反演气溶胶 59

5．1 引言 59

5．2 Dubovik和King的反演方法 59

5．2．1 前向模型 59

5．2．2 气溶胶光学性质的物理模式 60

5．2．3 多源数据的统计最优化反演 60

5．2．4 最小值求取方法 61

5．3 多角度偏振反演方法 62

5．3．1 气溶胶光学性质反演 62

5．3．2 气溶胶物理性质反演 64

5．3．3 反演实验 66

第6章 地基激光雷达反演气溶胶 70

6．1 引言 70

6．2 微脉冲激光雷达简介 70

6．3 激光雷达数据预处理过程 71

6．4 激光雷达探测气溶胶消光系数 72

6．4．1 Collis斜率法 72

6．4．2 Klett方法 73

6．4．3 Fernald方法 73

6．5 激光雷达探测混合层高度 75

6．6 激光雷达探测气溶胶的退偏振比 76

6．7 观测结果 76

第7章 MODIS数据反演海洋气溶胶 77

7．1 引言 77

7．2 基本原理 77

7．3 数据预处理 79

7．4 反演算法 79

7．5 结果示例 80

第8章 多角度偏振反演海洋气溶胶 81

8．1 引言 81

8．2 POLDER／PARASOL简介 81

8．2．1 POLDER／PARASOL探测器特性 81

8．2．2 PARASOL数据格式 82

8．2．3 PARASOL相关参数 83

8．3 海洋表面偏振模型 84

8．3．1 Cox-Munk粗糙海面的BPDF模型 84

8．3．2 BPDF模型模拟 86

8．4 查找表的参数设置 87

8．5 数据预处理算法 88

8．5．1 大气分子散射 88

8．5．2 波浪的菲涅尔反射 88

8．5．3 海面泡沫反射率 88

8．5．4 离水反射 89

8．6 气溶胶反演过程 89

8．6．1 数据选择 89

8．6．2 云处理 90

8．6．3 太阳耀斑处理 90

8．7 结果与验证 90

第9章 MODIS数据暗目标算法反演陆地气溶胶 92

9．1 引言 92

9．2 基本原理 93

9．3 地表反射噪声去除方法 93

9．3．1 基于地表反射率关系的暗像元算法 93

9．3．2 基于地表反射率模型算法 94

9．4 气溶胶模式 95

9．5 查找表构建 96

9．6 反演插值与海拔高度校正 97

9．7 结果验证 97

9．7．1 反演结果精度的验证 97

9．7．2 全国尺度气溶胶反演结果 99

第10章 高空间分辨率数据反演陆地气溶胶 100

10．1 引言 100

10．2 CCD数据反演气溶胶的思路 101

10．3 CCD相机红光和蓝光波段反射率的测量 102

10．3．1 仪器介绍 102

10．3．2 测量方法 102

10．3．3 CCD相机红光和蓝光波段典型地物光谱数据 102

10．4 适合CCD数据的改进暗像元法 103

10．4．1 暗像元的识别 103

10．4．2 伪暗像元的剔除 103

10．5 CCD数据的气溶胶反演 104

10．5．1 查找表的建立 104

10．5．2 数据预处理 105

10．5．3 气溶胶光学厚度的反演流程 105

10．6 反演结果比对与误差分析 105

10．6．1 气溶胶光学厚度反演结果 105

10．6．2 反演结果的误差分析 106

第11章 结构函数法反演陆地气溶胶 108

11．1 引言 108

11．2 结构函数法反演原理 108

11．2．1 基本原理 108

11．2．2 结构函数法反演思路 109

11．3 结构函数法存在的问题 109

11．4 结构函数模型及其影响因素 110

11．4．1 结构函数模型 110

11．4．2 结构函数值的影响因素 111

11．5 结构函数法反演气溶胶例子 112

第12章 耦合地表反射率算法反演陆地亮目标气溶胶 113

12．1 引言 113

12．2 耦合地表反射率的地气解耦方法 114

12．2．1 地表反射率 114

12．2．2 蓝光波段地表反射率变化分析 114

12．3 北京地区气溶胶模式 116

12．3．1 气溶胶模式的地基观测描述 116

12．3．2 北京地区的气溶胶模式观测结果 117

12．4 耦合地表反射率算法反演结果与验证 118

12．4．1 耦合地表反射率算法的反演过程 118

12．4．2 反演试验与验证 119

12．5 误差分析与结论 120

12．5．1 误差分析 120

12．5．2 耦合地表反射率算法适用性评估 123

第13章 卫星多角度偏振反演陆地气溶胶 124

13．1 引言 124

13．2 偏振探测的基本原理与不同散射处理方法 124

13．2．1 单次散射的大气偏振 124

13．2．2 多次散射的大气偏振 125

13．3 陆地地表偏振模型 125

13．3．1 土壤偏振模型 125

13．3．2 植被偏振模型 125

13．3．3 地表分类数据 127

13．4 气溶胶模式 129

13．4．1 单峰和双峰气溶胶模式比较 129

13．4．2 气溶胶最优模式匹配 130

13．5 气溶胶光学厚度的偏振反演 130

13．5．1 基于矢量辐射传输计算的查找表构建 130

13．5．2 反演步骤 131

13．6 反演结果比较与分析 131

13．6．1 单峰与双峰气溶胶模式反演结果对比 131

13．6．2 大气偏振单次散射和多次散射处理的反演结果 132

13．6．3 单次散射和多次散射之间的误差分析 134

13．7 标量探测光学厚度辅助粒子谱多角度偏振反演 136

13．7．1 光学厚度偏振载荷的标量探测 136

13．7．2 地基粒子谱细粒子比例探测 136

13．7．3 光学厚度的细粒子比例辅助偏振粒子谱反演 137

13．7．4 粒子谱反演结果的地基比较 137

第14章 气溶胶光学厚度高性能反演算法与系统设计 140

14．1 引言 140

14．2 集群环境与系统架构 140

14．2．1 集群环境 140

14．2．2 系统架构 141

14．3 气溶胶光学厚度卫星反演处理流程 143

14．3．1 串行化处理流程 143

14．3．2 并行化处理流程 144

14．3．3 数据切分策略 145

14．4 结果与性能分析 147

14．4．1 并行反演结果 147

14．4．2 不同数据切分策略性能分析 148

14．5 并行环境下查找表构建与性能分析 149

参考文献 152