气溶胶反演
气溶胶反演
目的
反演气溶胶厚度（Aerosol Optical Depth，AOD），表征大气污染时空格局特征
意义
气溶胶(aerosol)是固体或液体微粒均匀地悬浮于气体介质中形成的分散体系。由于其中的微粒比气态分子大而比粗尘颗粒小，因而它们不像气态分子那样服从气体分子运动规律，但也不会像粗尘颗粒那样受地心引力作用而沉降，使整个体系具有胶体性质，故称为气溶胶。气溶胶是大气污染和气候变化的重要因素。此外，当气溶胶的浓度达到足够高时，将对人类健康造成威胁，尤其是对哮喘病人和其他有呼吸性疾病的人群。空气中的气溶胶还能传播细菌和病毒，这可能会导致一些地区疾病的流行和暴发。
气溶胶光学厚度(AOD)是气溶胶的光学属性之一，表征光在单位截面面积垂直气柱上的透过率，也称为大气浑浊度。AOD是一个无量纲的正值，该值越大，光的大气透过率越低。由于人类生活和生产活动产生的大气污染物可以生成人为气溶胶，因此AOD在一定程度上可反映大气污染状况。
对大气污染时空格局特征的大面积监测。MODIS-L1B是MODIS系列2级数据产品中的一种，产品编号为MOD02/MYD02。该数据产品已经过仪器定标，尚未进行大气校正；包含地理坐标，但是地理坐标与科学数据没有连接，当直接显示时，数据边缘会存在bow-tie效应(又名蝴蝶结效应)。因此，当对该数据产品进行相应处理后，即可完成AOD遥感反演，实现对大气污染时空格局特征的动态监测。
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算对“全球变暖”：帮助科学家判断气溶胶（比如雾霾和黑碳）到底是在给地球降温还是升温，减少气候预测的误差。
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看清“空气污染”：把看不见的PM2.5变成一张张污染地图，告诉我们哪里空气差、污染源在哪，以及出门要不要戴口罩。
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校正“卫星照片”：就像PS去掉照片里的雾气，让卫星拍下的地面真实情况（农田、森林、城市）变得清晰准确。
数据
MODIS-L1B（MOD02）
步骤
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数据预处理（辐射定标、几何校正）
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选择算法：
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暗目标（像元）法：适用于浓密植被区，利用浓密植被区蓝红波段反射率低，那么地表反射即为气溶胶浓度
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深蓝算法：适用于城市、干旱区，利用深蓝波段，地表反射代表气溶胶浓度
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云检测
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气溶胶反演
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后处理操作
打开数据
发射率数据、反射率数据处理
- 发射率数据几何校正，输出GCP，坐标选择WGS84
输出GCP
结果如图
- 反射率数据几何校正（步骤相同）
结果如图
反射率、发射率合成（波段组合）与裁剪
- 波段合成（两张单波段图像合成一张双波段图像，注意反射率在发射率上面，选择研究区矢量裁剪）
结果如图
角度数据处理
- 角度数据集几何校正（HDF4格式打开头文件，依次加入卫星天顶角、卫星方位角、太阳天顶角和太阳方位角）
MODIS数据的角度数据集的行列号和科学数据集的行列号不同，所以要使用校正发射率的GCP控制点校正角度数据集，在几何校正前，要对角度数据集进行波段合成和重采样。角度数据集包括卫星天顶角、卫星方位角、太阳天顶角和太阳方位角等数据集。
- 对角度数据进行重采样
先查看角度数据集的合成结果与发射率数据集的行列数。view metadata，然后重采样
- 最后进行角度数据集几何校正
利用反射率或者发射率几何校正时的GCP，校正角度数据集，注意更改几何校正方法（Triangulation）和重采样方法
- 角度数据波段运输
HDF文件中的角度数据值为实际值的100倍，所以在气溶胶反演之前要把角度好吃数据乘0.01，利用波段计算器，点Map Variable to Input File可以选择一个图像所有波段，同时选择研究区裁剪
云检测
对反射率和发射率数据合成文件进行去云处理。
气溶胶反演
气溶胶反演原理是利用暗像元法反演地表真实反射率，并使用查找表进行气溶胶浓度查找，查找表是3-9月MODIS数据通用的
- 结果如图
- 可视化
