【摘要】：大氣氣溶膠是大氣中懸浮的固體或液體與氣體載體組成的多相體系,通過對(duì)太陽輻射和地面輻射的吸收和散射作用對(duì)大氣輻射傳輸產(chǎn)生影響,在地球大氣輻射收支平衡和全球氣候變化中產(chǎn)生重要作用,同時(shí)大氣氣溶膠各項(xiàng)參數(shù)也反映大氣環(huán)境狀況。盡管地面監(jiān)測(cè)站點(diǎn)可以對(duì)氣溶膠濃度進(jìn)行監(jiān)測(cè),但是地面站點(diǎn)分布不均、數(shù)量不多,在全方位監(jiān)測(cè)氣溶膠的時(shí)空變異方面具有很大局限性,而MODIS在監(jiān)測(cè)氣溶膠這方面具有明顯優(yōu)勢(shì)。氣溶膠光學(xué)厚度(AOD)是氣溶膠最基本的光學(xué)特征之一,一般指整層氣溶膠的消光系數(shù)在垂直方向上的積分,是描述氣溶膠對(duì)光的削弱作用的光學(xué)物理量。AOD是確定氣溶膠氣候效應(yīng)的重要影響因子,在氣溶膠的變化特征和區(qū)域大氣環(huán)境監(jiān)測(cè)方面應(yīng)用廣泛。由于算法的局限性、季節(jié)變化或氣象條件較差等因素,無法獲取所需的遙感圖像或者獲取的圖像質(zhì)量較差,造成AOD在時(shí)空序列上大面積缺值,導(dǎo)致在使用AOD做區(qū)域研究時(shí),不能保證數(shù)據(jù)的連續(xù)性,降低研究數(shù)據(jù)的精度和實(shí)用性。AOD和水平氣象能見度(V)是衡量氣溶膠濃度的兩個(gè)主要參數(shù)。氣溶膠標(biāo)高(H)是反映大氣邊界層氣溶膠特征厚度的虛擬物理量。本文首先對(duì)AOD進(jìn)行時(shí)間序列上插值:選用2009-2013年京津冀地區(qū)89個(gè)氣象站點(diǎn)所在的MODIS大氣二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品數(shù)據(jù)MOD04大氣氣溶膠光學(xué)厚度AOD日數(shù)據(jù)和水平氣象能見度日數(shù)據(jù),以ARCGIS和ENVI為圖像處理平臺(tái),基于Peterson模型將MODIS AOD反演值與V做計(jì)算,得到站點(diǎn)的365個(gè)多年H日均值,對(duì)所有站點(diǎn)多年H日均值和區(qū)域多年H均值進(jìn)行高斯擬合,發(fā)現(xiàn)H多年平均日值符合高斯正態(tài)分布,從而建立了單站點(diǎn)H擬合函數(shù)和區(qū)域H擬合函數(shù),利用H與V計(jì)算AOD預(yù)測(cè)值,并且證明MODIS AOD預(yù)測(cè)值具有實(shí)用性,即選用2014年水平氣象能見度和隨機(jī)選取的7個(gè)站點(diǎn),利用上述建立的擬合函數(shù)預(yù)測(cè)2014年H日值和AOD日值,對(duì)預(yù)測(cè)AOD與MODIS AOD反演值進(jìn)行誤差分析,均方根誤差和平均相對(duì)誤差在范圍內(nèi)。然后對(duì)AOD進(jìn)行空間序列上插值,利用4種GIS基本插值方法分別進(jìn)行兩類插值驗(yàn)證:第一類是沒有增加模擬站點(diǎn),利用圖像原有的站點(diǎn)MODIS AOD反演值進(jìn)行插值模型的誤差分析;第二類是增加擬合站點(diǎn),將擬合AOD作為有效數(shù)據(jù)與MODIS AOD反演值同時(shí)作為插值模型驗(yàn)證數(shù)據(jù),并且通過誤差分析,分別評(píng)價(jià)四種基本插值方法的精度。選取具有數(shù)據(jù)代表性的207、209兩天的數(shù)據(jù)進(jìn)行插值分析,探討在反演值有效個(gè)數(shù)不同時(shí)不同插值方法的精度不同,并依此對(duì)2009-2014年10月份氣象站點(diǎn)所在柵格的有效個(gè)數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì),制定插值方法選擇的分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。最后采取上述精度較高的AOD時(shí)空插值方法,針對(duì)2009-2014年10月份AOD反演遙感影像大量缺值的問題,對(duì)AOD日值進(jìn)行全面插值并計(jì)算AOD月均值,可獲得年際間AOD的變化圖像,也依據(jù)獲得的完整圖像分析近年來大氣環(huán)境發(fā)生的變化。 【關(guān)鍵詞】：AOD Peterson模型 高斯擬合 H 水平能見度 【學(xué)位授予單位】：河北師范大學(xué)【學(xué)位級(jí)別】：碩士【學(xué)位授予年份】：2016【分類號(hào)】：X513;X87【目錄】： 摘要4-6Abstract6-101 緒論10-17 1.1 選題背景和意義10-11 1.2 研究綜述11-14 1.2.1 國外研究進(jìn)展11-13 1.2.2 國內(nèi)研究進(jìn)展13-14 1.3 研究方法與技術(shù)路線14-17 1.3.1 研究方法14-15 1.3.2 相關(guān)數(shù)據(jù)處理軟件15-16 1.3.3 總體技術(shù)16-172 研究區(qū)概況17-20 2.1 自然地理環(huán)境概述17-18 2.1.1 氣候、水文和植被狀況17-18 2.1.2 地質(zhì)地貌條件18 2.2 社會(huì)經(jīng)濟(jì)條件概況18-20 2.2.1 北京市18-19 2.2.2 天津市19 2.2.3 河北省19-203 數(shù)據(jù)源與數(shù)據(jù)處理20-30 3.1 數(shù)據(jù)來源20-25 3.1.1 氣象數(shù)據(jù)20 3.1.2 MODIS20-22 3.1.3 MODIS數(shù)據(jù)產(chǎn)品22-25 3.1.4 氣溶膠光學(xué)厚度AOD25 3.2 MODIS AOD數(shù)據(jù)預(yù)處理25-30 3.2.1 數(shù)據(jù)下載25-26 3.2.2 幾何校正26 3.2.3 數(shù)據(jù)的拼接與裁切26-28 3.2.4 波段計(jì)算28-29 3.2.5 提取對(duì)應(yīng)89個(gè)站點(diǎn)AOD29-30 3.3 水平能見度V數(shù)據(jù)預(yù)處理304 數(shù)據(jù)計(jì)算與分析30-52 4.1 AOD時(shí)間序列插值及精度驗(yàn)證30-38 4.1.1 AOD時(shí)間序列插值-理論基礎(chǔ)30-32 4.1.2 AOD時(shí)間序列插值-數(shù)據(jù)計(jì)算32-37 4.1.3 對(duì)預(yù)測(cè)AOD日數(shù)據(jù)精度驗(yàn)證37-38 4.2 AOD空間序列上插值方法選擇及精度驗(yàn)證38-40 4.2.1 空間插值方法選擇38-39 4.2.2 空間插值精度驗(yàn)證39-40 4.3 對(duì) 207、209進(jìn)行時(shí)空插值分析40-47 4.3.1 207、209時(shí)空插值誤差分析40-44 4.3.2 插值方法選擇的標(biāo)準(zhǔn)及誤差分析44-47 4.4 對(duì) 2009-2014年10月份AOD時(shí)空插值分析47-525 結(jié)論與討論52-54 5.1 結(jié)論52-53 5.2 創(chuàng)新點(diǎn)53 5.3 討論53-54參考文獻(xiàn)54-58致謝58 ，

本文編號(hào)：250833