2019.12——利用高分五號(GF

envi反演?質參數_2019.12——利??分五號（GF-5）反演

?溶膠光學厚度（AOD。。。

DPC數據反演AOD以及COD調研

GF-5主要參數

?分五號衛星是世界?顆實現對??和陸地綜合觀測的全譜段?光譜衛星，也是中國?分專項中?顆重要的科研衛星；這?的?分專項是指

?分辨率對地觀測系統，是國務院發布的《國家中長期科學和技術發展規劃綱要（2006—2020年）》中確定的16個重?專項之?。

2018年5?9?2時28分，?分五號衛星在太原衛星發射中?成功發射，它填補了國產衛星?法有效探測區域??污染?體的空?，可滿?

環境綜合監測等??的迫切需求，是中國實現?光譜分辨率對地觀測能?的重要標志。

衛星?次搭載了??痕量?體差分吸收光譜儀、主要溫室?體探測儀、??多?度偏振探測儀、??環境紅外甚?分辨率探測儀、可見短波

紅外?光譜相機、全譜段光譜成像儀共6臺載荷，可對???溶膠、?氧化硫、?氧化氮、?氧化碳、甲烷、?華、?質、核電?溫排?、

陸地植被、秸稈焚燒、城市熱島等多個環境要素進?監測。未來，?分五號衛星將有效?撐?象業務中溫室?體、痕量?體及污染?體的監

測預警?作。

表1 GF-5衛星載荷參數

可見短波紅外?光譜相機

光譜范圍

0.4-2.5μm，共318個通道

0.76-0.86μm

??環境紅外甚?光譜分辨率探測儀

900-920nm

偏振解析

線偏振，三個?向0°、60°、120°

多?度觀測

經過嚴格的?何校正和配準, DPC 提供的L1 級產品包含歸?化 Stokes ?量 的前三個分量 I，Q和U。

以下是通過DPC數據反演得到的統計數據：

LUT是查找表的簡稱

采?查找表（lookup tables,LUT）?法檢索AOD和AE。LUT是基于局部?溶膠光學特性和地?測量得到的PRD區域的表?偏振反射率來

構建的。采??量輻射傳輸模型計算了多?度、多光譜偏振反射率。在這項研究中，使?RT3?量輻射傳輸模型，在假設?個平?平???

The optical properties of aerosol have been simultaneously retrieved over the Pearl River Delta (PRD), China during

December 2009 from multi-angular, multi-spectral, and polarized airborne data. A new airborne Directional Polarimetric

Camera (DPC) with high spatial resolution (4 m at 4000 l.) is ud to retrieve the aerosol optical properties, which is

an experimental airborne instrument focud on monitoring aerosol particle pollution, dealing with the apportionment of

1. LUT是查找表的簡稱

1. 由于?多數表?類型在如此?的空間分辨率下顯?出顯著的結構，偏振和多光譜測量需要正確的圖像配準。從圖像中選取的已知地標

1. 準確估計地表反射的輻射偏振度是航空遙感?溶膠特性的關鍵，許多實驗研究表明，地表偏振反射率主要是由?射輻射的單次反射引

起的。在此基礎上，建?了不同的地表植被覆蓋和裸露?壤BPDF模型。由于植被覆蓋在珠江三?洲地區占主導地位，我們僅在植被上

1. 下?是另?天的數據。

1. AOD?溶膠光學厚度與AE波長指數如下：

1. 實驗分析結果：

1.4結論及改進?向

這是?篇2011年的?章，對于了解DPC數據反演?溶膠光學厚度與分?光學厚度有很?的幫助。?章?先基于經驗查找表（LUT）相關參

數實現了基于DPC數據的?溶膠光學厚度反演，并通過AOD與AE(波長指數)分析地表反射率（或者說不同地表覆蓋類型）、??部分對?

溶膠光學厚度的影響，并結合太陽光度計的探測結果進?驗證。

2 偏振成像及云偏振特性研究

探測??的應?提供了理論基礎，為實現利?星載偏振傳感器數據對云和?溶膠參數反演?作提供了技術?撐。

5. 由于傳統遙感探測僅僅考慮了光（電磁波）的輻射強度特性和?何特性，忽略光的偏振特性，從?導致丟失了探測?標較多信息,?偏

2. 光的偏振狀態是其攜帶的重要信息。如電磁波假如是線偏振的，那么其?平與垂直分量就具有相同的相位；如果是圓偏振的，那么兩

個分量的相位相差90°?且它們振幅相等，具有固定相位差的條件下是橢圓偏振的，如果兩個分量的相位差是完全隨機的，那么電磁

波是?偏振的[36]。使?數學?法描述光的偏振態主要分為三種，斯托克斯(Stokes)?量法，瓊斯（Jones）?量法和邦加球作圖

法。在這三種偏振光的表??法中，斯托克斯?量法最為常?。使?四個Stokes參數表可以表?光的偏振狀態,它們分別為：

1. 在確定0°參考?向后,任意?個偏振?向上的光強為[37]：

1. 早在20世紀50年代，Chandrakhar就建?了數值計算輻射傳輸?程的框架，但是由于??輻射傳輸?程的復雜性,從數學上很難計

算解析解,所以?般給出邊界條件，然后使?不同的?法來計算數值解。輻射傳輸模型的出現與發展，與計算機系統的計算能?飛速提

3.1引??式

鄭逢勛, 侯偉真, 李正強. ?分五號衛星多?度偏振相機最優化估計反演:?度依賴與后驗誤差分析[J]. 物理學報, 2019, 68(04):192-207.

3.2主要思想

多?度偏振相機 (directional polarimetric camera, DPC) 隨?分五號衛星已經成功發射并持續獲取全球觀測數據. 針對 DPC 在陸地?溶

膠反演領域的應?需求, 本研究基于多參數最優化估計反演框架, 引?信息量和后驗誤差分析?具, 討論了 DPC 觀測信息量對?度的依賴, 給

出了地表和?溶膠參數的后驗誤差, 并分析了后驗誤差的影響因素. 研究表明:

1) 衛星觀測信息量隨觀測?度個數的增加顯著提升, DPC 多?度觀測?單?度觀測的總 DFS(degree of freedom for signal) 平均提?了

5.45;

1. 經過嚴格的?何校正和配準, DPC 提供的L1 級產品包含歸?化 Stokes ?量 [22] 的前三個分量 I, Q 和 U.

2. I 為總的輻射強度, Q 和 U 描述了光相對于主平? (由觀測?向和太陽位置構成的平?) 的偏振狀態. 由于 Q 和 U 與參考平?有關, 對

測量定標的精度要求較?, 因此在實際反演中, 通常采?不含偏振?向信息的偏振輻亮度 Lp 進?反演[23?26], 其定義為:

1. 相應地, 衛星觀測的表觀反射率和表觀偏振反射率可以由下式計算得到:

1. 其中 為太陽天頂?的余弦.

2. 采?線性化的?量輻射傳輸模型UNLVRTM (unified linearized vector radiative transfermodel)[27] 對 DPC 多?度偏振觀測進