[发明专利]一种浑浊水域气溶胶光学厚度与浑浊度的反演算法

权利要求书

1.一种浑浊水域气溶胶光学厚度与浑浊度的反演算法，其特征在于，具体步骤为：

(1)确定研究区域的气溶胶类型；

将气溶胶类型看做沙尘型、水溶性、海洋性和煤烟型四种气溶胶粒子的组合；假设四种气溶胶粒子的体积浓度百分比范围后，让四种粒子在各自区间进行迭代，利用6S辐射传输模型计算出理论表观反射率，将研究区域每个格点的理论表观反射率与观测表观反射率最匹配时所对应的四种粒子百分比的组合记录下来，所有格点记录的四种粒子百分比的平均值就代表该地区的气溶胶类型；

(2)选择2.1μm通道进行反演AOD；

由于2.1μm处的water-leaving radiance近似为0；利用6S辐射传输模型，输入相关参数计算出表观反射率理论值，得到AOD、地表反射率、太阳天顶角、卫星天顶角、相对方位角变化的查找表；根据每个格点上的地表反射率、太阳天顶角、卫星天顶角、相对方位角，对查找表进行插值，找到表观反射率观测值与表观反射率理论值最匹配时所对应的AOD；

(3)使用海洋BRDF模式，定义浑浊度；

双向反射率表示遥感器观测到的地球表面反射率不仅取决于目标本身，还取决于太阳和传感器相对于目标的位置；双向反射分布函数(BRDF)模型是双向反射率的数学表达式，用于计算在不同的太阳、传感器几何参数下观察到的反射率；根据海洋BRDF模型，定义一个新的参数：浑浊度；

(4)使用0.86μm反演出浑浊度；

依旧利用6S辐射传输模型生成浑浊度、AOD、太阳天顶角、卫星天顶角、相对方位角变化的查找表；根据每个格点上的AOD、太阳天顶角、卫星天顶角、相对方位角，对查找表进行插值，找到表观反射率观测值与表观反射率理论值最匹配时所对应的浑浊度；

(5)AOD反演结果的精度检验；

对地面站点AOD资料进行时空匹配；将气溶胶反演结果与地基数据观测的AOD进行线性回归分析，分析反演结果与实测值的相关性；

(6)建立浑浊度与泥沙量之间的关系；

对泥沙量资料进行时空匹配；通过经验模型分析法、理论模型分析法、半分析模型分析法等多种方法，找到最相匹配的浑浊度与泥沙量之间的经验公式；将经验公式用于其他个例以检验反演浑浊度的精度。

2.根据权利要求1所述的浑浊水域气溶胶光学厚度与浑浊度的反演算法，其特征在于，步骤(1)的具体流程为：随机假设四种气溶胶粒子的体积浓度百分比为：沙尘型x1，水溶性x2，海洋性x3，煤烟型x4；各组分的取值限定为0≤x1≤20，40≤x2≤80，0≤x4≤5，x3＝100-(x1+x2+x4)；将x1,x2,x3,x4在各自区间进行迭代，迭代步长均为1，计算MOD02得到的四个角度的平均值作为输入的角度参数；使用站点资料的AOD作为输入；每迭代一次就运行6S得到F(θs)·T(θv)总透射率、S大气半球反照率、ρa路径辐射；对于每个格点，结合地表反射率、F(θs)·T(θv)总透射率、S大气半球反照率、ρa路径辐射计算出理论表观反射率ρ*，然后与观测表观反射率值ρ进行对比；计算出ε＝|ρ*-ρ|，找到ε最小值的情况，并将对应的x1,x2,x3,x4记录下来；所有格点记录的x1,x2,x3,x4的平均值就代表该地区的气溶胶类型。

3.根据权利要求1所述的浑浊水域气溶胶光学厚度与浑浊度的反演算法，其特征在于，步骤(2)中所述利用6S辐射传输模型输入相关参数计算出表观反射率理论值，得到AOD、地表反射率、太阳天顶角、卫星天顶角、相对方位角变化的查找表；查找表中各变量的范围为：AOD:0.1-0.5，步长为0.01；地表反射率：0-0.2，步长为0.02；太阳天顶角：22-25，步长为1；卫星天顶角：2-20，步长为3；相对方位角：211-226，步长为3；

对MODIS表观反射率数据进行气体校正、云掩膜后，根据每个格点上的地表反射率、太阳天顶角、卫星天顶角、相对方位角，对查找表进行插值，找到表观反射率观测值与表观反射率理论值最匹配时所对应的AOD。