[发明专利]基于超光谱卫星的全球乙二醛浓度遥感反演方法及系统

权利要求书

1.一种基于超光谱卫星的全球乙二醛浓度遥感反演方法，其特征在于，包括：

将模拟光谱和卫星观测的地球反照度光谱进行拟合，得到乙二醛斜柱浓度；

针对每个卫星观测像素，使用辐射传输模块计算散射权重；

采用模型模拟的方式，利用先验的乙二醛廓线与每一层廓线浓度的总和计算乙二醛垂直形状因子，获得每个卫星观测像素的乙二醛垂直形状因子；

利用每个卫星观测像素散射权重与乙二醛垂直形状因子计算大气质量因子；

利用每个卫星观测像素校正后的大气质量因子结合拟合得到的对应卫星观测像素乙二醛斜柱浓度，计算乙二醛的垂直柱浓度；

其中，选取一块乙二醛浓度值接近于0的地区作为标准区域进行条带校正，标准区域的浓度变化均是由于卫星探测器的差异造成的，以标准区域的乙二醛斜柱浓度作为基准对得到的乙二醛斜柱浓度进行校正，公式为：

SCD_{i_correction}＝SCD_{i_original}-Mean(SCD_i)

其中，SCD_i表示标准区域每日反演的乙二醛斜柱浓度，SCD_{i_original}、SCD_{i_correction}各自表示条带校正前、后的乙二醛斜柱浓度，i表示探测器的通道，Mean(SCD_i)为标准区域SCD_i的平均值；

预先选择最优的反演波段，利用最优的反演波段进行全球乙二醛浓度反演，选择最优的反演波段的方式包括：基于反演波长的敏感性测试，通过反演误差和拟合残差对反演结果的优劣进行判断，根据判断结果选取最优反演波段；其中，反演误差为模拟光谱和卫星观测的地球反照度光谱进行拟合后得到的乙二醛斜柱浓度差值，拟合残差则通过拟合的协方差矩阵对角元素计算获得，反演结果为拟合得到的乙二醛斜柱浓度；

计算乙二醛的垂直柱浓度后，通过格点算法平均到给定的规则网格里，利用乙二醛垂直柱浓度时空分布结果做平均后，寻找乙二醛高值点源，再结合卫星影像，实现工厂大气污染精准挥发性有机化合物排放的溯源识别。

2.根据权利要求1所述的一种基于超光谱卫星的全球乙二醛浓度遥感反演方法，其特征在于，将模拟光谱和卫星观测的地球反照度光谱进行非线性最小二乘迭代拟合得到乙二醛斜柱浓度，模拟光谱表示为：

其中，e表示自然常数，I_s为构建的模拟光谱，I₀表示每日太阳辐照度光谱，a表示I₀的校正因子，X_r表示拉曼光谱，α_r表示X_r的拟合系数，C_j表示不同痕量气体j的吸收截面，s_j表示不同痕量气体j的差分斜柱浓度，其中之一为乙二醛斜柱浓度，S为卫星仪器的狭缝函数，为卷积算法；和分别表示拉伸和偏移多项式。

3.根据权利要求1所述的一种基于超光谱卫星的全球乙二醛浓度遥感反演方法，其特征在于，所述计算散射权重时，如果卫星观测像素是不包含云的像素，即无云场景，使用辐射传输模块获得散射权重W(z)＝W_clear，所述W_clear表示无云情况下不同高度层的散射太阳光对于卫星探测器接收的总散射光强的贡献值；

如果卫星观测像素是包含云的像素，则进行云校正，将散射权重W(z)分解为无云场景与有云场景，散射权重计算如下：

其中，C_f表示有效云量；I_clear和I_cloud分别表示无云场景和有云场景的后向散射辐射强度，W_clear与W_cloud分别表示无云和有云的情况下不同高度层的散射太阳光对于卫星探测器接收的总散射光强的贡献值，均通过辐射传输模块计算。