MODIS反演陆地气溶胶的算法原理及处理流程是什么?

搭载于Terra和Aqua卫星MODIS传感器以其独特的通道设计(0.47μm、0.66μm、1.24μm和2.12μm),利用短波红外通道(2.12μm )数据获取可见通道(0.47μm和0.66μm)地表反射率信息实现地气解耦，成功的应用了暗目标法，并推出了相应的气溶胶产品。以MODIS 算法为基础，来介绍利用暗目标从MODIS反演陆地气溶胶的流程:

1.查找表的构建

查找表是通过设定不同卫星观测几何参数，不同的大气气溶胶参数，考虑要观测数据所在的波段，并考虑不同地表类型等参数，使用6S软件进行辐射传输计算得出。其中观测几何参数包括: 9个太阳天顶角为0°、6°、12°、24°、35.2°、48°、54°、 60°和66°； 12个观测天顶角在0°～66°范围内，每个观测角度相隔6°； 16个太阳与卫星之间的相对方位角取值在0°～180°范围内，每个方位角相隔12°；大气气溶胶模式参数假设为大陆型气溶胶，并设立6个大气气溶胶光学厚度值(在波长0.55μm处):即0、0.25、 0.5、1.0、 1.5和1.95；波段的中心波长取0.47μm、0.66μm和2.1μm；地表参数包括海拔高度为0m,地表覆盖类型为植被。这样就组成了9×12×16×6×3=31 104组不同ρ₀、T(μ_S)-T(μ_v) 和S参数组合而成的查找表。

2.数据预处理

在具体反演过程中，从MODIS 1 km表观反射率产品中读取0.47μm、0.66μm、2.1μm和1.24μm四个波段的表观反射率数据以及相应的偏移量和定标系数。同时读取几何定位参数，如经纬度、海拔高度、太阳天顶角、太阳方位角、观测天顶角、观测方位角等数据。根据定标系数将相应的数据转换为真实物理值。然后利用海陆掩码文件实现海陆分离。并使用阈值剔除云像元，进行气溶胶光学厚度的反演。

3.地表反射率函数的确定

对于城市来说，如何确定暗像元以及暗像元红蓝波段与短波红外波段地表反射率的关系是其中重要的一个技术环节。 当像元波长2.1μm处的表观反射率满足大于0.01小于0.4时，该像元可以认为是暗像元。已有研究表明，浓密植被2.1μm波长处的反射率和0.47μm、0.66μm波长处的反射率之间的关系，不仅与敢射角相关，而且与植被的茂密程度有关。

4.气溶胶光学厚度的计算

根据读取的太阳天顶角、太阳方位角、观测天顶角、观测方位角，在查找表选取相应的数据，进行线性插值，得到不同波段、不同气溶胶光学厚度的ρ₀、T(μ_S)-T(μ_v) 和S参数。按照暗像元地表反射率函数关系，计算得出可见光波段的地表反射率，并按不同的光学厚度值内插获得ρ₀、T(μ_S)-T(μ_v) 和S等参数值，然后计算假定的表观反射率，对真实的表观反射率进行线性插值获得大气气溶胶光学厚度。

在查找表构建过程时，假定像元的海拔高度为0。获得的结果是这一假设条件 下的气溶胶光学厚度。