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第1章 大气环境卫星遥感技术及其应用进展1

1.1 大气环境卫星及传感器发展现状1

1.1.1 国外大气环境卫星及传感器发展现状1

1.1.2 国内大气环境卫星及传感器发展现状7

1.2 大气环境卫星遥感技术发展现状17

1.2.1 国外大气环境卫星遥感技术发展现状17

1.2.2 国内大气环境卫星遥感技术发展现状24

1.3 大气环境遥感的应用现状及趋势分析25

1.3.1 大气环境遥感应用现状25

1.3.2 大气环境遥感发展趋势分析29

参考文献31

第2章 大气环境卫星遥感基础44

2.1 电磁波与电磁波谱44

2.1.1 电磁波44

2.1.2 电磁辐射45

2.1.3 电磁波谱45

2.1.4 电磁辐射的传播47

2.1.5 电磁辐射的测量与度量单位47

2.1.6 辐射的基本定律48

2.2 太阳辐射及大气辐射50

2.2.1 太阳常数50

2.2.2 天文辐射51

2.2.3 天文辐射的时空变化特点51

2.2.4 地面辐射52

2.2.5 太阳照射52

2.2.6 太阳辐射光谱53

2.2.7 辐射强度54

2.2.8 大气逆辐射54

2.2.9 有效辐射54

2.2.10 地面温度与地面辐射54

2.2.11 太阳辐射能量作用55

2.2.12 大气的吸收与散射55

2.2.13 大气折射和透射57

2.3 大气气溶胶的光学特性58

2.3.1 大气气溶胶58

2.3.2 气溶胶的特性58

2.4 大气痕量气体的光学特性59

2.4.1 大气痕量气体59

2.4.2 痕量气体的光学特性60

2.5 大气辐射传输及模型61

2.5.1 大气辐射传输61

2.5.2 大气辐射传输模型61

2.6 大气观测实验64

2.6.1 太阳分光光度计观测原理与野外实验64

2.6.2 多轴DOAS测量系统及野外实验65

2.6.3 北京地区大气观测超级站69

2.6.4 野外光谱测量实验71

参考文献75

第3章 大气环境卫星遥感监测应用76

3.1 大气环境卫星遥感需求分析76

3.2 大气环境卫星遥感监测应用目标与任务79

3.2.1 大气环境卫星遥感监测应用目标79

3.2.2 大气环境卫星遥感监测应用任务79

3.2.3 主要技术难点和问题82

3.3 大气环境卫星遥感监测应用产品方案83

3.3.1 专题产品83

3.3.2 应用产品89

3.4 大气环境卫星遥感监测应用实施方案90

3.4.1 系统业务流90

3.4.2 系统数据流91

3.4.3 大气环境卫星遥感监测应用实施技术路线92

参考文献105

第4章 气溶胶及其颗粒污染物卫星遥感反演技术106

4.1 气溶胶及其颗粒污染物卫星遥感基本原理106

4.1.1 陆地气溶胶光学遥感原理106

4.1.2 大气颗粒污染物遥感基本原理108

4.2 基于MODIS数据气溶胶光学厚度卫星遥感反演108

4.2.1 原理与处理流程108

4.2.2 算法验证110

4.3 基于CBERS-02B数据气溶胶光学厚度卫星遥感反演111

4.3.1 原理111

4.3.2 处理流程112

4.3.3 算法验证114

4.4 基于HJ-CCD数据气溶胶光学厚度卫星遥感反演115

4.4.1 原理115

4.4.2 处理流程115

4.4.3 算法验证116

4.5 基于FY-3A的陆上气溶胶光学厚度卫星遥感反演118

4.5.1 原理118

4.5.2 处理流程119

4.5.3 算法验证123

4.6 基于MODIS及HJ-1的亮目标气溶胶光学厚度卫星遥感反演124

4.6.1 原理124

4.6.2 反演流程126

4.6.3 算法验证126

4.7 霾光学厚度卫星遥感反演129

4.7.1 原理129

4.7.2 处理流程129

4.7.3 算法验证130

4.8 颗粒物浓度卫星遥感反演131

4.8.1 原理131

4.8.2 处理流程133

4.8.3 算法验证133

参考文献136

第5章 污染气体／温室气体卫星遥感反演技术139

5.1 基于FY-3A的臭氧总量卫星遥感反演139

5.1.1 FY-3/TOU臭氧总量反演计算方法139

5.1.2 误差分析142

5.2 基于FY-3A的臭氧廓线卫星遥感反演143

5.2.1 基本原理143

5.2.2 正演计算模型和方法144

5.2.3 反演计算的模型算法与步骤146

5.2.4 误差分析153

5.3 基于ENVISAT的二氧化氮卫星遥感反演154

5.3.1 基本原理155

5.3.2 计算方法156

5.3.3 误差分析161

5.4 基于AURA的S02卫星遥感反演162

5.4.1 基本原理162

5.4.2 计算方法163

5.4.3 误差分析165

5.5 基于ENVISAT的C02卫星遥感反演166

5.5.1 基本原理166

5.5.2 资料处理方法167

5.5.3 误差分析169

5.6 甲烷卫星遥感反演169

5.6.1 基于最大似然法的甲烷反演方法及其误差分析169

5.6.2 WFM-DOAS法及其误差分析170

参考文献171

第6章 生物质燃烧火点卫星遥感监测技术174

6.1 生物质燃烧概述174

6.2 火点遥感监测原理174

6.3 基于MODIS数据的火点监测175

6.3.1 云检测及水体像元识别176

6.3.2 潜在火点提取176

6.3.3 基于背景辐射信息火点的提取177

6.4 基于AVHRR数据的火点监测177

6.4.1 卫星数据预处理178

6.4.2 潜在火点提取178

6.4.3 真实火点提取178

6.5 基于环境一号卫星红外相机的火点监测179

6.5.1 云检测及卫星扫描角订正179

6.5.2 火点识别阈值确定179

6.5.3 耀斑点干扰的去除180

6.6 秸秆焚烧监测方法180

6.6.1 数据提取180

6.6.2 固定火点去除180

6.6.3 重复点剔除180

6.6.4 其他固定火源的去除181

6.7 应用举例181

参考文献186

第7章 基于空气质量模式的区域环境空气质量评价技术187

7.1 环境空气质量模式发展概况187

7.2 多尺度空气质量模式系统RAMS-CMAQ189

7.3 模拟区域与模式参数195

7.4 RAMS-CMAQ模拟结果评估与分析198

7.4.1 NO2浓度时空分布与季节变化特征198

7.4.2 沙尘暴天气过程个例模拟分析204

7.4.3 气溶胶浓度空间分布与季节变化特征分析210

7.5 空气质量预报230

参考文献234

第8章 区域大气环境卫星遥感软件系统及其应用238

8.1 区域环境空气质量遥感监测系统构建238

8.1.1 系统体系结构238

8.1.2 功能模块设计239

8.1.3 技术路线241

8.1.4 系统界面举例245

8.2 区域大气环境卫星遥感软件系统应用示范254

8.2.1 2009年夏季秸秆焚烧监测应用示范结果254

8.2.2 2010年春季沙尘监测应用示范结果261

8.2.3 2008～2009年气溶胶监测应用示范265

8.2.4 2010年7～9月珠江三角洲霾综合监测应用示范272

8.2.5 2008～2009年NO2应用示范274

8.2.6 空气质量评价应用示范281