基于Landsat 8衛(wèi)星OLI影像遙感反演鹽城市區(qū)域大氣能見度狀況

李旭文，牛志春，姜晟，丁銘，蔡琨

(江蘇省環(huán)境監(jiān)測中心，江蘇 南京 210036)

?

·前沿評述·

基于Landsat 8衛(wèi)星OLI影像遙感反演鹽城市區(qū)域大氣能見度狀況

李旭文，牛志春，姜晟，丁銘，蔡琨

(江蘇省環(huán)境監(jiān)測中心，江蘇 南京 210036)

利用遙感軟件ENVI 5.2的FLAASH大氣校正模塊,對鹽城市2013—2014年共22景Landsat 8衛(wèi)星OLI影像進行了區(qū)域大氣能見度遙感反演，并與鹽城市環(huán)境監(jiān)測中心站的空氣自動監(jiān)測子站的PM10、PM2.5以及當?shù)貧庀蟛块T的能見度觀測數(shù)據(jù)進行了對比。結(jié)果表明，OLI遙感影像可以對區(qū)域尺度大氣能見度進行有效的觀測，反演的區(qū)域性大氣能見度水平與地面空氣質(zhì)量自動監(jiān)測結(jié)果存在消長關系，與地面能見度數(shù)據(jù)有近70%的一致性。

Landsat 8 OLI；區(qū)域大氣能見度；遙感反演；空氣質(zhì)量；鹽城市

空氣質(zhì)量的下降常表現(xiàn)為空氣渾濁，導致能見度降低的“霧霾”天氣，人群對空氣質(zhì)量優(yōu)劣最直接的感受為是否因霧霾導致的能見度顯著降低[1-2]。在氣象觀測中，大氣能見度一般通過氣象視距(Meterological range)來衡量，是表征大氣透明程度的一個重要的物理量[3-5]，也是開展污染天氣預報預警的重要指標參數(shù)。鹽城市雖然地處蘇北沿海，大氣擴散條件相對較好，但由于緊鄰長三角地區(qū)，近年來工業(yè)、交通、生活排放以及外源輸送等多種因素，區(qū)域大氣污染防治問題也面臨新的挑戰(zhàn)。

大氣能見度主要通過地基儀器進行觀測[6]，反映的是觀測基站附近一定半徑范圍的空氣質(zhì)量狀況，如果要監(jiān)測區(qū)域性大氣能見度的空間分布，則需要設置大量的地面監(jiān)測臺站，往往受到能力建設投入的限制。近年來，隨著衛(wèi)星遙感信息的愈加豐富和獲取的及時性，基于衛(wèi)星遙感影像自身信息反演區(qū)域的大氣能見度水平、得到氣溶膠光學厚度(AOT)的空間分布，進而使得對區(qū)域空氣質(zhì)量和灰霾進行評價的研究得到發(fā)展[7-10]，正在成為地面監(jiān)測的有效補充，且具有低成本、可有效監(jiān)測區(qū)域面上分布等獨特的優(yōu)勢。侯東等[11]對北京地區(qū)Landsat TM影像表觀反射率用FLAASH大氣校正軟件處理，反演影像獲取時的氣象視距，與根據(jù)AERONET北京站氣溶膠光學厚度觀測數(shù)據(jù)計算的氣象視距十分接近。文獻[12]等利用主流遙感軟件ENVI的FLAASH大氣校正模塊，對Landsat 7 ETM+數(shù)據(jù)遙感反演了太湖地區(qū)的區(qū)域大氣能見度信息，顯示與地面能見度觀測結(jié)果有很好的一致性，表明有很好的可行性和業(yè)務化價值。

2013年2月17日，新的對地觀測衛(wèi)星Landsat 8成功發(fā)射，當年4月正式投入業(yè)務化運行，Landsat 8的新型傳感器OLI(Operational Land Imager)繼承了早期傳感器TM/ETM+成功的光譜技術(shù)特性，在技術(shù)性能上進一步增強和優(yōu)化[13]。隨著老的Landsat衛(wèi)星的退役，Landsat 8確保了時間連續(xù)性最好的Landast系列長達40多年的對地觀測能力，成為近年來全球環(huán)境問題研究最新、最主要的公益性遙感數(shù)據(jù)源。由于Landsat 8 OLI繼承了先前TM/ETM+的光譜遙感能力且性能得以優(yōu)化改善，和TM/ETM+類似，可以探索利用OLI影像自身的光譜信息來有效反演區(qū)域大氣能見度水平?，F(xiàn)利用2013年以來的鹽城市OLI影像，對該區(qū)域大氣能見度信息進行遙感反演提取，并與地面空氣自動站、氣象觀測站獲得的涵蓋衛(wèi)星過境時間的11:00的地面空氣污染物和能見度測量數(shù)據(jù)進行了比較分析。

1 研究方法

1.1 Landsat 8 OLI傳感器技術(shù)特性

Landsat 8 星載OLI有9個光譜波段，各波段的波段范圍、中心波長、輻射探測響應能力等均根據(jù)衛(wèi)星遙感對地觀測的應用需求進行了調(diào)整和優(yōu)化，分辨率為15 m(全色波段)和30 m(多光譜波段)，與Landsat 7 ETM+相比(表1)，新增深藍波段1，主要用于海岸帶及陸域大型水面的水色及氣溶膠監(jiān)測，可用于近岸海域水質(zhì)、赤潮、滸苔、懸浮物的監(jiān)測和反演；新增卷云(Cirrus)檢測波段9，位于水分子強烈吸收譜段，可有效剔除強烈反射太陽輻射的卷云對遙感帶來的干擾[14]。

表1 Landsat 8 星載OLI的技術(shù)特性及與Landsat 7 ETM+的比較

①全色。

1.2 區(qū)域大氣能見度遙感反演計算

大氣能見度代表了一定區(qū)域的大氣渾濁狀況，與空氣中PM10、PM2.5的質(zhì)量濃度以及水平和垂直方向空間分布有直接的關系[15]，是反映大氣氣溶膠特性、評價區(qū)域灰霾問題的最重要的參數(shù)，晝間人眼能見度是指視力正常的人能從背景(天空或地面)中識別出具有一定大小的目標物的最大距離，取決于正常人眼的視覺感閾(Contrast Threshold)。但是氣象觀測以及遙感應用中表征區(qū)域大氣能見度使用的是具有客觀比較意義的氣象視距。在國際上最常用的MODTRAN輻射傳輸計算軟件中，大氣能見度(Visibility，VIS)定義為0.55 μm中心波長的與水平方向大氣光學厚度有關的數(shù)值，采用以下公式來計算[16-17]：

(1)

E550為0.55 μm波長處的氣溶膠消光系數(shù)，0.011 59為0.55 μm波長處分子瑞利散射帶來的消光貢獻。由于大氣中的消光系數(shù)隨波長的增長而減小，所以波長增長時，能見度將增大，一般采用0.55 μm波長的消光系數(shù)近似表示可見光波段平均消光系數(shù)。除了沙塵暴、火山爆發(fā)等自然災害天氣現(xiàn)象導致大氣中顆粒物粒徑譜顯著變化外，一般情形下在2.1～2.2 μm波長處受到氣溶膠等導致的消光影響很小，也就是說2.1(2.2) μm波長對氣溶膠是“透明”的，受其影響甚微。

遙感影像反演區(qū)域能見度、也就是氣溶膠光學厚度的原理是基于“暗”目標像元法[18]。Kaufman等[18]在全球大量光譜觀測數(shù)據(jù)基礎上，經(jīng)統(tǒng)計研究發(fā)現(xiàn)，在航空和衛(wèi)星遙感影像中存在一些光譜上相對較“暗”的地物像元，其在一定的波段之間存在較為確定的反射率比值關系。例如，陸地稠密植被在短波紅外(中心波長2.1～2.2 μm，對應Landsat 8 OLI波段7)的反射率ρ2.1很低，通常<0.1，且與可見光的紅光波段的反射率ρ0.66(對應中心波長為0.654 6 μm 的OLI波段4)、藍光波段的反射率ρ0.48(對應中心波長為0.483 6 μm的OLI波段2)存在較穩(wěn)定的比率關系，見式(2)。符合式(2)約束關系的像元即為植被型“暗”像元。

ρ2.1≤0.1

ρ0.66=ρ2.1/2或ρ0.48=ρ2.1/4

(2)

在MODTRAN輻射傳輸模型中，選擇大氣模式和氣溶膠模式后，通過假設氣溶膠在邊界層的垂直方向濃度分布特征，可以將水平方向能見度和垂直方向的光學厚度進行關聯(lián)，從而得到氣溶膠光學厚度(AOT)[16]。因此，氣象視距概念的能見度VIS在MODTRAN中是確定大氣渾濁狀況的主要輸入?yún)?shù)。一旦確定了遙感影像景內(nèi)的能見度值，在假設的氣溶膠模式下，就可以得到氣溶膠光學厚度、大氣消光系數(shù)等遙感影像大氣校正所需的參數(shù)。

鹽城市地處亞熱帶北緣沿海濕潤地區(qū)，茂密植被地物很多，對鹽城市OLI影像，以波段4和波段7的組合進行“暗”像元搜索較適宜。根據(jù)多年來全球各地大量的遙感大氣校正應用經(jīng)驗，ENVI 5.2版的FLAASH推薦取ρ2.1上限為0.08，0.66和2.1 μm通道反射率比率關系取0.5，可更精準地找到符合式(2)約束關系的“暗”像元集合。

2 數(shù)據(jù)資料

以WRS軌道號為119/37 的Landsat 8 OLI影像覆蓋的鹽城市為研究區(qū)域，該區(qū)域為近十幾年來經(jīng)濟發(fā)展迅速的江蘇沿海地區(qū)。收集了USGS正式提供Landsat 8數(shù)據(jù)互聯(lián)網(wǎng)下載服務以來，即自2013年4月—2014年底過境鹽城市的OLI影像數(shù)據(jù)共22景，部分影像有一定的云量，但是對遙感反演區(qū)域能見度不會帶來實質(zhì)性的影響，因為被云層擋住全部或部分太陽輻射的陰影區(qū)像元，只要在衛(wèi)星觀測的垂直方向的光程未受到云層的阻擋，又屬于較茂密的植被類型，其ρ0.66和ρ2.1關系也能符合“暗”像元尋找的條件，即在可見光的0.66 μm中心波長的波段陸面光譜反射特性對衛(wèi)星接收到的總輻亮度的貢獻占比越小越好，可以認為衛(wèi)星傳感器接收到的陰影區(qū)的植被像元的輻亮度主體部分都是代表了大氣本身帶來的程輻射貢獻。

對TM、ETM+以及OLI影像反演大氣區(qū)域能見度的大量大氣校正處理經(jīng)驗表明，只要有可供搜索的以茂密植被為組成的陸面“窗口”凈空區(qū)域，云量在50%以上甚至70%的Landsat影像均可以有效反演得到區(qū)域能見度數(shù)值。

2.1 空氣自動監(jiān)測數(shù)據(jù)

Landsat 8過境鹽城市時間為北京時間10:30前后，選取了區(qū)域內(nèi)鹽城市環(huán)境監(jiān)測中心站所設的環(huán)境空氣自動監(jiān)測子站作為本研究參考的地方環(huán)保部門監(jiān)測的PM10、PM2.5數(shù)據(jù)源，查詢得到涵蓋了衛(wèi)星過境時刻的代表10：00—11：00測量結(jié)果的11:00空氣自動監(jiān)測均值數(shù)據(jù)。

2.2 能見度地面觀測數(shù)據(jù)

選取了鹽城市當?shù)貧庀蟛块T、市環(huán)境監(jiān)測中心站所設的環(huán)境空氣自動監(jiān)測子站安裝的芬蘭Vaisala公司PWD22能見度儀記錄的數(shù)據(jù)。由于鹽城市環(huán)境監(jiān)測中心站該儀器安裝、調(diào)試等原因，缺少部分時相的地面能見度觀測數(shù)據(jù)，且部分數(shù)據(jù)還缺少系統(tǒng)、嚴密的儀器校訂，主要以當?shù)貧庀蟛块TPWD22能見度儀記錄的數(shù)據(jù)作為對比。

鹽城市區(qū)域大氣能見度遙感反演結(jié)果、地面空氣質(zhì)量及能見度監(jiān)測數(shù)據(jù)見表2 。

表2 鹽城市區(qū)域大氣能見度遙感反演結(jié)果、地面空氣質(zhì)量及能見度監(jiān)測數(shù)據(jù)①

①T為熱帶大氣模式，MLS為中緯度夏季大氣模式，MLW為中緯度冬季大氣模式；由于一景Landsat影像覆蓋區(qū)域面積約185 km×185 km，故氣溶膠模式統(tǒng)一設置為rural(鄉(xiāng)村)模式。

3 能見度遙感反演結(jié)果與地面監(jiān)測數(shù)據(jù)對比分析

在ENVI 5.2遙感軟件中，對上述22景影像完成輻射校正等預處理工作，得到輻亮度影像。在ENVI的FLAASH大氣校正工具中，對輻亮度影像進行區(qū)域能見度遙感反演計算，需要在FLAASH中設置大氣模式、氣溶膠模式、氣溶膠反演方法、傳感器成像時間、影像中心的經(jīng)緯度等參數(shù)。傳感器成像時間、影像中心的經(jīng)緯度等從遙感影像的元數(shù)據(jù)文件中獲得。根據(jù)鹽城市所處地理位置和氣候特點，每年3—6月中旬、9月下旬—11月底大氣模式采用MLS(中緯度夏季)模式，6月下旬—9月中旬采用Tropical模式，12月—次年2月采用MLW中緯度冬季)模式。氣溶膠模式依賴的主要參數(shù)—能見度的反演采用多年來應用實踐證明在全球范圍很有效的Kaufman-Tanre陸地像元法，利用Landsat 8 OLI傳感器的(4，7)波段對、即(0.654 6 μm，2.201 μm)暗像元法反演，統(tǒng)一取OLI 波段4與波段7的反射率比值關系為0.50，波段7的反射率上限閾值為不超過0.08，氣溶膠標高取缺省值(1.5 km)，其余參數(shù)采用FLAASH軟件設置的缺省值，計算得到這22景影像的區(qū)域大氣能見度。與當?shù)貧庀蟛块T觀測能見度數(shù)據(jù)的比較見圖1。

由圖1可見，22景數(shù)據(jù)中，有8次遙感反演區(qū)域大氣能見度約10 km或更小，占36.4%，12次處于11～23 km范圍內(nèi)，占54.5%；2次超過23 km，占9.1%。表明2013年4月—2014年12月，Landsat 8觀測反演的區(qū)域大氣能見度總體上處于中低水平，代表潔凈大氣的高能見度(VIS>23 km)出現(xiàn)頻率并不高。為與地面氣象部門觀測值比較，考慮到PWD22能見度儀測量值精度在10 km量程內(nèi)為±10%，在20 km量程內(nèi)為±15%，故以數(shù)值差接近或<6 km作為星地反演(測量)結(jié)果較為接近的判斷。22景OLI影像反演區(qū)域大氣能見度數(shù)值有15次與地面數(shù)據(jù)相差<6 km，平均相差3.17 km，占68.2%；2次介于6～10 km之間，占9.1%；5次超過10 km，占22.7%。2014年1月27日、3月16日、9月24日、12月13日、12月29日共5次遙感反演和地面監(jiān)測值相差>10 km，剔除這5次衛(wèi)星數(shù)據(jù)反演結(jié)果，以其余時相的數(shù)據(jù)分別繪制PM10-VIS(遙感反演)、PM2.5-VIS(遙感反演)散點關系圖，見圖2(a)(b)。

圖1 鹽城市區(qū)域大氣能見度遙感反演結(jié)果(VIS)與氣象部門地面觀測數(shù)據(jù)的比較

圖2 鹽城市區(qū)域大氣能見度遙感反演結(jié)果與當?shù)丨h(huán)保部門PM10、PM2.5監(jiān)測數(shù)據(jù)的散點關系

遙感反演區(qū)域大氣能見度VIS與PM10、PM2.5總體趨勢呈消長關系。分別以線性、指數(shù)、對數(shù)、冪次關系分析相關性，以冪次或?qū)?shù)擬合的相關性較高，VIS與PM10冪次擬合y=107.97x-0.466(y表示VIS，x表示PM10，下同)、R2=0.632 1，對數(shù)擬合y=-6.067 lnx+41.191、R2=0.640 9；VIS與PM2.5的冪次擬合y=54.357x-0.359、R2=0.599 9，對數(shù)擬合y=-4.533 lnx+31.7、R2=0.573。PM10質(zhì)量濃度>100 μg/m3、PM2.5質(zhì)量濃度>75 μg/m3時，多數(shù)情況下遙感反演值<10 km，很好地反映了大氣的消光特性。

文獻[10]分析Landsat 7 ETM+數(shù)據(jù)遙感反演太湖流域區(qū)域能見度與PM10的關系表明，PM10質(zhì)量濃度為0.05～0.10 mg/m3，遙感反演能見度下降劇烈，當>0.09 mg/m3時，能見度普遍不高，發(fā)生灰霾天氣現(xiàn)象的幾率很大，對Landsat 8 OLI的數(shù)據(jù)也基本上驗證了這一結(jié)論。此外，《環(huán)境空氣質(zhì)量標準》(GB 3095-2015)中PM2.5質(zhì)量濃度的二級上限值設為75 μg/m3，與衛(wèi)星遙感反演區(qū)域大氣能見度水平有較好的對應，即反演值如果在10 km左右甚至更低，則區(qū)域的PM2.5質(zhì)量濃度為75 μg/m3甚至更高，空氣質(zhì)量處于霾污染狀態(tài)。

部分時相星地結(jié)果相差較大，可能與遙感反演原理、地面儀器測量原理有關。在衛(wèi)星遙感反演方面，“暗”像元茂密植被主要分布在廣泛的鄉(xiāng)野地區(qū)，故結(jié)果偏重于反映區(qū)域性的整體狀況，且Landsat 8 OLI屬于寬波段傳感器，缺少對大氣柱水分含量精確定量反演的特征波段，因此在能見度反演時只能假設與選定的季節(jié)大致匹配的大氣水分柱含量，不一定準確代表衛(wèi)星成像時刻的空氣相對濕度信息；在某些靜穩(wěn)、污染擴散不暢的天氣條件下，城區(qū)和鄉(xiāng)村地區(qū)不一定是水平均勻大氣，空氣污染物的城區(qū)-鄉(xiāng)村分布可能有較大的差別；在邊界層內(nèi)氣溶膠粒子數(shù)密度的垂向分布廓線也可能不滿足指數(shù)衰減假設，重污染天氣下氣溶膠濃度高、粒徑譜構(gòu)成比較復雜，AOT值大，F(xiàn)LAASH中“暗”目標像元反演能見度、亦即氣溶膠光學厚度的算法可能未考慮到對這種較為極端的情況的處理。在地面儀器方面，PWD20 型等地基能見度儀安裝在城市建成區(qū)，利用前向散射測量原理測量中～低能見度天氣條件下的氣象視距，通過測量一小空氣氣團體積(約0.1 L的小采樣值)中懸浮粒子對紅外光的前向散射強度來推算能見度。5次遙感反演和地面監(jiān)測值相差>10 km的原因為：

(1)2014年1月27日，遙感反演值反映鹽城市區(qū)域能見度為25 km，地面測量能見度約13 km，雖然與遙感反演值有較大的差距，對本地區(qū)近年來空氣污染形勢而言，這還是一個不錯的反映空氣質(zhì)量較優(yōu)良的值，地面同步的PM2.5質(zhì)量濃度為30 μg/m3,表明當時鹽城城區(qū)細顆粒物濃度低、空氣質(zhì)量處于優(yōu)的狀態(tài)；

(2)2014年3月16日，反演結(jié)果顯示鹽城市區(qū)域的能見度約為23 km，F(xiàn)LAASH搜索到的“暗”像元分布較廣，主要分布在鹽城市南部及沿海地區(qū)。地面測量能見度約6.5 km，PM10質(zhì)量濃度為177 μg/m3，PM2.5質(zhì)量濃度為117 μg/m3，表明鹽城市區(qū)處于中度污染狀態(tài)。星地監(jiān)測結(jié)果差異可能與PM10、PM2.5城鄉(xiāng)分布差異有關，見圖3。

圖3 2014年3月16日暗像元的空間分布(紅色顯示)

(3)2014年9月24日，反演結(jié)果顯示鹽城市區(qū)域的能見度約為32 km，地面同步的PM2.5質(zhì)量濃度為26 μg/m3，表明細顆粒物濃度低、處于優(yōu)的狀態(tài)，地面測量能見度為氣象部門15.5 km,環(huán)保部門接近20 km，均為本區(qū)域相對較高的、代表城市建成區(qū)的大氣能見度值，而且地面數(shù)據(jù)均來自于量程為0～20 km的PWD22能見度儀，超過量程上限均記錄為20 km?？紤]到儀器觀測原理、局地代表性與區(qū)域面上平均值既有較強關聯(lián)、也可能存在城-鄉(xiāng)空間分異等因素，可認為遙感反演得到的高值是有意義的，反映了鹽城市區(qū)域氣溶膠光學厚度較小、大氣較為潔凈；

(4)2014年12月13日，大氣能見度遙感反演值為19 km、地面監(jiān)測值為9.3 km，PM10質(zhì)量濃度為144 μg/m3，PM2.5質(zhì)量濃度為70 μg/m3，空氣質(zhì)量接近二級上限，對照《霾的觀測和預報等級》(QX/T 113-2010)屬于輕微霾天氣。衛(wèi)星遙感反演數(shù)值偏高，具體原因不明，可能與氣溶膠的城-鄉(xiāng)空間分異有關；

(5)2014年12月29日，大氣能見度遙感反演值為13.5 km，地面監(jiān)測值為2.1 km，PM10質(zhì)量濃度為326 μg/m3，PM2.5質(zhì)量濃度為126 μg/m3，對照《環(huán)境空氣質(zhì)量指數(shù)(AQI)技術(shù)規(guī)定(試行)》(HJ 633-2012)，空氣質(zhì)量分指數(shù)(IAQI)屬于中度污染級別。衛(wèi)星遙感反演數(shù)值偏高，具體原因不明，可能與冬季靜穩(wěn)天氣、污染物不易擴散和氣溶膠的城-鄉(xiāng)空間分布差別較大等有關。

4 結(jié)語

2013—2014年Landsat 8 OLI數(shù)據(jù)遙感反演區(qū)域大氣能見度的初步實驗表明，近70%的星地監(jiān)測結(jié)果一致性較好，反映局地尺度的地面能見度測量值與面上的遙感反演值有較好的對應。有約23%的星地監(jiān)測結(jié)果存在較大的差距(>10 km)，尤其是冬春季、空氣中度污染程度時，遙感反演的區(qū)域大氣能見度數(shù)值偏高，其原因尚不明確，初步推測大致緣于：星、地反演(測量)原理的不同，某些靜穩(wěn)天氣條件下，城市建成區(qū)內(nèi)工業(yè)源、機動車排放等多種來源污染相互疊加，區(qū)域空氣水平和垂直對流擴散不暢，可能導致城市與鄉(xiāng)村空氣中顆粒物濃度存在較大的空間分布差異?？傮w而言，Landsat 8 OLI和早期的TM、ETM+傳感器一樣，均能夠有效地監(jiān)測區(qū)域大氣渾濁情況，衛(wèi)星遙感反演值能夠較好地反映區(qū)域尺度的大氣能見度水平，是空氣質(zhì)量評價信息的有益補充和重要參考。隨著我國今后大力發(fā)展大氣污染監(jiān)測專用衛(wèi)星應用體系，對省、市級區(qū)域尺度大氣顆粒物、能見度等參數(shù)的遙感衛(wèi)星在軌在線監(jiān)測和實時反演能力的形成勢在必然，可大大提高空氣污染預報預警水平，保障區(qū)域空氣質(zhì)量安全。

[1] 吳兌,吳曉京,朱曉祥.霧和霾[M].北京：氣象出版社,2009.

[2] 葉香,姜愛軍,張軍,等.南京市大氣能見度的變化趨勢及特征[J].氣象科學,2011 (3):325-331.

[3] 王炳忠,莫月琴,楊云.現(xiàn)代氣象輻射測量技術(shù)[M].北京：氣象出版社,2008.

[4] 饒瑞中.大氣中的視覺和大氣能見度[J].光學學報,2010 (9):2486-2492.

[5] 傅剛,李曉嵐,魏娜.大氣能見度研究[J].中國海洋大學學報：自然科學版,2009 (5):855-862.

[6] 朱保美,周清.PWD20能見度儀的自動觀測及使用[J].氣象水文海洋儀器,2010 (3):20-24.

[7] ADLER-GOLDEN S M,MATTHEW M W,BERK A,et al.Improvements in aerosol retrieval for atmospheric correction[C]// Geoscience and Remote Sensing Symposium,2008.IGARSS 2008.IEEE International:IEEE,2008:III-130-III-133.

[8] 朱忠敏,龔威,余娟,等.水平能見度與氣溶膠光學厚度轉(zhuǎn)換模型的適用性分析[J].武漢大學學報：信息科學版,2010 (9):1086-1090.

[9] 牛志春，姜晟，李旭文，等.江蘇省霾污染遙感監(jiān)測業(yè)務化運行研究[J].環(huán)境監(jiān)控與預警,2014,6(5):15-18.

[10] 潘洪密.廣州地區(qū)大氣能見度與顆粒物關系的初探[J].環(huán)境監(jiān)控與預警,2015,7(1):32-36.

[11] 侯東,宋國寶,董燕生,等.TM傳感器輻射定標參數(shù)精度分析[J].國土資源遙感,2010 (4):14-18.

[12] 李旭文,牛志春,王經(jīng)順,等.遙感影像反演區(qū)域能見度及其與地面空氣質(zhì)量監(jiān)測數(shù)據(jù)一致性研究[J].環(huán)境監(jiān)測管理與技術(shù),2011,23(1):20-27.

[13] USGS.Landsat Missions[EB/OL].[2015-04-27].http:// landsat.usgs.gov/index.php.

[14] NASA.Operational Land Imager (OLI)[EB/OL].[2015-04-27].http://landsat.gsfc.nasa.gov/?p=5447.

[15] 李學彬,遲如利,徐青山,等.利用PM10和PM2.5反演大氣能見度[J].光學技術(shù),2008 (4):608-609，612.

[16] ROCHFORD P A,ACHARYA P K,ADLER-GOLDEN S M,et al.Validation and refinement of hyperspectral/multispectral atmospheric compensation using shadowband radiometers[J].Geoscience and Remote Sensing,IEEE Transactions on,2005,43(12):2898-2907.

[17] 何立明,王華,閻廣建,等.氣溶膠光學厚度與水平氣象視距相互轉(zhuǎn)換的經(jīng)驗公式及其應用[J].遙感學報,2003(5):372-378.

[18] KAUFMAN Y J,WALD A E,REMER L A,et al.The MODIS 2.1-μm channel-correlation with visible reflectance for use in remote sensing of aerosol[J].Geoscience and Remote Sensing,IEEE Transactions on,1997,35(5):1286-1298.

[19] PERKINS T,ADLER-GOLDEN S M,MATTHEW M W,et al.Speed and accuracy improvements in FLAASH atmospheric correction of hyperspectral imagery[J].Optical Engineering,2012,51(11):111707-1-111707-7.

欄目編輯 李文峻

Remote Sensing Retrieval of Regional Atmospheric Visibility in Yancheng from the Landsat 8 OLI Satellite Images

LI Xu-wen,NIU Zhi-chun,JIANG Sheng,DING Ming，CAI Kun

(JiangsuEnvironmentalMonitoringCenter,Nanjing,Jiangsu210036,China)

22 OLI (Operational Land Imager) images of Yancheng acquired by Landsat 8 from 2013 to 2014 were retrieved with ENVI 5.2 atmospheric correction module-FLAASH.They were compared with the data of PM10and PM2.5collected from air automatic monitoring sub-station of Yancheng Environmental Monitoring Center and the visibility data observed by local meteorological department.The results showed that the remote sensing image of OLI could efficiently monitor atmospheric visibility on regional scale,and the retrieval of regional atmospheric visibilities showed negative correlation with the monitoring results of ground automatic air quality measurements,which matched with ground visibility data at approximately 70%.

Landsat 8 OLI; Regional atmospheric visibility; Remote sensing retrieval; Air quality；Yancheng

2015-04-23

環(huán)保公益性行業(yè)科研專項基金資助項目(201309008)；江蘇省環(huán)境監(jiān)測科研基金資助項目(1217)；高分辨率對地觀測系統(tǒng)重大專項基金資助項目(05-Y30B02-9001-13/15-WX2)

李旭文(1966—)，男，研究員級高工，碩士，從事環(huán)境信息系統(tǒng)、環(huán)境遙感應用、生態(tài)監(jiān)測等領域的研究工作。

X832

A

1674-6732(2015)05-0001-06