文档介绍：中国科学院遥感应用研究所
博士学位论文
基于MODIS数据气溶胶反演建模与网格计算中间件研究
姓名:唐家奎
申请学位级别:博士
专业:地图学与地理信息系统
指导教师:薛勇
20050601
摘要在气溶胶遥感中的示范性应用,开发了基于网格计算平台的高通量利用卫星数据遥感陆地气溶胶一直是国际上研究的难点与热点。,对反演结果的精度存在极大影响。利用新一代传感器中分辨率成像光谱仪颍珼惴ǚ演陆地气溶胶的分布以及性质已经取得了较好的效果。然而,该算法只适用于诸如水体、浓密植被等较低地表反射率区域,大大限制了该算法的实际应用范围,尤其是无法应用于城市等亮地表区域气溶胶的遥感反演。本文中研究致力于解决的关键问题为无须上述假设或利用其他统计关系事先估计出地表反照率,而将地表真实反照率作为反演目标变量之一。使陆地气溶胶的反演,不再受地表反射类型的限制,对于较高反射率的地表依然有效,。提高陆地气溶胶尤其是城市等亮地表下挚面区域的反演精度。本文中提出了基于利用虯荕数据的协同反演模型算法猻,用以反演陆地气溶胶的光学厚度等信息。该算法实现了地表反射率与气溶胶光学厚度的同时反演,可应用于各种地表反射率类型,包括城市等亮地表区域。我们以北京以及周边地区为示范区,进行了初步的反演应用研究,并通过与国际牡孛婀鄄馐荻员冉辛初步的反演验证,结果表明,该算法具有较高的精度,进一步的验证工作还在继续。另外,本文中将探索国际上最新的科学计算技术一网格计算遥感信息处理网格节点内的气溶胶反演—中间件,实现了典型的气溶胶遥感反演算法在网格计算平台下的并行及应用,用以解决气溶胶反演的计算量大,耗时长,获得反演结果的时效性差等问题,进而实现气溶胶的快速遥感反演。痬
关键词:气溶胶反演,气溶胶光学厚度,乇矸瓷渎剩琓,网格计算,遥感信息处理网格节点,通过实际的应用瓵反演气溶胶的试验,我们发现网格计算平台下气溶胶反演计算效率有了明显的提高,并且当可用计算资源节点数与任务分割数目相近时,效率提高值趋于最大。试验数据表明,网格计算技术在气溶胶遥感领域的应用具有广阔的前景。瓵屏蔽了对于用户的网格计算平台的复杂性,在用户与网格平台之间充当了应用的桥梁,使用户能够方便地利用网格计算池中的节点资源,能够大大改善气溶胶反演的效率。网格计算技术能够为气溶胶遥感提供业务化支持,为快速进而实时或近实时的气溶胶信息遥感监测需求如快速环境监测与决策、气候建立与预测等服务。中国科学院遥感应用研究所博士学位论文
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第一章绪论大气气溶胶简介大气气溶胶是悬浮在空气中的微小的固体或液体颗粒构成的多分散系。其粒子按其来源可分为人工来源和自然来源两大类。人工来源为人类活动所产生,例如:由煤、木炭、石油的燃烧和工业活动所产生的大量固体烟尘颗粒和吸湿性物质:由核武器实验所引起的微尘和放射性裂变产物等。自然来源为自然现象所产生,如土壤微粒和岩石的风化,森林火灾与火山爆发所产生的大量烟尘颗粒和微尘;海洋上的浪花溅沫进入大气所形成的吸湿性赫结核;另外还有宇宙尘埃等,如陨石燃烧后进入大气中等熳A洌涣跤窠嗟龋。气溶胶的粒子分布通常是由其粒子半径决定的,。痏/洹AW邮芏缺浠段б埠艽螅平均在觯迕譒觯迕之间。在近地面大气层中,气溶胶粒子数密度分布一般城市大于农村,陆地大于海洋,冬季大于夏季。越来越多的研究表明明星,怨ひ祷岳矗死嗷疃酥苯酉虼笃欧糯罅康牧W油猓业生产中向大气排放的:、人嵝云逶诖笃谢雇ü蔷嗷Х从χ鸾转化成酸性盐粒子,形成二次气溶胶。对气候和环境产生重要影响。大气气溶胶主要存在于对流层。除大规模火山喷发情况外,平流层气溶胶浓度一般比对流层气溶胶浓度小一个数量级琫.,G苛一鹕脚发时關鹕脚绶形成的气溶胶粒子可能进入平流层,并扩散到非常广泛的地区,可能存在相当长一段时期,并对气候和大气环境产生明显影由于气溶胶粒子来源的广泛性,大气气溶胶粒子的形状、大小、化学成分及时空差异等性态很难统一量化,因而是大气最主要的不确定性的成分之一,:,F响。琫.,;
响指大气中的气溶胶粒子散射和吸收太阳辐射和长波辐射,从而进一步影响地一溶胶含量只在地球大气组分中占有很少部分,但由于其在大气层中广泛的分稚、短暂的生命期和巨大的空间变化、以及复杂的化学组成,,另一方面,大气气溶胶又是影响大气环境质量的