气溶胶光学厚度遥感反演方法、装置及电子设备

摘要

本发明提供了一种气溶胶光学厚度遥感反演方法、装置及电子设备，涉及遥感技术领域，在进行气溶胶光学厚度遥感反演时，先建立查找表，然后基于MODIS地表反射率产品、历史MERSI II数据以及AERONET数据，构建月尺度、不同方位角和不同散射角下的MERSI II蓝波段地表反射率库，再计算得到表观反射率计算数据，进而得到与表观反射率实际数据相匹配的匹配表观反射率计算数据，并在查找表中查表得到对应的气溶胶光学厚度数据。这样可以有效的提取月尺度、不同方位角和不同散射角下的地表信息，避免地表反射率低估，从而提供稳定的地表反射率

权利要求

1.一种气溶胶光学厚度遥感反演方法，其特征在于，包括：

根据辐射传输模型，建立设定参数下程辐射反射率、半球反射率和大气透过率的查找表；其中，所述设定参数包括太阳天顶角、观测天顶角、太阳与卫星间相对方位角和气溶胶光学厚度；

基于中分辨率成像光谱仪MODIS地表反射率产品、历史MERSI II数据以及气溶胶自动监测网络AERONET数据，构建月尺度、不同方位角和不同散射角下的MERSI II蓝波段地表反射率库；

根据所述查找表中的程辐射反射率、半球反射率和大气透过率，以及所述MERSI II蓝波段地表反射率库中的地表反射率数据，利用辐射传输方程计算得到表观反射率计算数据；

将所述表观反射率计算数据与基于当前MERSI II数据计算得到的表观反射率实际数据进行数值对比，得到与所述表观反射率实际数据相匹配的匹配表观反射率计算数据，并在所述查找表中查表得到对应的气溶胶光学厚度数据；

所述AERONET数据包括AERONET气溶胶光学厚度数据；所述基于中分辨率成像光谱仪MODIS地表反射率产品、历史MERSI II数据以及气溶胶自动监测网络AERONET数据，构建月尺度、不同方位角和不同散射角下的MERSI II蓝波段地表反射率库，包括：对所述MODIS地表反射率产品的历史数据进行按月统计，针对预设的多个角度条件，从每月对应的多景影像中选取符合每个所述角度条件的像元；其中，所述历史数据包括500米分辨率的蓝波段数据和250米分辨率的红波段数据，所述角度条件包括方位角和散射角分别处于相应的角度范围；

对于每月每个所述角度条件，确定每个像元分别在所述蓝波段数据和所述红波段数据下符合该角度条件的符合个数，并根据每个像元的相应符合个数，确定该像元在该月该角度条件下的蓝波段地表反射率和红波段地表反射率，得到500米分辨率MODIS蓝波段地表反射率库和250米分辨率MODIS红波段地表反射率库；

根据所述500米分辨率MODIS蓝波段地表反射率库和所述250米分辨率MODIS红波段地表反射率库，构建第一转换关系，得到250米分辨率MODIS蓝波段地表反射率库；

将所述历史MERSI II数据转换为历史MERSI II蓝波段表观反射率数据；

根据所述历史MERSI II蓝波段表观反射率数据和对应位置的AERONET气溶胶光学厚度数据，利用辐射传输方程，计算得到250米分辨率MERSI II蓝波段日尺度地表反射率点数据；

根据所述250米分辨率MERSI II蓝波段日尺度地表反射率点数据，提取250米分辨率MERSI II蓝波段月尺度地表反射率点数据；

根据所述250米分辨率MERSI II蓝波段月尺度地表反射率点数据和所述250米分辨率MODIS蓝波段地表反射率库，构建第二转换关系，得到250米分辨率MERSI II蓝波段地表反射率库；

或者，所述AERONET数据包括AERONET气溶胶光学厚度数据；所述基于中分辨率成像光谱仪MODIS地表反射率产品、历史MERSI II数据以及气溶胶自动监测网络AERONET数据，构建月尺度、不同方位角和不同散射角下的MERSI II蓝波段地表反射率库，包括：对所述MODIS地表反射率产品中500米分辨率的蓝波段数据进行按月统计，针对预设的多个角度条件，从每月对应的多景影像中选取符合每个所述角度条件的像元；其中，所述角度条件包括方位角和散射角分别处于相应的角度范围；

对于每月每个所述角度条件，确定每个像元符合该角度条件的符合个数，并根据每个像元的符合个数，确定该像元在该月该角度条件下的蓝波段地表反射率，得到500米分辨率MODIS蓝波段地表反射率库；

将所述历史MERSI II数据转换为历史MERSI II蓝波段表观反射率数据；

根据所述历史MERSI II蓝波段表观反射率数据和对应位置的AERONET气溶胶光学厚度数据，利用辐射传输方程，计算得到250米分辨率MERSI II蓝波段日尺度地表反射率点数据；

对所述250米分辨率MERSI II蓝波段日尺度地表反射率点数据进行下采样和月尺度提取，得到500米分辨率MERSI II蓝波段月尺度地表反射率点数据；

根据所述500米分辨率MERSI II蓝波段月尺度地表反射率点数据和所述500米分辨率MODIS蓝波段地表反射率库，构建第二转换关系，得到500米分辨率MERSI II蓝波段地表反射率库。

2.根据权利要求1所述的气溶胶光学厚度遥感反演方法，其特征在于，所述根据每个像元的相应符合个数，确定该像元在该月该角度条件下的蓝波段地表反射率和红波段地表反射率，包括：当所述符合个数小于或等于1时，确定该像元在该月该角度条件下对应的相应波段地表反射率不存在；

当所述符合个数等于2时，确定该像元在该月该角度条件下对应的相应波段地表反射率为符合该角度条件的两个地表反射率的均值；

当所述符合个数大于2，同时小于或等于N/2‑1时，确定该像元在该月该角度条件下对应的相应波段地表反射率为符合该角度条件的第二小地表反射率和第三小地表反射率的均值。

3.根据权利要求1所述的气溶胶光学厚度遥感反演方法，其特征在于，所述第一转换关系包括：；

其中， 表示所述250米分辨率MODIS红波段地表反射率库中不同月份

M、不同相对方位角 、不同散射角 下的MODIS蓝波段地表反射率， 表

示所述250米分辨率MODIS红波段地表反射率库中不同月份M、不同相对方位角 、不同散射角 下的MODIS红波段地表反射率分别， 、 表示不同月份M、不同相对方位角 、不同散射角 下的转换系数。

4. 根据权利要求1所述的气溶胶光学厚度遥感反演方法，其特征在于，所述将所述历史MERSI II数据转换为历史MERSI II蓝波段表观反射率数据，包括：通过如下公式将所述历史MERSI II数据中每个像元的DN值转换为所述历史MERSI II蓝波段表观反射率数据中的相应表观反射率 ：；

其中， 、 、 分别表示给定的定标系数， 表示日地距离，表示太阳天顶角余弦。

5.根据权利要求1‑4中任一项所述的气溶胶光学厚度遥感反演方法，其特征在于，所述MODIS地表反射率产品包括500米分辨率MOD09的蓝波段数据。

6.一种气溶胶光学厚度遥感反演装置，其特征在于，包括：

建立模块，用于根据辐射传输模型，建立设定参数下程辐射反射率、半球反射率和大气透过率的查找表；其中，所述设定参数包括太阳天顶角、观测天顶角、太阳与卫星间相对方位角和气溶胶光学厚度；

构建模块，用于基于中分辨率成像光谱仪MODIS地表反射率产品、历史MERSI II数据以及气溶胶自动监测网络AERONET数据，构建月尺度、不同方位角和不同散射角下的MERSI II蓝波段地表反射率库；

计算模块，用于根据所述查找表中的程辐射反射率、半球反射率和大气透过率，以及所述MERSI II蓝波段地表反射率库中的地表反射率数据，利用辐射传输方程计算得到表观反射率计算数据；

反演模块，用于将所述表观反射率计算数据与基于当前MERSI II数据计算得到的表观反射率实际数据进行数值对比，得到与所述表观反射率实际数据相匹配的匹配表观反射率计算数据，并在所述查找表中查表得到对应的气溶胶光学厚度数据；

所述AERONET数据包括AERONET气溶胶光学厚度数据；所述构建模块具体用于：对所述MODIS地表反射率产品的历史数据进行按月统计，针对预设的多个角度条件，从每月对应的多景影像中选取符合每个所述角度条件的像元；其中，所述历史数据包括500米分辨率的蓝波段数据和250米分辨率的红波段数据，所述角度条件包括方位角和散射角分别处于相应的角度范围；

对于每月每个所述角度条件，确定每个像元分别在所述蓝波段数据和所述红波段数据下符合该角度条件的符合个数，并根据每个像元的相应符合个数，确定该像元在该月该角度条件下的蓝波段地表反射率和红波段地表反射率，得到500米分辨率MODIS蓝波段地表反射率库和250米分辨率MODIS红波段地表反射率库；

根据所述500米分辨率MODIS蓝波段地表反射率库和所述250米分辨率MODIS红波段地表反射率库，构建第一转换关系，得到250米分辨率MODIS蓝波段地表反射率库；

将所述历史MERSI II数据转换为历史MERSI II蓝波段表观反射率数据；

根据所述历史MERSI II蓝波段表观反射率数据和对应位置的AERONET气溶胶光学厚度数据，利用辐射传输方程，计算得到250米分辨率MERSI II蓝波段日尺度地表反射率点数据；

根据所述250米分辨率MERSI II蓝波段日尺度地表反射率点数据，提取250米分辨率MERSI II蓝波段月尺度地表反射率点数据；

根据所述250米分辨率MERSI II蓝波段月尺度地表反射率点数据和所述250米分辨率MODIS蓝波段地表反射率库，构建第二转换关系，得到250米分辨率MERSI II蓝波段地表反射率库；

或者，所述AERONET数据包括AERONET气溶胶光学厚度数据；所述构建模块具体用于：对所述MODIS地表反射率产品中500米分辨率的蓝波段数据进行按月统计，针对预设的多个角度条件，从每月对应的多景影像中选取符合每个所述角度条件的像元；其中，所述角度条件包括方位角和散射角分别处于相应的角度范围；

对于每月每个所述角度条件，确定每个像元符合该角度条件的符合个数，并根据每个像元的符合个数，确定该像元在该月该角度条件下的蓝波段地表反射率，得到500米分辨率MODIS蓝波段地表反射率库；

将所述历史MERSI II数据转换为历史MERSI II蓝波段表观反射率数据；

根据所述历史MERSI II蓝波段表观反射率数据和对应位置的AERONET气溶胶光学厚度数据，利用辐射传输方程，计算得到250米分辨率MERSI II蓝波段日尺度地表反射率点数据；

对所述250米分辨率MERSI II蓝波段日尺度地表反射率点数据进行下采样和月尺度提取，得到500米分辨率MERSI II蓝波段月尺度地表反射率点数据；

根据所述500米分辨率MERSI II蓝波段月尺度地表反射率点数据和所述500米分辨率MODIS蓝波段地表反射率库，构建第二转换关系，得到500米分辨率MERSI II蓝波段地表反射率库。

7.一种电子设备，包括存储器、处理器，所述存储器中存储有可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1‑5中任一项所述的气溶胶光学厚度遥感反演方法。

8.一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器运行时执行权利要求1‑5中任一项所述的气溶胶光学厚度遥感反演方法。

说明书

气溶胶光学厚度遥感反演方法、装置及电子设备

技术领域

[0001] 本发明涉及遥感技术领域，尤其是涉及一种气溶胶光学厚度遥感反演方法、装置及电子设备。

背景技术

[0002] 卫星反演气溶胶是一种高效、可靠的气溶胶监测手段，对于气溶胶污染的研究和控制具有重要意义。由于地表反射率的影响会使气溶胶光学厚度的反演结果产生偏差，因此，去除地表反射率的影响是气溶胶光学厚度反演的关键问题之一，可以提高反演结果的精度和可靠性。

[0003] 目前已经有一些业务化算法被广泛使用在气溶光学厚度反演中，主要包括暗像元算法（Dark Target）和深蓝算法（Deep Blue）。暗像元算法是由NASA Goddard Space Flight Center开发的一种气溶胶光学厚度反演算法，利用可见光波段和红外波段存在的地表反射率关系来估算气溶胶光学厚度；该算法基于多年的卫星遥感数据和地面测量数据，具有较高的精度和稳定性，但是对于沙漠、城市等高亮地表区域无法进行反演。深蓝算法可以利用在蓝光处较强的大气反射和较弱的地表反射特征去除地表贡献；该算法需要有先验的地表信息，然后再根据卫星信号来反演气溶胶光学厚度，可以有效解决暗像元算法对高亮地区反演缺失的问题。

[0004] 正如深蓝算法思想所定义的，需要有先验的地表信息，在进行地表信息构建时，传统的方法是采用最小反射率合成技术（Minimum Reflectivity Technique，MRT），在合成过程中主要是考虑一定数量不同时间的影像，相同位置像元中寻找最小值作为目标值，在实际中可能会降低对地表信息的估测，从而影响气溶胶光学厚度反演精度。

发明内容

[0005] 本发明的目的在于提供一种气溶胶光学厚度遥感反演方法、装置及电子设备，以提高气溶胶光学厚度的反演精度。

[0006] 第一方面，本发明实施例提供了一种气溶胶光学厚度遥感反演方法，包括：

[0007] 根据辐射传输模型，建立设定参数下程辐射反射率、半球反射率和大气透过率的查找表；其中，所述设定参数包括太阳天顶角、观测天顶角、太阳与卫星间相对方位角和气溶胶光学厚度；

[0008] 基于中分辨率成像光谱仪MODIS地表反射率产品、历史MERSI II数据以及气溶胶自动监测网络AERONET数据，构建月尺度、不同方位角和不同散射角下的MERSI II蓝波段地表反射率库；

[0009] 根据所述查找表中的程辐射反射率、半球反射率和大气透过率，以及所述MERSI II蓝波段地表反射率库中的地表反射率数据，利用辐射传输方程计算得到表观反射率计算数据；

[0010] 将所述表观反射率计算数据与基于当前MERSI II数据计算得到的表观反射率实际数据进行数值对比，得到与所述表观反射率实际数据相匹配的匹配表观反射率计算数据，并在所述查找表中查表得到对应的气溶胶光学厚度数据。

[0011] 进一步地，所述AERONET数据包括AERONET气溶胶光学厚度数据；所述基于中分辨率成像光谱仪MODIS地表反射率产品、历史MERSI II数据以及气溶胶自动监测网络AERONET数据，构建月尺度、不同方位角和不同散射角下的MERSI II蓝波段地表反射率库，包括：

[0012] 对所述MODIS地表反射率产品的历史数据进行按月统计，针对预设的多个角度条件，从每月对应的多景影像中选取符合每个所述角度条件的像元；其中，所述历史数据包括500米分辨率的蓝波段数据和250米分辨率的红波段数据，所述角度条件包括方位角和散射角分别处于相应的角度范围；

[0013] 对于每月每个所述角度条件，确定每个像元分别在所述蓝波段数据和所述红波段数据下符合该角度条件的符合个数，并根据每个像元的相应符合个数，确定该像元在该月该角度条件下的蓝波段地表反射率和红波段地表反射率，得到500米分辨率MODIS蓝波段地表反射率库和250米分辨率MODIS红波段地表反射率库；

[0014] 根据所述500米分辨率MODIS蓝波段地表反射率库和所述250米分辨率MODIS红波段地表反射率库，构建第一转换关系，得到250米分辨率MODIS蓝波段地表反射率库；

[0015] 将所述历史MERSI II数据转换为历史MERSI II蓝波段表观反射率数据；

[0016] 根据所述历史MERSI II蓝波段表观反射率数据和对应位置的AERONET气溶胶光学厚度数据，利用辐射传输方程，计算得到250米分辨率MERSI II蓝波段日尺度地表反射率点数据；

[0017] 根据所述250米分辨率MERSI II蓝波段日尺度地表反射率点数据，提取250米分辨率MERSI II蓝波段月尺度地表反射率点数据；

[0018] 根据所述250米分辨率MERSI II蓝波段月尺度地表反射率点数据和所述250米分辨率MODIS蓝波段地表反射率库，构建第二转换关系，得到250米分辨率MERSI II蓝波段地表反射率库。

[0019] 进一步地，所述根据每个像元的相应符合个数，确定该像元在该月该角度条件下的蓝波段地表反射率和红波段地表反射率，包括：

[0020] 当所述符合个数小于或等于1时，确定该像元在该月该角度条件下对应的相应波段地表反射率不存在；

[0021] 当所述符合个数等于2时，确定该像元在该月该角度条件下对应的相应波段地表反射率为符合该角度条件的两个地表反射率的均值；

[0022] 当所述符合个数大于2，同时小于或等于N/2‑1时，确定该像元在该月该角度条件下对应的相应波段地表反射率为符合该角度条件的第二小地表反射率和第三小地表反射率的均值。

[0023] 进一步地，所述第一转换关系包括：

[0024] ；

[0025] 其中， 表示所述250米分辨率MODIS红波段地表反射率库中不同月份M、不同相对方位角 、不同散射角 下的MODIS蓝波段地表反射率，
表示所述250米分辨率MODIS红波段地表反射率库中不同月份M、不同相
对方位角 、不同散射角 下的MODIS红波段地表反射率分别， 、
表示不同月份M、不同相对方位角 、不同散射角 下的转换系数。

[0026] 进一步地，所述将所述历史MERSI II数据转换为历史MERSI II蓝波段表观反射率数据，包括：

[0027] 通过如下公式将所述历史MERSI II数据中每个像元的DN值转换为所述历史MERSI II蓝波段表观反射率数据中的相应表观反射率 ：

[0028] ；

[0029] 其中， 、 、 分别表示给定的定标系数， 表示日地距离，表示太阳天顶角余弦。

[0030] 进一步地，所述AERONET数据包括AERONET气溶胶光学厚度数据；所述基于中分辨率成像光谱仪MODIS地表反射率产品、历史MERSI II数据以及气溶胶自动监测网络AERONET数据，构建月尺度、不同方位角和不同散射角下的MERSI II蓝波段地表反射率库，包括：

[0031] 对所述MODIS地表反射率产品中500米分辨率的蓝波段数据进行按月统计，针对预设的多个角度条件，从每月对应的多景影像中选取符合每个所述角度条件的像元；其中，所述角度条件包括方位角和散射角分别处于相应的角度范围；

[0032] 对于每月每个所述角度条件，确定每个像元符合该角度条件的符合个数，并根据每个像元的符合个数，确定该像元在该月该角度条件下的蓝波段地表反射率，得到500米分辨率MODIS蓝波段地表反射率库；

[0033] 将所述历史MERSI II数据转换为历史MERSI II蓝波段表观反射率数据；

[0034] 根据所述历史MERSI II蓝波段表观反射率数据和对应位置的AERONET气溶胶光学厚度数据，利用辐射传输方程，计算得到250米分辨率MERSI II蓝波段日尺度地表反射率点数据；

[0035] 对所述250米分辨率MERSI II蓝波段日尺度地表反射率点数据进行下采样和月尺度提取，得到500米分辨率MERSI II蓝波段月尺度地表反射率点数据；

[0036] 根据所述500米分辨率MERSI II蓝波段月尺度地表反射率点数据和所述500米分辨率MODIS蓝波段地表反射率库，构建第二转换关系，得到500米分辨率MERSI II蓝波段地表反射率库。

[0037] 进一步地，所述MODIS地表反射率产品包括500米分辨率MOD09的蓝波段数据。

[0038] 第二方面，本发明实施例还提供了一种气溶胶光学厚度遥感反演装置，包括：

[0039] 建立模块，用于根据辐射传输模型，建立设定参数下程辐射反射率、半球反射率和大气透过率的查找表；其中，所述设定参数包括太阳天顶角、观测天顶角、太阳与卫星间相对方位角和气溶胶光学厚度；

[0040] 构建模块，用于基于中分辨率成像光谱仪MODIS地表反射率产品、历史MERSI II数据以及气溶胶自动监测网络AERONET数据，构建月尺度、不同方位角和不同散射角下的MERSI II蓝波段地表反射率库；

[0041] 计算模块，用于根据所述查找表中的程辐射反射率、半球反射率和大气透过率，以及所述MERSI II蓝波段地表反射率库中的地表反射率数据，利用辐射传输方程计算得到表观反射率计算数据；

[0042] 反演模块，用于将所述表观反射率计算数据与基于当前MERSI II数据计算得到的表观反射率实际数据进行数值对比，得到与所述表观反射率实际数据相匹配的匹配表观反射率计算数据，并在所述查找表中查表得到对应的气溶胶光学厚度数据。

[0043] 第三方面，本发明实施例还提供了一种电子设备，包括存储器、处理器，所述存储器中存储有可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现第一方面所述的气溶胶光学厚度遥感反演方法。

[0044] 第四方面，本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器运行时执行第一方面所述的气溶胶光学厚度遥感反演方法。

[0045] 本发明实施例提供的气溶胶光学厚度遥感反演方法、装置及电子设备，在进行气溶胶光学厚度遥感反演时，先根据辐射传输模型，建立设定参数下程辐射反射率、半球反射率和大气透过率的查找表；其中，设定参数包括太阳天顶角、观测天顶角、太阳与卫星间相对方位角和气溶胶光学厚度；然后基于中分辨率成像光谱仪MODIS地表反射率产品、历史MERSI II数据以及气溶胶自动监测网络AERONET数据，构建月尺度、不同方位角和不同散射角下的MERSI II蓝波段地表反射率库；再根据查找表中的程辐射反射率、半球反射率和大气透过率，以及MERSI II蓝波段地表反射率库中的地表反射率数据，利用辐射传输方程计算得到表观反射率计算数据；进而将表观反射率计算数据与基于当前MERSI II数据计算得到的表观反射率实际数据进行数值对比，得到与表观反射率实际数据相匹配的匹配表观反射率计算数据，并在查找表中查表得到对应的气溶胶光学厚度数据。这样在进行气溶胶光学厚度遥感反演时采用多角度反射率转换技术，可以有效的提取月尺度、不同方位角和不同散射角下的地表信息，避免地表反射率低估，从而提供稳定的地表反射率库，进而提高了气溶胶光学厚度的反演精度。

附图说明

[0046] 为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

[0047] 图1为本发明实施例提供的一种气溶胶光学厚度遥感反演方法的流程示意图；

[0048] 图2为本发明实施例提供的另一种气溶胶光学厚度遥感反演方法的流程示意图；

[0049] 图3为本发明实施例提供的一种气溶胶光学厚度遥感反演装置的结构示意图；

[0050] 图4为本发明实施例提供的一种电子设备的结构示意图。

具体实施方式

[0051] 下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

[0052] 地表反射率的强度和波长特征与气溶胶的光学特性有关，因此地表反射率会使得气溶胶光学厚度的反演结果受到干扰和影响。地表反射率的强度和波长特征会随着地表类型、植被覆盖度、地表状态等因素的改变而发生变化，因此地表反射率的影响对于不同地表类型的气溶胶光学厚度反演具有不同的影响。在一些情况下，地表反射率的强度甚至可能超过气溶胶光学厚度的信号强度，因此需要去除地表反射率的影响，才能准确地反演气溶胶光学厚度。

[0053] FY3D（风云三号D）卫星搭载的中分辨率成像光谱仪II型（MERSI II）可以有效的对气溶胶进行监测。尽管MERSI II仪器的波段配置具有暗像元算法实现的条件，但是依旧无法解决暗像元算法本身存在的弊端。为了获取覆盖范围更为广泛且稳定的气溶胶光学厚度，可以使用MERSI II仪器的蓝波段波长实现气溶胶光学厚度反演。基于此，本发明实施例提供的一种气溶胶光学厚度遥感反演方法、装置及电子设备，针对现有地表反射率构建时存在的问题，基于多角度反射率转换技术（Multi‑angle Reflectivity Transform Technology，MRTT），进行FY3D卫星数据陆地气溶胶光学厚度遥感反演，可以提供稳定的地表反射率库，进而提高气溶胶光学厚度反演精度。

[0054] 为便于对本实施例进行理解，首先对本发明实施例所公开的一种气溶胶光学厚度遥感反演方法进行详细介绍。

[0055] 本发明实施例提供了一种气溶胶光学厚度遥感反演方法，该方法可以由具有数据处理能力的电子设备执行，可应用于不同卫星数据陆地气溶胶光学厚度遥感反演。参见图1所示的一种气溶胶光学厚度遥感反演方法的流程示意图，该方法主要包括如下步骤S102~步骤S108：

[0056] 步骤S102，根据辐射传输模型，建立设定参数下程辐射反射率、半球反射率和大气透过率的查找表。

[0057] 其中，设定参数包括太阳天顶角、观测天顶角、太阳与卫星间相对方位角和气溶胶光学厚度。通过该查找表，可以查找到不同太阳天顶角、观测天顶角、相对方位角、气溶胶光学厚度下的程辐射反射率、半球反射率、太阳天顶角的大气透过率和观测天顶角的大气透过率。

[0058] 具体实现时，可以利用诸如6S辐射传输模型（或6SV辐射传输模型等）构建查找表（Look‑Up‑Table，简称LUT）。主要设定的观测几何包括：9个太阳天顶角（0‑80°，间隔为10°）、9个观测天顶角（0‑80°，间隔为10°）、10个太阳与卫星之间的相对方位角（0‑180°，间隔为20°）；气溶胶光学厚度：20个（0.05、0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.8、1.0、1.2、1.4、
1.6、1.8、2.0、2.5、3.0、3.5、4.0、4.5、5）；气溶胶模式采用统一的大陆型气溶胶。

[0059] 步骤S104，基于中分辨率成像光谱仪MODIS地表反射率产品、历史MERSI II数据以及气溶胶自动监测网络AERONET数据，构建月尺度、不同方位角和不同散射角下的MERSI II蓝波段地表反射率库。

[0060] 可选地，MODIS（Moderate‑resolution Imaging Spectroradiometer，中分辨率成像光谱仪）地表反射率产品可以包括500米分辨率MOD09的蓝波段数据。AERONET（Aerosol Robotic Network，气溶胶自动监测网络）数据可以包括AERONET气溶胶光学厚度数据。考虑到MERSI II数据的分辨率为250米，而MODIS地表反射率产品中蓝波段数据的分辨率为500米，因此需要先对二者进行分辨率的统一。

[0061] 为了保证精度，可以将MODIS地表反射率产品中蓝波段数据的分辨率调整为与MERSI II数据的分辨率相同，基于此，在一些可能的实施例中，上述步骤S104可以通过如下子步骤a1 子步骤a7实现：
~

[0062] 子步骤a1，对MODIS地表反射率产品的历史数据进行按月统计，针对预设的多个角度条件，从每月对应的多景影像中选取符合每个角度条件的像元；其中，历史数据包括500米分辨率的蓝波段数据和250米分辨率的红波段数据，角度条件包括方位角和散射角分别处于相应的角度范围；

[0063] 考虑到MODIS地表反射率产品还包括250米分辨率的红波段数据，该红波段数据与MERSI II数据的分辨率相同，因此可以基于该红波段数据对500米分辨率的蓝波段数据进行分辨率调整。因此分别对MODIS地表反射率产品中的蓝波段数据和红波段数据进行按月统计和不同角度条件的像元选取。其中，像元的大小与分辨率对应，例如500米分辨率下，像元的尺寸为500米；250米分辨率下，像元的尺寸为250米。

[0064] 具体实现时，可以将相对方位角划分为两类，将相对方位角大于或等于90°的称为前向相对方位角（ ），方位角小于90°的称为后向相对方位角（ ）。在分前、后向相对方位角基础上，再将散射角（ ）分为每45°一个间隔。这样划分后的每组相对方位角范围和散射角范围均对应一个角度条件。需要说明的是，可以根据实际需求对相对方位角和散射角进行划分，例如，在其他实施例中，还可以将相对方位角均分为四类，将散射角分为30°一个间隔等。这里的按月统计指对历史数据中的所有相同月份的数据进行不同角度条件的像元选取，例如，对于2013年至2022年的MODIS地表反射率产品数据MOD09，以1月份为例，分别对2013年至2022年的所有1月份的数据进行不同角度条件的像元选取。

[0065] 子步骤a2，对于每月每个角度条件，确定每个像元分别在蓝波段数据和红波段数据下符合该角度条件的符合个数，并根据每个像元的相应符合个数，确定该像元在该月该角度条件下的蓝波段地表反射率和红波段地表反射率，得到500米分辨率MODIS蓝波段地表反射率库和250米分辨率MODIS红波段地表反射率库。

[0066] 地表反射率的计算方式与符合个数对应，具体实现时，当符合个数小于或等于1时，确定该像元在该月该角度条件下对应的相应波段地表反射率不存在；当符合个数等于2时，确定该像元在该月该角度条件下对应的相应波段地表反射率为符合该角度条件的两个地表反射率的均值；当符合个数大于2，同时小于或等于N/2‑1时，确定该像元在该月该角度条件下对应的相应波段地表反射率为符合该角度条件的第二小地表反射率和第三小地表反射率的均值。

[0067] 需要说明的是，地表反射率的计算方式与符合个数之间的对应关系可以根据实际需求设置，并且地表反射率的计算方式也可以根据实际需求设置，本发明实施例对此不做限定。

[0068] 子步骤a3，根据500米分辨率MODIS蓝波段地表反射率库和250米分辨率MODIS红波段地表反射率库，构建第一转换关系，得到250米分辨率MODIS蓝波段地表反射率库。

[0069] 对不同月份M、不同相对方位角 、不同散射角 条件下的MODIS红波段地表反射率 和蓝波段地表反射率 依次构建转换关系。

[0070] 在一些可能的实施例中，第一转换关系包括：

[0071] ；

[0072] 其中， 表示250米分辨率MODIS红波段地表反射率库中不同月份M、不同相对方位角 、不同散射角 下的MODIS蓝波段地表反射率，
表示250米分辨率MODIS红波段地表反射率库中不同月份M、不同相对方位角 、不同散射角 下的MODIS红波段地表反射率分别， 、 表示不同月份M、不同相
对方位角 、不同散射角 下的转换系数。

[0073] 子步骤a4，将历史MERSI II数据转换为历史MERSI II蓝波段表观反射率数据。

[0074] MERSI II每一轨道观测数据被切割为诸如5 min/景，数据存储格式可以为HDF5格式。在进行定量应用前，需要结合定标系数进行DN（Digital Number）值到表观反射率TOA（Top‑of‑Atmosphere）的转换。

[0075] 在一些可能的实施例中，可以通过如下公式将历史MERSI II数据中每个像元的DN值转换为历史MERSI II蓝波段表观反射率数据中的相应表观反射率 ：

[0076] ；

[0077] 其中， 、 、 分别表示给定的定标系数， 表示日地距离，表示太阳天顶角余弦。

[0078] 子步骤a5，根据历史MERSI II蓝波段表观反射率数据和对应位置的AERONET气溶胶光学厚度数据，利用辐射传输方程，计算得到250米分辨率MERSI II蓝波段日尺度地表反射率点数据。

[0079] MODIS与MERSI II是不同传感器，两者光谱响应函数存在差异，为了消除传感器间光谱差异，需要构建MODIS与MERSI II之间的转换关系。可以匹配对应位置的MODIS蓝波段地表反射率与MERSI II蓝波段地表反射率，构建MODIS与MERSI II之间的转换关系，因此需要先得到MERSI II蓝波段日尺度地表反射率点数据，从而得到MERSI II蓝波段月尺度地表反射率点数据，进而与月尺度下的MODIS蓝波段地表反射率库进行匹配，构建转换关系。MERSI II蓝波段日尺度地表反射率点数据可以通过如下方式得到：利用AERONET地基站点经纬度信息提取MERSI II蓝波段表观反射率信息，结合对应位置的AERONET气溶胶光学厚度数据，利用辐射传输方程计算MERSI II蓝波段真实地表反射率，以此构建不同方位角和散射角的日尺度下蓝波段地表反射率点数据集（即MERSI II蓝波段日尺度地表反射率点数据）。

[0080] 子步骤a6，根据250米分辨率MERSI II蓝波段日尺度地表反射率点数据，提取250米分辨率MERSI II蓝波段月尺度地表反射率点数据。

[0081] 具体方式与前述提取500米分辨率MODIS蓝波段地表反射率库或250米分辨率MODIS红波段地表反射率库类似，这里不再赘述。

[0082] 子步骤a7，根据250米分辨率MERSI II蓝波段月尺度地表反射率点数据和250米分辨率MODIS蓝波段地表反射率库，构建第二转换关系，得到250米分辨率MERSI II蓝波段地表反射率库。

[0083] 可以使250米分辨率MERSI II蓝波段月尺度地表反射率点数据匹配对应位置的250米分辨率MODIS蓝波段地表反射率库，构建MODIS与MERSI II之间的关系：

[0084] ；

[0085] 根据转换关系，将不同M、 和 条件下MODIS蓝光波段地表反射率库转换到MERSI II蓝光波段地表反射率库中。

[0086] 需要说明的是，子步骤a1 子步骤a3与子步骤a4 子步骤a6之间无先后执行顺序，~ ~二者均位于子步骤a7之前即可，例如，在其他实施例中，也可以先执行子步骤a4 子步骤a6，~
再执行子步骤a1 子步骤a3，最后执行子步骤a7。
~

[0087] 为了降低计算量，提高处理速度，可以将MERSI II数据的分辨率调整为与MODIS地表反射率产品中蓝波段数据的分辨率相同，基于此，在另一些可能的实施例中，上述步骤S104还可以通过如下子步骤b1 子步骤b6实现：~

[0088] 子步骤b1，对MODIS地表反射率产品中500米分辨率的蓝波段数据进行按月统计，针对预设的多个角度条件，从每月对应的多景影像中选取符合每个角度条件的像元；其中，角度条件包括方位角和散射角分别处于相应的角度范围。

[0089] 子步骤b2，对于每月每个角度条件，确定每个像元符合该角度条件的符合个数，并根据每个像元的符合个数，确定该像元在该月该角度条件下的蓝波段地表反射率，得到500米分辨率MODIS蓝波段地表反射率库。

[0090] 子步骤b3，将历史MERSI II数据转换为历史MERSI II蓝波段表观反射率数据。

[0091] 子步骤b4，根据历史MERSI II蓝波段表观反射率数据和对应位置的AERONET气溶胶光学厚度数据，利用辐射传输方程，计算得到250米分辨率MERSI II蓝波段日尺度地表反射率点数据。

[0092] 子步骤b5，对250米分辨率MERSI II蓝波段日尺度地表反射率点数据进行下采样和月尺度提取，得到500米分辨率MERSI II蓝波段月尺度地表反射率点数据。

[0093] 子步骤b6，根据500米分辨率MERSI II蓝波段月尺度地表反射率点数据和500米分辨率MODIS蓝波段地表反射率库，构建第二转换关系，得到500米分辨率MERSI II蓝波段地表反射率库。

[0094] 上述子步骤b1 子步骤b6的详细内容，可以参照前述子步骤a1 子步骤a7中的相应~ ~内容，这里不再赘述。需要说明的是，子步骤b1 子步骤b2与子步骤b3 子步骤b5之间无先后~ ~
执行顺序，二者均位于子步骤b6之前即可，例如，在其他实施例中，也可以先执行子步骤b3~
子步骤b5，再执行子步骤b1 子步骤b2，最后执行子步骤b6。
~

[0095] 步骤S106，根据查找表中的程辐射反射率、半球反射率和大气透过率，以及MERSI II蓝波段地表反射率库中的地表反射率数据，利用辐射传输方程计算得到表观反射率计算数据。

[0096] 上述步骤S106的具体实现方式可以参照相关现有技术，这里不再赘述。

[0097] 步骤S108，将表观反射率计算数据与基于当前MERSI II数据计算得到的表观反射率实际数据进行数值对比，得到与表观反射率实际数据相匹配的匹配表观反射率计算数据，并在查找表中查表得到对应的气溶胶光学厚度数据。

[0098] 具体实现时，可以根据表观反射率计算数据与表观反射率实际数据之间的匹配误差，确定匹配表观反射率计算数据，例如将匹配误差最小的一组表观反射率计算数据作为匹配表观反射率计算数据。需要说明的是，在其他实施例中，也可以采用其他方式来确定匹配表观反射率计算数据，本发明实施例对此不做限定。

[0099] 本发明实施例提供的气溶胶光学厚度遥感反演方法，在进行气溶胶光学厚度遥感反演时，先根据辐射传输模型，建立设定参数下程辐射反射率、半球反射率和大气透过率的查找表；其中，设定参数包括太阳天顶角、观测天顶角、太阳与卫星间相对方位角和气溶胶光学厚度；然后基于中分辨率成像光谱仪MODIS地表反射率产品、历史MERSI II数据以及气溶胶自动监测网络AERONET数据，构建月尺度、不同方位角和不同散射角下的MERSI II蓝波段地表反射率库；再根据查找表中的程辐射反射率、半球反射率和大气透过率，以及MERSI II蓝波段地表反射率库中的地表反射率数据，利用辐射传输方程计算得到表观反射率计算数据；进而将表观反射率计算数据与基于当前MERSI II数据计算得到的表观反射率实际数据进行数值对比，得到与表观反射率实际数据相匹配的匹配表观反射率计算数据，并在查找表中查表得到对应的气溶胶光学厚度数据。这样在进行气溶胶光学厚度遥感反演时采用多角度反射率转换技术，可以有效的提取月尺度、不同方位角和不同散射角下的地表信息，避免地表反射率低估，从而提供稳定的地表反射率库，进而提高了气溶胶光学厚度的反演精度。

[0100] 为了便于理解，下面以MODIS地表反射率产品包括500米分辨率MOD09的蓝波段数据和250米分辨率的红波段数据，MERSI II数据的分辨率为250米，将MODIS地表反射率产品中蓝波段数据的分辨率调整为250米为例，对上述气溶胶光学厚度遥感反演方法进行示例性介绍。

[0101] 该气溶胶光学厚度遥感反演方法主要包括如下步骤：1）根据辐射传输模型建立查找表（LUT）；2）基于MODIS地表反射率产品、FY3D MERSI II数据以及Aerosol Robotic Network（AERONET）气溶胶自动监测网络数据，构建、转换月尺度不同方位角和散射角条件下的MERSI II蓝波段地表反射率库；3）选择合适像元，利用辐射传输方程计算表观反射率；4）实际观测表观反射率与计算得到的表观反射率进行最优匹配，并反演气溶胶光学厚度。

[0102] 假定朗伯地表和水平均一大气（即大气水平均一、地表朗伯均一），大气层顶的表观反射率 可记为：

[0103] （1）

[0104] 式中，L为探测器接收到的辐射；ES为大气层顶的太阳辐射； 是太阳天顶角（ ）的余弦值。

[0105] 传感器MERSI IIλ波段接收到的反射率为：

[0106] （2）

[0107] 式中，θv是观测天顶角， 是相对方位角；等号左边为卫星观测项（是卫星观测反射率），等号右边第一项和第二项分别为程辐射项和
地表反射项（ 是地表反射率）。其中三个未知数包括程辐射反射率
，半球反射率S和大气透过率 都与大气状况有关，在
确定观测条件和气溶胶条件下可由步骤1）模拟获得；另一个未知数为地物的地表反射率项，可由步骤2）获得。

[0108] 更详细的：

[0109] 步骤1）根据6S辐射传输模型建立查找表：

[0110] 主要设定观测几何：9个太阳天顶角（0‑80°，间隔为10°）、9个观测天顶角（0‑80°，间隔为10°）、10个太阳与卫星之间的相对方位角（0‑180°，间隔为20°）；气溶胶光学厚度：20个（0.05、0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.8、1.0、1.2、1.4、1.6、1.8、2.0、2.5、3.0、3.5、4.0、4.5、5）；气溶胶模式采用统一的大陆型气溶胶。利用6S辐射传输模型构建查找表。

[0111] 步骤2）基于多角度反射率转换技术MRTT构建月尺度地表反射率库。MRTT包含两次转换，第一次是MODIS红、蓝波段地表反射率转换，第二次是MODIS与MERSI II蓝波段地表反射率转换：

[0112] （1）提取MODIS红、蓝波段地表反射率库：

[0113] 选择2013年‑2022年MODIS地表反射率产品数据MOD09，按月进行不同方位角和散射角下500米分辨率蓝光波段地表反射率和250米分辨率红光波段地表反射率统计。将相对方位角大于或等于90°的称为前向相对方位角（ ），方位角小于90°的称为后向相对方位角（ ）。在分前、后向相对方位角基础上，再将散射角（ ）分为每45°一个间隔。以方位角大于或等于90°的前向相对方位角和0 45°散射角的500米分辨率蓝光波段地表反射率提取~为例，假设每月可提取N景影像（例如10年中每年的每月提取3景影像，则N=10×3=30），提取方位角大于或等于90°且散射角在0 45°范围内的像元，对每个像元计算，先对每个像元的~
地表反射率值进行由小到大排序，然后设定判定规则（n为每个月单个像元符合规则的个数）：

[0114] 当n≤1时，即该像元在10年中符合条件的像元个数不大于1，则去掉该点；

[0115] 当n=2时，则取两者均值作为该点地表反射率；

[0116] 当3≤n≤N/2‑1时，取第二和第三小结果的均值作为该点地表反射率。

[0117] 根据上述方式分别提取不同月份M（M=1,2,3…12）,不同相对方位角 （n=f为前向，n=b为后向）、不同散射角 （i=0 45°,45 90°…）条件下的MODIS红波段地表反射率~ ~和蓝波段地表反射率 。

[0118] （2）构建MODIS红、蓝波段地表反射率转换关系：

[0119] 对不同月份M、不同相对方位角 、不同散射角 条件下的MODIS红波段地表反射率 和蓝波段地表反射率 依次构建转换关系：

[0120] （3）

[0121] 其中， 和 表示不同月份M、不同相对方位角 、不同散射角 下的转换系数。通过转换，可以得到不同M、 和 条件下250米分辨率MODIS蓝光波段地表反射率库。

[0122] （3）MERSI II蓝波段表观反射率转换：

[0123] MERSI II每一轨道观测数据被切割为5 min/景，数据存储格式为HDF5格式。在进行定量应用前，需要结合定标系数进行DN（Digital Number）值到表观反射率TOA（Top‑of‑Atmosphere）的转换。将FY3D MERSI II L1蓝光波段的DN值信息，利用定标系数将DN值转换为蓝波段的表观反射率 ：

[0124] （4）

[0125] MERSI II每一轨道观测数据被切割为5 min/景，数据存储格式为HDF5格式。 、、 分别为数据集中给定的定标系数， 为日地距离，取自数据文件的属性数据集；µ表示太阳天顶角余弦，天顶角信息可以从MERSI II几何定位数据中获得。

[0126] （4）构建MODIS与MERSI II蓝波段地表反射率转换关系：

[0127] MODIS与MERSI II是不同传感器，两者光谱响应函数存在差异，为了消除传感器间光谱差异，需要构建MODIS与MERSI II之间的转换关系。利用2017年‑2022年全球AERONET地基站点经纬度信息，提取MERSI II蓝波段表观反射率信息，结合对应位置的AERONET气溶胶光学厚度数据，利用辐射传输方程计算MERSI II蓝波段真实地表反射率，以此构建不同方位角和散射角的日尺度下蓝波段地表反射率点数据集，与提取MODIS红、蓝波段地表反射率库方法类似，提取不同M、 和 条件下MERSI II蓝波段地表反射率点数据集。匹配对应位置的MODIS蓝光波段地表反射率库，构建MODIS与MERSI II之间的关系：

[0128] （5）

[0129] 根据转换关系，将不同M、 和 条件下MODIS蓝光波段地表反射率库转换到MERSI II蓝光波段地表反射率库中。

[0130] 步骤3）利用辐射传输方程（式2）计算表观反射率，其中步骤1）可以计算不同观测几何和气溶胶条件下，气溶胶光学厚度和 、 以及S三个参数的关系，步骤2）可以构建地表反射率 ，因此可以求解模拟
表观反射率 。

[0131] 步骤4）需要根据定标系数利用公式（4）将卫星观测DN转换成实际表观反射率；将步骤3）中计算的模拟表观反射率 与实际卫星观测的表观反射率 进行对比，选择最优匹配进行气溶胶
光学厚度反演。

[0132] 上述方法的详细技术路线如图2所示，主要包括地表反射率库构建和气溶胶光学厚度反演两部分。

[0133] 如图2所示，在进行地表反射率库构建时，对于FY3D MERSI II卫星数据，基于辐射定标（即定标系数），转换得到卫星表观反射率（即子步骤a4）；然后将卫星表观反射率与AERONET站点数据进行点数据匹配，并利用6S辐射传输模型（包含辐射传输方程），计算得到250米MERSI蓝波段日尺度地表反射率点数据（即子步骤a5），再进行250米MERSI蓝波段月尺度地表反射率点数据提取（即子步骤a6）。对于MODIS地表反射率数据，先进行红蓝波段月尺度地表反射率提取（即子步骤a1 子步骤a2），再进行红蓝波段月尺度地表反射率转换，得到~
250米MODIS蓝波段月尺度地表反射率库，即250米分辨率MODIS蓝波段地表反射率库（即子步骤a3）。在得到250米MERSI蓝波段月尺度地表反射率点数据和250米MODIS蓝波段月尺度地表反射率库之后，对二者进行MODIS和MERSI的地表反射率库匹配与转换，得到250米MERSI蓝波段反射率库，即250米分辨率MERSI II蓝波段地表反射率库（即子步骤a7）。如此完成了地表反射率库的构建。

[0134] 如图2所示，在进行气溶胶光学厚度反演时，通过6S辐射传输模型建立查找表（即上述步骤S102）；基于查找表和250米MERSI蓝波段反射率库，利用辐射传输方程计算得到模拟表观反射率，即表观反射率计算数据（即上述步骤S106）；对模拟表观反射率和卫星表观反射率进行最优匹配，进而得到气溶胶光学厚度（即上述步骤S108）；其中，卫星表观反射率是FY3D MERSI II卫星数据基于辐射定标转换得到的。

[0135] 综上，本发明实施例提供的气溶胶光学厚度遥感反演方法具有如下有益效果：

[0136] 本发明实施例利用新提出的地表反射率构建方法MRTT，可以有效的提取月尺度不同方位角和散射角地表信息，避免地表反射率低估，提供稳定的地表反射率库，进而提高气溶胶光学厚度反演精度。

[0137] 相对现有技术，本发明实施例在提取地表反射率时，考虑了几何和时间变化对实际地表变化的影响，该方法不仅可以避免地表反射率低估而且可以提供稳定的地表反射率。

[0138] 对应于上述的气溶胶光学厚度遥感反演方法，本发明实施例还提供了一种气溶胶光学厚度遥感反演装置，参见图3所示的一种气溶胶光学厚度遥感反演装置的结构示意图，该装置包括：

[0139] 建立模块301，用于根据辐射传输模型，建立设定参数下程辐射反射率、半球反射率和大气透过率的查找表；其中，所述设定参数包括太阳天顶角、观测天顶角、太阳与卫星间相对方位角和气溶胶光学厚度；

[0140] 构建模块302，用于基于中分辨率成像光谱仪MODIS地表反射率产品、历史MERSI II数据以及气溶胶自动监测网络AERONET数据，构建月尺度、不同方位角和不同散射角下的MERSI II蓝波段地表反射率库；

[0141] 计算模块303，用于根据所述查找表中的程辐射反射率、半球反射率和大气透过率，以及所述MERSI II蓝波段地表反射率库中的地表反射率数据，利用辐射传输方程计算得到表观反射率计算数据；

[0142] 反演模块304，用于将所述表观反射率计算数据与基于当前MERSI II数据计算得到的表观反射率实际数据进行数值对比，得到与所述表观反射率实际数据相匹配的匹配表观反射率计算数据，并在所述查找表中查表得到对应的气溶胶光学厚度数据。

[0143] 在一些可能的实施例中，上述AERONET数据包括AERONET气溶胶光学厚度数据；上述构建模块302具体用于：

[0144] 对所述MODIS地表反射率产品的历史数据进行按月统计，针对预设的多个角度条件，从每月对应的多景影像中选取符合每个所述角度条件的像元；其中，所述历史数据包括500米分辨率的蓝波段数据和250米分辨率的红波段数据，所述角度条件包括方位角和散射角分别处于相应的角度范围；

[0145] 对于每月每个所述角度条件，确定每个像元分别在所述蓝波段数据和所述红波段数据下符合该角度条件的符合个数，并根据每个像元的相应符合个数，确定该像元在该月该角度条件下的蓝波段地表反射率和红波段地表反射率，得到500米分辨率MODIS蓝波段地表反射率库和250米分辨率MODIS红波段地表反射率库；

[0146] 根据所述500米分辨率MODIS蓝波段地表反射率库和所述250米分辨率MODIS红波段地表反射率库，构建第一转换关系，得到250米分辨率MODIS蓝波段地表反射率库；

[0147] 将所述历史MERSI II数据转换为历史MERSI II蓝波段表观反射率数据；

[0148] 根据所述历史MERSI II蓝波段表观反射率数据和对应位置的AERONET气溶胶光学厚度数据，利用辐射传输方程，计算得到250米分辨率MERSI II蓝波段日尺度地表反射率点数据；

[0149] 根据所述250米分辨率MERSI II蓝波段日尺度地表反射率点数据，提取250米分辨率MERSI II蓝波段月尺度地表反射率点数据；

[0150] 根据所述250米分辨率MERSI II蓝波段月尺度地表反射率点数据和所述250米分辨率MODIS蓝波段地表反射率库，构建第二转换关系，得到250米分辨率MERSI II蓝波段地表反射率库。

[0151] 进一步地，上述构建模块302还用于：

[0152] 当所述符合个数小于或等于1时，确定该像元在该月该角度条件下对应的相应波段地表反射率不存在；

[0153] 当所述符合个数等于2时，确定该像元在该月该角度条件下对应的相应波段地表反射率为符合该角度条件的两个地表反射率的均值；

[0154] 当所述符合个数大于2，同时小于或等于N/2‑1时，确定该像元在该月该角度条件下对应的相应波段地表反射率为符合该角度条件的第二小地表反射率和第三小地表反射率的均值。

[0155] 进一步地，上述第一转换关系包括：

[0156] ；

[0157] 其中， 表示所述250米分辨率MODIS红波段地表反射率库中不同月份M、不同相对方位角 、不同散射角 下的MODIS蓝波段地表反射率，
表示所述250米分辨率MODIS红波段地表反射率库中不同月份M、不同相
对方位角 、不同散射角 下的MODIS红波段地表反射率分别， 、
表示不同月份M、不同相对方位角 、不同散射角 下的转换系数。

[0158] 进一步地，上述构建模块302还用于：

[0159] 通过如下公式将所述历史MERSI II数据中每个像元的DN值转换为所述历史MERSI II蓝波段表观反射率数据中的相应表观反射率 ：

[0160] ；

[0161] 其中， 、 、 分别表示给定的定标系数， 表示日地距离，表示太阳天顶角余弦。

[0162] 在另一些可能的实施例中，上述AERONET数据包括AERONET气溶胶光学厚度数据；上述构建模块302具体用于：

[0163] 对所述MODIS地表反射率产品中500米分辨率的蓝波段数据进行按月统计，针对预设的多个角度条件，从每月对应的多景影像中选取符合每个所述角度条件的像元；其中，所述角度条件包括方位角和散射角分别处于相应的角度范围；

[0164] 对于每月每个所述角度条件，确定每个像元符合该角度条件的符合个数，并根据每个像元的符合个数，确定该像元在该月该角度条件下的蓝波段地表反射率，得到500米分辨率MODIS蓝波段地表反射率库；

[0165] 将所述历史MERSI II数据转换为历史MERSI II蓝波段表观反射率数据；

[0166] 根据所述历史MERSI II蓝波段表观反射率数据和对应位置的AERONET气溶胶光学厚度数据，利用辐射传输方程，计算得到250米分辨率MERSI II蓝波段日尺度地表反射率点数据；

[0167] 对所述250米分辨率MERSI II蓝波段日尺度地表反射率点数据进行下采样和月尺度提取，得到500米分辨率MERSI II蓝波段月尺度地表反射率点数据；

[0168] 根据所述500米分辨率MERSI II蓝波段月尺度地表反射率点数据和所述500米分辨率MODIS蓝波段地表反射率库，构建第二转换关系，得到500米分辨率MERSI II蓝波段地表反射率库。

[0169] 进一步地，上述MODIS地表反射率产品包括500米分辨率MOD09的蓝波段数据。

[0170] 本实施例所提供的气溶胶光学厚度遥感反演装置，其实现原理及产生的技术效果和前述气溶胶光学厚度遥感反演方法实施例相同，为简要描述，气溶胶光学厚度遥感反演装置实施例部分未提及之处，可参考前述气溶胶光学厚度遥感反演方法实施例中相应内容。

[0171] 如图4所示，本发明实施例提供的一种电子设备400，包括：处理器401、存储器402和总线，存储器402存储有可在处理器401上运行的计算机程序，当电子设备400运行时，处理器401与存储器402之间通过总线通信，处理器401执行计算机程序，以实现上述气溶胶光学厚度遥感反演方法。

[0172] 具体地，上述存储器402和处理器401能够为通用的存储器和处理器，这里不做具体限定。

[0173] 本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器运行时执行前面方法实施例中所述的气溶胶光学厚度遥感反演方法。该计算机可读存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器（Read‑Only Memory，简称ROM）、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

[0174] 在这里示出和描述的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制，因此，示例性实施例的其他示例可以具有不同的值。

[0175] 附图中的流程图和框图显示了根据本发明的多个实施例的装置、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或代码的一部分，所述模块、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。

[0176] 在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，又例如，多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另外，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些通信接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

[0177] 所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

[0178] 另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。

[0179] 最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。