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1、 基于遥感数据的长三角基于遥感数据的长三角 AOTAOT 时空分布与下垫面关系研究时空分布与下垫面关系研究 摘 要 大气中的气溶胶对人类的日常生活和全球的气候变化都有着非常重要的影响作用， 其中气溶胶的粒子能够从不同的方面来影响天气和气候。气溶胶光学厚度（Aerosol Optical Thickness）指的是介质的消光系数在竖直方向上的积分，它是用来描述气溶胶 对太阳光的衰减作用的，与大气能见度，酸雨以及航空都有很大的联系，是表征空气质 量的重要指标之一。随着现代社会经济的快速发展，长江三角洲地区已经成为国内经济 高速增长和极具活力的地区之一，所以环境问题也越来越受到重视。本文主要研究长江
2、 三角洲地区的气溶胶变化和分布情况，所用的资料是美国宇航局发布的 Terra/MODIS L2 的气溶胶数据集，时间是从 2000 年的 3 月到 2010 年的 3 月，提取了其 550nm 的质量标 示最好的陆地气溶胶光学厚度数据。然后分别进行长江三角洲地区季节、年度平均值计 算，总结出近十年来长江三角洲地区 AOT 在时间和空间上的变化，除此之外，还利用了 美国宇航局发布的土地覆盖类型产品 MCD12Q1，研究 AOT 与下垫面的关系，选择合适的分 类方法对土地利用进行分类，并根据相似性的大小对土地利用类型进行一定的合并。土 地利用类型被分为了农地、荒地、林地、草地，水域以及建筑用地这六
3、种主要类型。最 后得出结论：（1）2000 年 3 月到 2010 年 3 月长江三角洲地区 AOT 的平均值为 0.65。整 体上的分布情况是南边地区 AOT 相对较低，而北边地区 AOT 相对较高。在北部地区，大 部分的 AOT 值都在 0.6 以上，这其中上海地区的值最高，最高的时候甚至可以达到 0.95；南部地区除了杭州接近 0.9，宁波在 0.8 范围左右，其它的地区都比较低，最低的 不足 0.3。 （2）在春季和夏季时候，AOT 的值明显比较大，在秋季和冬季时候，AOT 的值 明显比较小。在十年之中，AOT 的值总体上呈增长趋势。 （3）气溶胶光学厚度与土地利用 类型之间存在着很大
4、的关系，在城市地区，人口的密度相对而言比较大，工业产值也比 其它地区高，这些地区的 AOT 值通常很高，而在另一些地区，例如森林覆盖率较高的地 区，工业生产少，AOT 值往往比较低。本文的研究对于环境保护，地区的发展规划，以及 人们的身体健康都有一定的参考价值。 关键词：遥感；长江三角洲；气溶胶光学厚度；下垫面；时空分布。 ABSTRACT Atmospheric aerosol has a very important role on humans daily life and the global climate change, and aerosol particles can affe
5、ct weather and climate in different ways. Aerosol optical thickness refers to the mediums integral on the extinction coefficient in the vertical direction, which is used to describe the aerosols effect on light attenuation, and it has a lot of links with atmospheric visibility, acid rain and air. AO
6、T is one of the important indicators of characterization of air quality. With the rapid development of our modern society ,the Yangtze river delta has become the domestic regions which has rapid growth and dynamic in the aspect of economy, so environmental issues should be brought to attention. This
7、 paper mainly studies the aerosols change and distribution in Yangtze river delta area. Data used in this paper is issued by NASAs Terra/MODIS L2 aerosol data set from March 2000 to March 2010, extract its quality of 550 nm labeled the best land aerosol optical thickness data. Then calculate seasona
8、l and annual average AOT in Yangtze river delta region, summed up the AOT change of time and space in the Yangtze river delta region in nearly a decade. Besides, using the MCD12Q1 released by NASA we can study the relationship between AOT and underlaying surface. selecting the appropriate classifica
9、tion methods to classify the land use, and according to the size of the similarity between certain types of land use to merged them. Land use type was divided into farmland, wasteland, forest land, grassland, water area and land for building the six main types. Finally concluded that: (1) From March
10、 2000 to March 2010, the average AOT in Yangtze river delta region is 0.65. The overall distribution of AOT is relatively low in the south, while in the north region it is relatively high. In northern areas, most of the AOT values are above 0.6, which has the highest value in the Shanghai area, most
11、 of the time it even can reach 0.95; In southern areas apart from Hangzhou is close to 0.9, Ningbo is controlled in range of 0.8, other areas are low, less than 0.3.(2) During the spring and summer, the value of the AOT significantly larger, in the autumn and winter, the value of the AOT significant
12、ly smaller. In ten years, the value of the AOT generally has a growing trend.(3)There is a great relationship between Aerosol optical thickness and land use types, in urban areas, the population density is relatively larger, industrial production is also higher than other regions, AOT values of thes
13、e areas is usually very high, and in some areas, such as the areas where forest coverage rate higher ,less industrial production, AOT values tend to be low.This article has certain reference value to environmental protection, the development of regional planning and peoples health. Key words：Remote
14、sensing；The Yangtze river delta；Aerosol optical thickness；Underlying surface；Temporal and spatial distribution. 目 录 第一章 绪论1 1.1 大气气溶胶简介1 1.1.1 气溶胶的产生1 1.1.2 气溶胶的类型2 1.1.3 气溶胶对环境和人类的影响3 1.2 大气气溶胶常规监测方法4 1.3 本文研究的目的和意义5 第二章 研究区域及数据处理7 2.1 研究区域7 2.1.1 研究区的自然情况7 2.1.2 研究区的经济情况8 2.1.3 研究区的社会问题9 2.2 数据的来源10 2.3 数据处理的相关软件12 2.4MODIS 数据的处理13 2.4.1 利用 ENVI 进行 AOT 值的获取13 2.4.2 不同土地利用类型掩膜的建立17 第三章 长江三角洲地区近十年 AOT 时空变化情况22 3.1 长江三角洲地区 AOT 空间分布情况22 3.2 长江三角洲地区 AOT 年度变化情况23 3.3 长江三角洲地区 AOT 季节变化情况24 第四章 长江三角洲地区 AOT 变化分布与下垫面的关系27 4.1 土地覆盖分类方法27 4.2 长江三角洲地区 AOT 与土地覆盖类型的关系28 结束语32
