第34卷第1期 遥感技术与应用 Vol, 34 No. 2019年2月 REMOTE SENSING TECHNOLOGY AND APPLICATION Feb.2019 3I A t It: Xiang Jiamin, Zhu Shanyou, Zhang Guixin, et al. Progress in Haze Monitoring by Remote Sensit Technology[J]. Remote Sensing Technology and Application,2019,34(1):12-20.[向嘉敏,祝善友,张桂欣,等,灰 遥感监测研究进展[遥感技术与应用,2019,3(1):12-20.] doi:10.11873/jisn.1004-0323.2019.1.0012 灰霾遥感监测研究进展 向嘉敏l,祝善友1,张桂欣2,刘祎1,周洋1 (1.南京信息工程大学遥感与测绘工程学院,江苏南京210044 2.南京信息工程大学地理与科学学院,江苏南京210044) 摘要:灰霾是严重危害人类健康和影响社会经济发展的重大天气灾害之一。采用遥感技术高精度 的动态监测灰霾时空分布,是开展灰霾预报预警与影响硏究的基础,已成为大气环境等领域的硏究 热点。综述了灰霾遥感监测的囯内外研究进展,主要监测方法可归并为三大类:基于光谱特征差异 的图像变換与灰霾指数提取、利用气溶胶光学厚度直接监测与估算大气颗粒物浓度间接监测、综合 光学传感器与激光雷达遙感数据的灰霾垂直与水平分布特征立体监测,总结讨论了灰霾遥感监测 中存在的问题与困难。最后对灰霾遥感监测的发展趋势进行了分析,未来应在多源遥感手段协同 的立体监测体系发展基础上,进一步开展高时空分辨率的雾霾模拟预报研究与业务应用。 关键词:灰霾;气溶胶;遥感;监测 中图分类号:X513;TP79文献标志码:A文章编号:1004-0323(2019)01-0012-09 引言 近年来遥感技术不断发展进步,因其快速、大尺度、 实时动态、高时空分辨率等优势,而且具有不破坏 灰霾是大量极其细微的干尘颗粒均匀地悬浮在大气颗粒物存在状态的气溶胶观测优势,为深入研 空中,各种悬浮颗粒物含量超标,使水平能见度小于究灰霾污染形成、发展、扩散和消亡提供了新的方 10km的空气浑浊现象,简称为霾[。大多数霾粒法和途径。 子粒径只有0.01~0.9m,肉眼几乎看不到。灰霾 利用遥感技术进行灰霾监测,与大气气溶胶以 天气通常是气象条件以及大气污染物排放共同作用及大气颗粒物监测研究紧密相关。20世纪70年 的结果,是一种由气溶胶和气体污染造成的空气污代中期,国外开始利用卫星遥感数据监测气溶胶光 染现象。灰霾发生严重影响了人类身体健康,对学特性及其分布,为灰霾研究提供了新的思路与方 其进行时空分布监测与分析已成为大气环境等领域向。20世纪90年代,国外学者开始了灰霾的卫星 的研究热点 遥感监测研究, Siegenthaler等基于NOAA 传统灰霾监测方法是在地面上布设站点,通过 AVHRR数据研究瑞士低地夏季烟霾期灰霾,指出 相应仪器获取测量数据。该方法能准确获取监测传感器接收到的天空光信息与对流层底部的霾/轻 点附近近地面PM2.5等大气污染物数据,但站点雾有关。90年代后期,国内学者基于国内外数据 数量有限且受分布区域限制,不能进行大范围灰霾源,逐步开展灰霾遥感监测研究。 监测及其动态变化趋势分析,而且缺乏对大尺度的 虽然灰霾天气在全球区域都可能出现,但在发 霾分布、霾光学特性、霾颗粒物浓度的监测能力。展中国家更为严重。欧美等发达国家大气污染现象 孜稿日期:2018-05-09;修订日期:2018-11-27 基金项目:国家自然科学基金项目(41571418、41401471),江苏省“青蓝工程”项目共同资助 作者简介:向嘉敏(1994—),女,湖南怀化人,硕士研究生,主要从事大气环境遥感研究。 E-mail:1764870262qg.con 通讯作者:祝善友(1977一),男,山东日照人博士,教授、博导,主要从事环境遥感、热红外遥感基础理论与应用等领域的研究 E-mail:zsyzgx163.com引 用 格 式:XiangJiamin,ZhuShanyou,ZhangGuixin,etal．Progressin Haze MonitoringbyRemoteSensing Technology[J]．RemoteSensingTechnologyandApplication,２０１９,３４(１):１２Ｇ２０．[向嘉敏,祝善友,张桂欣,等．灰霾 遥感监测研究进展[J]．遥感技术与应用,２０１９,３４(１):１２Ｇ２０．] doi:１０．１１８７３/ji．ssn．１００４Ｇ０３２３．２０１９．１．００１２ 灰霾遥感监测研究进展 向嘉敏１,祝善友１,张桂欣２,刘 祎１,周 洋１ (１．南京信息工程大学遥感与测绘工程学院,江苏 南京 ２１００４４; ２．南京信息工程大学地理与科学学院,江苏 南京 ２１００４４) 摘要:灰霾是严重危害人类健康和影响社会经济发展的重大天气灾害之一.采用遥感技术高精度 的动态监测灰霾时空分布,是开展灰霾预报预警与影响研究的基础,已成为大气环境等领域的研究 热点.综述了灰霾遥感监测的国内外研究进展,主要监测方法可归并为三大类:基于光谱特征差异 的图像变换与灰霾指数提取、利用气溶胶光学厚度直接监测与估算大气颗粒物浓度间接监测、综合 光学传感器与激光雷达遥感数据的灰霾垂直与水平分布特征立体监测,总结讨论了灰霾遥感监测 中存在的问题与困难.最后对灰霾遥感监测的发展趋势进行了分析,未来应在多源遥感手段协同 的立体监测体系发展基础上,进一步开展高时空分辨率的雾霾模拟预报研究与业务应用. 关 键 词:灰霾;气溶胶;遥感;监测 中图分类号:X５１３;TP７９ 文献标志码:A 文章编号:１００４Ｇ０３２３(２０１９)０１Ｇ００１２Ｇ０９ １ 引 言 灰霾是大量极其细微的干尘颗粒均匀地悬浮在 空中,各种悬浮颗粒物含量超标,使水平能见度小于 １０km 的空气浑浊现象,简称为霾[１].大多数霾粒 子粒径只有０．０１~０．９μm,肉眼几乎看不到.灰霾 天气通常是气象条件以及大气污染物排放共同作用 的结果,是一种由气溶胶和气体污染造成的空气污 染现象[２].灰霾发生严重影响了人类身体健康,对 其进行时空分布监测与分析已成为大气环境等领域 的研究热点. 传统灰霾监测方法是在地面上布设站点,通过 相应仪器获取测量数据.该方法能准确获取监测 点附近近地面 PM２．５ 等大气污染物数据,但站点 数量有限且受分布区域限制,不能进行大范围灰霾 监测及其动态变化趋势分析,而且缺乏对大尺度的 霾分布、霾光学特性、霾颗粒物浓度的监测能力[３]. 近年来遥感技术不断发展进步,因其快速、大尺度、 实时动态、高时空分辨率等优势,而且具有不破坏 大气颗粒物存在状态的气溶胶观测优势,为深入研 究灰霾污染形成、发展、扩散和消亡提供了新的方 法和途径. 利用遥感技术进行灰霾监测,与大气气溶胶以 及大气颗粒物监测研究紧密相关[４].２０世纪７０年 代中期,国外开始利用卫星遥感数据监测气溶胶光 学特性及其分布,为灰霾研究提供了新的思路与方 向.２０世纪９０年代,国外学者开始了灰霾的卫星 遥 感 监 测 研 究,Siegenthaler 等[５] 基 于 NOAAＧ AVHRR数据研究瑞士低地夏季烟霾期灰霾,指出 传感器接收到的天空光信息与对流层底部的霾/轻 雾有关.９０ 年代后期,国内 学 者 基 于 国 内 外 数 据 源,逐步开展灰霾遥感监测研究. 虽然灰霾天气在全球区域都可能出现,但在发 展中国家更为严重.欧美等发达国家大气污染现象 第３４卷 第１期 ２０１９年２月 遥 感 技 术 与 应 用 REMOTESENSINGTECHNOLOGY ANDAPPLICATION Vol．３４ No．１ Feb．２０１９ 收稿日期:２０１８Ｇ０５Ｇ０９;修订日期:２０１８Ｇ１１Ｇ２７ 基金项目:国家自然科学基金项目(４１５７１４１８、４１４０１４７１),江苏省“青蓝工程”项目共同资助. 作者简介:向嘉敏(１９９４－),女,湖南怀化人,硕士研究生,主要从事大气环境遥感研究.EＧmail:１７６４８７０２６２＠qq．com. 通讯作者:祝善友(１９７７－),男,山东日照人,博士,教授、博导,主要从事环境遥感、热红外遥感基础理论与应用等领域的研究. EＧmail:zsyzgx＠１６３．com