为了弥补地基观测气溶胶光学厚度(Aerosol Optical Depth, AOD)范围受限等缺点, 通过卫星影像反演AOD的方法逐渐兴起, 而简化气溶胶反演算法(Simplified Aerosol Retrieval Algorithm, SARA)与传统反演方法相比更具普适性。为进一步提升精度, 提出了一种非线性最优化的中分辨率成像光谱仪(Moderate-resolution Imaging Spectroradiometer, MODIS)气溶胶多参数反演方法。该方法以SARA反演的AOD为初始值, 对AOD、单次散射反照率(Single Scattering Albedo, SSA)(ω)、不对称性因子(Asymmetric Factor, ASY)(g)、地表反射率拟合参数(ρ′s=k*ρs+b)同时优化, 以期得到最优解。结果表明, 同等条件下, 非线性最优化方法明显优于SARA。单点精度验证结果与全球气溶胶自动观测网(Aerosol Robotic Network, AERONET)相比, 非线性最优化方法的相关系数为0.8118, 优于SARA的0.2624。与官方气溶胶产品(MOD04)相比, 7月6日非线性最优化方法的相关系数为0.7612, 优于SARA的0.5916; 5月3日非线性最优化方法的相关系数为0.9036, 优于SARA的0.8788。

针对目前HJ-1 CCD大气校正没有考虑中国地区气溶胶模式的问题, 提出一种耦合中国地区局部气溶胶模式的大气校正方法。 以京津冀地区作为研究区域, 该方法对地基北京城区和香河站点反演的气溶胶模式参数进行聚类, 得到京津冀地区具有代表性的四类气溶胶模式, 并根据四类气溶胶模式来建立查找表进行气溶胶光学厚度的反演。 HJ-1 CCD数据没有短波红外波段(2.12 μm), 无法采用MODIS的气溶胶算法中获得地表反射率的方法来计算蓝红波段的反射率, 本文在气溶胶光学厚度的反演中采用HJ-1卫星的蓝色（0.43~0.52 μm）和红色（0.63~0.69 μm）波段的反射率比值作为误差方程的依据, 不需要输入地表目标的反射率。 基于反演后的光学厚度对HJ-1 CCD数据进行大气校正, 并与ASD光谱辐射计测量数据以及MODIS地表产品数据（MOD09）进行对比。 结果表明, 该方法得到的大气校正结果与ASD测量结果接近, 并与MOD09有较强的相关性, 红色波段的平均相关系数达到了0.8以上, 受气溶胶影响最大的蓝色波段平均的相关系数也达到了0.75左右。

POLDER-1是国际上第一个可以获取偏振光观测的星载对地探测器, 随着POLDER/PARASOL等偏振仪器的应用, 偏振遥感在国际上已成为一个快速发展的研究领域, 并在大气气溶胶监测等方面发挥了重要的作用, 取得了一系列研究成果。 从POLDER/PARASOL, APS(aerosol polarimetry sensor)和航空偏振相机、 地基偏振观测平台三个方面综述了大气气溶胶偏振遥感近20年(1993-2013)的研究进展, 重点介绍: (1)POLDER/PARASOL陆地上空和海洋上空气溶胶参数反演算法; POLDER/PARASOL气溶胶光学厚度(AOD)产品精度验证、 应用以及与MODIS等卫星AOD产品的对比分析。 (2)MICROPOL, RSP和APS陆地上空和海洋上空气溶胶参数反演算法; 国产多角度航空偏振相机(directional polarimetric camera, DPC)的气溶胶参数反演算法。 (3)CE318-2和CE318-DP的气溶胶地基偏振反演算法。 其中卫星、 航空和地面气溶胶参数反演的结果包括总的AOD、 细粒子AOD、 粗粒子AOD、 粒子谱分布、 粒子形状、 复折射指数、 单次散射反射率、 散射相函数、 偏振相函数以及云顶AOD。 在以上研究基础上, 提出了大气气溶胶偏振遥感研究存在的问题及展望, 为大气气溶胶偏振遥感研究提供有价值的参考。

在沙尘气溶胶辐射强迫的影响下, 卫星传感器在分裂窗通道观测到的地表比辐射率信息会发生变化。 首先从微观角度阐述了沙尘气溶胶在11和12 μm通道处的消光特性以及它们对比辐射率的影响; 其次, 以2011年4月29日内蒙古北部地区一次强沙尘天气为例, 分析了研究区域内的比辐射率变化特征, 并在此基础上提出了一种利用分裂窗通道比辐射率遥感判识沙尘气溶胶的方法; 最后, 利用国家气象卫星中心对外提供的沙尘日监测产品对沙尘气溶胶识别结果进行了验证和分析。 结果表明: 在假设12 μm比辐射率为1的条件下, 利用11 μm相对比辐射率不但能够有效的把沙尘覆盖区域识别出来, 而且11 μm相对比辐射率在一定程度上也反映了沙尘的强度信息。

由于镜面反射的原因, 海洋表面呈现反射强烈的太阳耀光。 水体本身属于低反射率的暗目标, 太阳耀光成为水体航空航天遥感图像中的噪声; 太阳耀光具有强偏振的特点, 经过计算可以作为评价在轨传感器偏振指标的替代定标标准光源; 也可以用来计算气体成分或者反演气溶胶参数。 无论是去除噪声还是获取标准光源, 都需要精确计算其辐射特性物理参数。 文章首先采用Cox&Munk模型建立真实海洋表面的三维场景, 根据考虑偏振的菲涅尔反射定律, 推导了太阳耀光偏振辐射模型, 并分析了天顶角、 太阳-观测相对方位角、 风速、 风向等参数对反射率及偏振度的影响规律。 通过太阳耀光偏振辐射特性分析为偏振定量遥感中计算太阳耀光相关参数提供了理论基础。