本标准规定了利用卫星遥感技术监测霾所采用的卫星数据、监测内容、监测方法以及监测服务产品制作的流程。 本标准适用于利用卫星遥感技术监测霾的业务、服务和科学研究等。

ICS07.060
中华人民共和国气象行业标准
QX/T412—2017
卫星遥感监测技术导则
Technical directives for haze monitoring by satellite remote sensing2017-12-29发布
中国气象局发布
2018-05-01实施
2术语和定义
监测内容
监测方法
监测服务产品制作
附录A（规范性附录）
附录B(资料性附录)
附录C(规范性附录)
附录D(规范性附录)
附录E(规范性附录）
附录F（资料性附录）Www.bzxZ.net
参考文献
气溶胶参数计算公式·
霾监测选用的卫星产品参数
QX/T412—2017
利用卫星AOD产品反演能见度和细颗粒物（PM2.5）质量浓度方法霾的卫星监测标识码
像元面积计算公式
卫星遥感霾监测产品处理流程
本标准按照GB/T1.1一2009给出的规则起草。QX/T412—2017
本标准由全国卫星气象与空间天气标准化技术委员会气象遥感应用分技术委员会（SAC/TC347/SC2）提出并归口。
本标准起草单位：国家卫星气象中心本标准主要起草人：李晓静、张兴赢、高玲、刘旭艳、闫欢欢、王维和、郑伟、张艳、张倩倩、王舒鹏、曹冬杰、陈洁、孙凌。
1范围
卫星遥感监测技术导则
QX/T412-2017
本标准规定了利用卫星遥感技术监测霾所采用的卫星数据、监测内容、监测方法以及监测服务产品制作的流程。
本标准适用于利用卫星遥感技术监测霾的业务、服务和科学研究等。2术语和定义
下列术语和定义适用于本文件
absorbingaerosolindex;AAI
吸收性气溶胶指数
在紫外波段，选择两个波长处辐亮度观测计算的表征气溶胶吸收和散射特性差异，及其含量变化的参数，依据附录A式（A.1)计算。2.2
昂斯特伦指数
Angstrom exponent;AE
在紫外、可见光至近红外波段，选择两个波长气溶胶光学厚度测值计算的体现气溶胶粒子尺度特征的参数，依据附录A式（A.2)计算。2.3
aerosollayerheight;ALH
气溶胶层高度
以近地面大气气溶胶消光系数为基准值，当大气气溶胶消光系数随高度减小到近地面基准值的e-时的高度。
3数据
3.1数据源
数据源概述
本标准基于卫星产品完成霾的监测信息提取，在卫星参数反演计算和检验过程中引入地基观测数据和数值模式产品辅助完成。数据源的获取能力及质量决定监测信息提取能力。3.1.2
卫星数据
常见卫星数据产品参见附录B表B.1和表B.2。霾监测所需的主要卫星数据包括：卫星观测L1B级产品中光谱通道反射率和辐亮度；a)
L2或L3级产品中的气溶胶光学厚度（AOD）、吸收性气溶胶指数（AAI）、气溶胶粒子尺度指b）
数（AE)、火点。
辅助分析用卫星数据有：
L2级产品中的植被指数（NDVI)；a）
b）L3级产品中的土地覆盖类型数据。地点
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气象卫星数据分级和分类标准分别参见QX/T158—2012和QX/T3272016。3.1.3
辅助数据
辅助地基观测数据包括：
相对湿度；
能见度（或者近地面气溶胶消光系数，或者激光雷达观测的气溶胶消光系数廓线）；细颗粒物（PM2.5）质量浓度；
气温、风向、风速等可选择参数；数值模式产品和再分析数据获取气象参数场，可取WRF模式产品等3.2
2数据要求
霾监测选用的卫星数据和其他辅助数据应用需满足：卫星L1级产品数据应使用经过定位、定标预处理后的数据；a)
源于卫星反射波段观测的各级别产品不宜使用日出后和日落前2h的数据；霾监测选用的卫星产品空间分辨率不宜大于50km；各类数据观测时间与霾监测时间的时间差以及各类数据之间观测时间差均不宜大于5h。3.3数据预处理
霾监测所用卫星数据应首先完成以下数据格式转换、图像生成和参数计算预处理步骤：针对设定的监测区范围，以等经纬度投影方式完成各类卫星数据的定标计算、空间合成及格点a)
数据存储；
利用卫星L1B级产品，采用可见光红、绿、蓝三通道表观反射率制作自然色合成图像，以Geob）
Tiff格式存储；
依据附录C方法采用卫星气溶胶产品AOD数据反演近地面能见度格点数据和近地面细颗粒c）
物（PM2.5）质量浓度格点数据，规范存储数据文件。4监测内容
霾监测内容包括：霾区分布、霾强度、霾中气溶胶类型、霾区覆盖面积。5监测方法
5.1霾区分布
5.1.1概述
自然色合成图像上人工识别为霾的区域，同时利用色调容差判识方法或反射率阅值判识方法计算机计算识别霾像元，当人工识别与计算机交互识别均判识为霾的像元标记为霾像元，形成霾区分布标识码数据文件。
2人工图像识别方法
在自然色合成图像上，没有云、雾遮挡条件下，均匀分布的色调为灰色或灰白色、造成地表特征模糊或不可见的区域人工识别为霾区。2
人机交互判识方法
色调容差判识方法
QX/T412—2017
针对自然色合成图像上人工识别为霾的区域，采用色调容差判识方法人机交互识别并标记霾像元，有霾像元标记为“7”，无霾像元或云等霾不可辨像元标记为“0”，见表1。表1区分布人机交互判识方法和对应卫星监测标识码基于自然色合成图像的人机交互判识色调容差判识方法
(α-a)2+(y-b)2+(c)2>3M
(-a)+(yb)2+(z-c)\≤3M
反射率阔值判识方法“
式(1)
式(2)
霾的卫星监测标识码
霾分布标识码
标识码说明
无霾或霾不可辨
注：色调容差和反射率阅值方法根据需要选择其一或者同时应用，最终判识结果用于建立监测区霾分布标识码数据文件。
·依据5.1.2节人工选择自然色合成图像上霾像元的图像RGB通道色调基准值（a，b，c)，其他待判识像元的图像RGB通道色调值为（α，y，z），设定的色调容差值为M。色调值取值范围[0，255]，M容差值取值范围（0，30]。依据土地覆盖类型和植被指数数据提供的地表信息分区判识。不同下垫面会有不同的色调基准值，不同霾强度可设定不同的色调容差值，然后逐步判识：反射率阈值方法还应区分下垫面类型应用。反射率阐值判识方法
5.1.3.2.1地表背景
地表背景上，针对自然色合成图像人工判识为霾的区域，人机交互分析满足式（1）判识条件的像元标识为霾，霾分布标识码记为7，见表1。RsIR2≤RsIR2_TH且RRed》
式中：
RsiR2_TH
中心波长在2.13μm附近卫星通道表观反射率；RsiR2对应的阅值；
中心波长在0.65um附近卫星通道表观反射率。式（1)判识参数的参考阈值见表2。..(1)
QX/T412—2017
反射率阈值方法
式(1)
式(2)
霾监测反射率阅值方法参数表
判识参数
DeNIRO.TH
RsiRI_THI
RsIRILTH
DrBo/RsIRI_TH
DsrR /RsIRI_ TH
参考阈值
闻值范围
0.15~0.25
0.002~0.004
0.018~0.025
0.045~0.055
0.11~0.13
0.45~0.55
注：判识参数的阈值可根据卫星通道特性和监测区域地表特性、季节变化等影响条件的差异调整。5.1.3.2.2水体背景
水体背景上，依据自然色合成图像显现有霾区且满足式（2）判识条件的像元标识为霾，霾分布标识码记为7，见表1。
[(Rno),RoDrumm且 Rasr.mRomRsn,m 且 R≥Rum VN
RlDerul/Rsrm,TH且
且RsR≥DRsR/RsIRL,TH
式中：
RRmiRO.TH
RsRI_TH1
RsIRI_TH2
RBloe_TH
DRg/RsrRi,TH
判识子区的像元总数；
判识子区的像元序数，取值为1～N；中心波长在0.86um附近的卫星通道表观反射率；判识子区RN1Ro的平均值；
判识子区RRo标准差的阅值；
中心波长在1.24um附近卫星通道表观反射率；RsiRi对应的低端阈值；
RsIRi对应的高端阀值；
中心波长在0.47um附近卫星通道表观反射率；RBlue对应的阅值；
RBle和RsiR比值的阅值：
中心波长在2.13um附近卫星通道表观反射率；DRsIR/RsIRI_TH
RsiR2和RsiRi比值的阅值。
式(2)判识参数的参考阈值见表2。5.2
霾强度分级与卫星监测标识码
.......(2)
霾强度分级根据卫星AOD数据进一步反演的近地面能见度和细颗粒物（PMa.5）数据设定分级阅值完成，见5.2.2；5.2.2霾强度信息和5.1霾分布信息融合形成综合的霾空间特征信息，见5.2.3。4
5.2.2分级方法
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根据近地面能见度或近地面细颗粒物（PM2.5）质量浓度阈值将霾的强度分为五级（或六级），霾强度分级判识参数及对应卫星监测标识码详见表3。表3霾强度分级判识参数阀值及对应卫星监测标识码霾强度分级判识
参数1阈值
卫星遥感
能见度V
999（无效值）
5.0≤V<10.0
3.0≤V<5.0
2.0≤V<3.0
霾强度分级判识
参数2阈值
卫星遥感
PM2.s质量浓度M
999（无效值）
3575115<150
150霾强度等级
（在相对湿度
小于80%条件下）
霾的卫星监测标识码
霾强度标识码
标识说明
无霾或霾不可辨
无霾，大气透明度好
轻微霾
轻度霾
中度霾
重度霾
严重霾
注：霾的强度分级判识参数1\卫星遥感能见度V\指标依据QX/T113一2010；判识参数2\卫星遥感PM2.5质量浓度M\指标依据HJ633一2012。上述两参数可任选其一应用。5.2.3
卫星监测标识码
根据霾分布标识码（二值）数据和霾强度标识码（五级或六级码）数据合成霾的卫星监测标识码（七类码)数据，数据融合流程图见附录D的图D.1,卫星监测标识码及对应图像配色方案见附录D的表D.1。5.3中气溶胶类型分析
采用卫星产品气溶胶光学厚度（AOD)和气溶胶粒子尺度指数（AE）、吸收性气溶胶指数（AAI)数据分析形成霾的气溶胶类型，火点数据辅助判识生物质燃烧造成的烟尘型气溶胶。5.3.2分类方法
5.3.2.1满足式（3)条件判识为形成霾的主要气溶胶成分是含碳类吸收性气溶胶；若霾区周边有火点存在，则明确为生物质燃烧烟尘型气溶胶。式（3)判识参数阅值参考表4设定。T.55 ≥ to. 55_TH 且 E(,-)>E(a,-)_TH 且 I(ng-α) > I(g-A),TH式中：
卫星反演的0.55μm波长AOD；
To.55对应的阅值；
根据入1波长和入。波长通道卫星观测值计算的AE，入和入常用波长组合有陆上0.47um/0.65μm，海上0.44μm/0.86μm；5
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