大气气溶胶(Atmosphericaerosol)通过直接或间接影响太阳辐射、云以及大气化学过程等,对全球或局部地区气候变化、城市空气质量和生态环境具有重要的影响。近年来,随着卫星遥感技术的发展,气溶胶遥感为大尺度和长时间的气溶胶空间分布获取提供了新思路。气溶胶光学厚度(Aerosol Optical Depth,AOD)反演面临的两个重要难题是地表反射率的估计和气溶胶类型的假设,其中由于陆地地表类型复杂,地表反射率确定困难,同时气溶胶类型多种多样,导致陆地气溶胶遥感反演面临巨大挑战。同时,当前气溶胶光学厚度产品空间分辨率整体较低,在城市或局部地区大气污染或生态环境质量监测中严重受限。因此,针对陆地上空气溶胶反演困难的问题,提出了一种基于先验数据库支持的陆地高分辨率气溶胶光学厚度遥感反演方法,应用于MODIS数据,首次生产了全球陆地1 km分辨率的气溶胶光学厚度数据集。本文的主要内容包括:(1)动态阈值云识别方法研究。云检测是进行气溶胶反演前关键且不可或缺的数据预处理,准确识别影像中的云信息,能够提高气溶胶反演的整体精度。由于混合像元和大气背影环境的影响,导致传统的云检测方法受到限制,尤其对于薄碎云的监测精度整体偏低。针对该问题,本文提出了一种新型动态阈值云检测方法,该方法以先验知识为基础,选择MODIS发布的8天合成的地表反射率产品(MOD09A1),采用最小值合成法,构建可见光到近红外波长处的先验地表反射率数据集;而后基于辐射传输方程模拟得到表观反射率与地表反射率在不同条件下的函数关系,构建得到不同波段的动态阈值云检测模型,选择MODIS卫星数据进行云检测实验,最后使用遥感目视解译、Cloud-Aerosol Lidar and Infrared Pathfinder Satellite Observations (CALIPSO)和 MODIS 云掩膜产品对实验结果进行精度验证与比较。结果表明,该方法云检测正确率整体高于80%,云识别精度整体较高,尤其对薄碎云及高亮地表上空的云具有较好的检测效果。(2)城市地区气溶胶光学厚度反演研究。由于城市地区下垫面较为复杂,地表反射率整体较高且变化较大,导致地表反射率确定较为困难,是陆地气溶胶反演研究中面临的主要困难之一。针对该问题,提出一种新的亮地表区域地表反射率确定思路,利用MODIS 8天合成的地表反射率数据,假设在亮地表区域大部分地物的地表反射率整体不变,使用最小值合成技术构建得到蓝光和红光波段的地表反射率数据,作为下垫面真实反射率支持气溶胶反演。选择下垫面复杂的京津唐地区为研究区,假设气溶胶类型为大陆型气溶胶,应用于MODIS数据,进行气溶胶反演实验。最后使用北京站、香河站、北京_CAMS站和北京_RADI站4个Aerosol Robotic Network (AERONET)地基观测站点气溶胶实测数据及MODIS气溶胶产品对反演结果进行精度验证。验证结果表明,该方法能够以较高精度实现城市地区的气溶胶光学厚度反演,与MOD04气溶胶产品相比,其反演精度和空间连续性得到明显改善。(3)全球陆地高分辨率气溶胶反演研究。在前期研究的基础上,将研究尺度扩展到全球区域,对于全球陆地气溶胶反演,关键问题在于地表反射率的确定和气溶胶类型的假设。本文提出一种改进的高分辨率<1km>全球陆地气溶胶光学厚度反演方法,该方法通过构建先验的地表反射率和气溶胶类型数据库支持气溶胶反演,数据库分别使用MODIS提供的地表反射率产品和气溶胶产品,利用次最小合成技术和众数合成方法构建全球陆地上月合成的地表反射率数据库和季度合成的气溶胶类型数据库,应用于MODIS数据进行气溶胶反演实验,首次生产得到全球1千米分辨率的陆地气溶胶光学厚度数据集,该数据集包括Level2逐日和Level3月合成两种产品。同时,使用分布在全球陆地上172个AERONET地基观测站点数据,分别从全球尺度范围、不同地表类型和典型局部区域3个方面对本文气溶胶产品进行精度验证。验证结果表明该方法能够已较高精度实现暗地表和高亮地表(如城市和沙漠地区)的气溶胶反演,生产的气溶胶数据集有超过73%的有效观测点对达到MODIS气溶胶产品在陆地上空的误差精度要求,同时由于其较高的空间分辨率,该数据集能够提供较为细致且连续的气溶胶空间分布。最后,该数据集在线上传并发布,供全球用户免费下载使用。