城市地区是受人类活动影响最为强烈的区域。由城市交通污染、工程建设、工业气体排放及自然界生态环境破坏等各种人为因素引发的城市空气污染问题日益严重,突出表现为由气溶胶颗粒引起的大气污染。目前,细颗粒物PM2.5已经成为影响我国绝大多数城市空气质量的首要污染物,并通过其直接和间接作用危害人体健康和生存环境。因此,及时有效的监测空气质量状况并进行科学的预测,就成了城市地区大气污染防治亟待解决的问题。大气污染监测是开展大气污染研究和控制的第一步,主要包括地面监测站点和卫星遥感监测两种方式。目前,我国地面监测站点主要集中分布在大、中城市,且数量较少,无法满足区域性大气污染监测的需要。卫星遥感技术的发展可弥补地面监测站点的不足。利用卫星遥感资料反演气溶胶特性,可以实现大范围、准实时、动态的气溶胶分布和变化信息,从而显示出它的优势。因此,将地面监测站点和卫星遥感资料结合,取长补短,对于区域性的大气污染监测和防治具有重要的意义。本文以上海市为例,基于MODIS资料反演的气溶胶光学厚度数据和地面PM2.5质量浓度数据分析了上海市气溶胶污染特征,并利用反演的气溶胶光学厚度估算了地面PM2.5浓度,以期实现利用卫星数据实时、动态地监测城市地区大气污染。主要研究内容和结论如下：1.利用Terra-MODIS数据反演上海市不同日期和光谱通道(1,3通道)500m空间分辨率的气溶胶光学厚度AOD。反演的AOD数值在0.1169～1.3199之间,与NASA观测值在0.01置信水平下显著相关,相关系数为0.756,反演结果具有可信性。2.对上海市气溶胶光学厚度反演结果进行了分析,结果显示上海市10～12月的气溶胶光学厚度明显低于3-9月。10个监测站点中,除位于郊区的青浦淀山湖监测站点外,位于中心城区和浦东新区的9个监测站点气溶胶光学厚度均表现出了相同的时间分布规律：春季和夏季月份气溶胶光学厚度较高,秋季和冬季月份则整体偏低；空间上,位于郊区的青浦淀山湖监测站气溶胶光学厚度的变化明显不同于中心城区和浦东新区。3.收集2012年9月4日至2013年8月31日上海市10个国控地面监测站点24h平均和每日8点PM2.5质量浓度数据,并对其进行处理,分析了上海市PM2.5的污染特征。上海市PM2.524h平均质量浓度的变化范围在10.4μg/m3～210.6μg/m3之间。从季节变化上看,冬季PM2.5质量浓度最高,其次是春季和秋季,夏季浓度最低。4.将反演的AOD与上海市10个国控地面监测站点PM2.5浓度数据进行相关性分析,经过高度订正后的AOD与地面PM2.5浓度的相关系数为0.670,二者之间具有较为显著的相关性,说明基于MODIS反演的AOD在一定程度上可以反映城市空气污染状况。依此建立的5种回归模型中以线性模型、一元二次模型和指数模型拟合效果较优。其中,一元二次模型对PM2.5浓度的估算结果最好,平均相对误差最小。但当大气环境中实际的PM2.5浓度偏高时,模型无法较为准确地估算PM2.5浓度,这也说明利用卫星遥感气溶胶光学厚度估算地面PM2.5浓度还需考虑更多的影响因素。