清华大学中国新型城镇化研究院健康城市研究中心环境变化与人类健康课题组在《Remote Sensing》期刊发表题为《中国地区Himawari-8/AHI与MODIS 气溶胶光学厚度产品验证及比较》的论文，研究结果表明AHI AOD 产品质量较优，总体稍逊于MODIS AOD，但可借助辅助信息搭建随机森林模型改善准确性，其结果有望应用于PM2.5遥感监测。
Himawari-8是日本气象厅发射的新一代静止气象卫星，可实现每10分钟在亚太地区进行一次观测，其搭载的先进成像仪AHI波段设置可反演气溶胶光学厚度。基于中国地区AERONET太阳光度计数据，系统验证了Himawari-8/AHI2018年2月-2019年2月的气溶胶光学厚度（AOD）反演精度，并与中分辨成像光谱仪（MODIS）气溶胶光学厚度产品进行比较。从时间、空间角度分析AHI AOD准确性变化，并进一步探讨AHI AOD准确性变化影响因素，并提出改进准确性的方法。
AHI与MODIS数据集信息如表 1。本研究选取AHI Level 3每小时级别的AOD产品、MODIS Terra/Aqua DB AOD产品以及地基AERONET AOD产品（站点分布见图 1）
图 1 AERONET站点分布
表 1 AOD质量评估数据集
结果表明，AHI AOD与AERONET AOD整体结果较一致，相关系数达0..75，RMSE为0.26，但结果稍弱于MODIS AOD的准确性（图 2）。
图 2 AHI, MODIS AOD 与AERONET AOD验证结果及AHI-MODIS AOD比较结果
空间上，受Himawari-8监测范围限制，Himawari-8无法监测我国西北部，相应地缺失西北地区的AHI AOD数据。从图 3可以发现，AHI AOD与MODIS AOD基本保持一致的空间格局，AOD高值区主要集中在京津冀、长三角、渝贵川、珠三角地区。经与AERONET站点逐个站点验证发现（图 4），AHI AOD在香河和鹿林站点表现较优。
图 3 AHI与MODIS AOD空间分布
图 4 AHI AOD站点验证结果
在季节尺度上（图 5），AHI AOD夏季准确性最高，R=0.84，冬季准确性最低，R=0.50，低估现象严重。日尺度上（表 2），AHI AOD 上午的准确性优于其他时段。
图 5 AHI AOD季节验证结果
表 2 AHI AOD逐小时验证结果
AOD反演准确性影响因素分析结果（图 6）表明，相较于MODIS，AHI AOD反演准确性的稳定性有待提升。当AERONET AOD值较大时，AHI AOD容易出现低估，另外，AHI AOD的准确性还会受气溶胶粒径大小、NDVI影响。
图 6 AOD准确性影响因素分析
基于上述结果，以气溶胶粒径大小指数，NDVI，时空信息作为变量，构建AERONET AOD-AHI AOD的随机森林模型，公式如式（1）。交叉验证结果表明随机森林模型可以修正AHI AOD的准确性，其与AERONET AOD相关性达0.92，RMSE减少至0.15（图 7）。
AHI AODi,j ，AOD Truthi,j 表示站点i，时刻j 的AHI AOD与AERONET AOD值，AEi,j, NDVIi,j表示站点i，时刻j的粒径指数和NDVI，spatial factorsi 表示站点i的经纬度； temporal factorsj 表示时刻j的小时月份和季节。
图 7 AHI AOD随机森林修正的交叉验证结果
综上所述，AHI AOD 产品质量较优，总体稍逊于MODIS AOD，但可借助辅助信息搭建随机森林模型改善准确性，其结果有望应用于PM2.5遥感监测。
[1] JIANG T, CHEN B, CHAN K K Y, et al. Himawari-8/AHI and MODIS Aerosol Optical Depths in China: Evaluation and Comparison[J]. Remote Sensing, 2019, 11(9): 1011.
