大气细颗粒物 PM2.5 在空气质量中扮演着重要的角色，环境保护机构也通 常通过地面监测站来监测 PM2.5 浓度，进而来评价空气质量。大气中的细颗粒 物 PM2.5 浓度越高就代表空气污染越严重。与其它一些较粗的大气颗粒物相比， 它的颗粒大小更小、活性更强，而且常常带有毒性。特别在中国一些工业化、城 市化进程迅速的地区，大量人为地的工业排放物导致了严重的空气污染，因此监 测 PM2.5 变的十分有必要(Ding and Liu, 2014; Zhang and Wang et al., 2012)。 

从 2012 年开始应国家环境保护部的要求，我国各地开始对 PM2.5 实行监测， 并向大众公布实时的 PM2.5 质量浓度和空气质量指数。然而要实现对细颗粒物 的全面监测是一个长期的工程，目前，虽然有许多地面监测站点的监测数据，但 对于细颗粒物空间分布特征，仅仅依靠几个点的监测的是具有局限性的。卫星遥 感数据具有覆盖范围广，精度高、经济且易获取等优点，可以用于大面积监测细

颗粒物的分布情况(刘玉萍与张立朝等, 2013)。 在可见光范围内的太阳辐射的消光、散射和吸收作用都受到 PM2.5 的影响，

进而使得大气能见度降低，而且由于颗粒细小，容易进入人体呼吸系统，会对人 体的支气管和肺泡等器官中造成直接的危害，从而影响人体的健康。PM2.5 对人 体健康的危害已经被海内外许多的医学方面的研究所证实(朱彤, 2013)。我国目 前的环境空气质量标准以总悬浮颗粒物和可吸入颗粒为主要的控制对象(陈魁与 董海燕等, 2011)。总之，大气细颗粒物是大气科学、环境科学以及流行病学的重 要研究对象，对它研究已经成为学术界的热点。

1.2 研究进展

世界卫生组织(World Health Organization, WHO)研究表明大概有 15 亿的城市 人口一生都遭受着空气污染的威胁。每年大约 3 千万的人因为空气污染而提前离

开了人世，空气污染使得人们的平均寿命减短(WHO, 2009) 。空气污染已经成为 造成死亡和疾病的世界十大诱因之一(WHO,2009)，PM2.5 是十分可怕的空气污 染物之一，因为它体积小，吸入肺中会进入血液循环进而早晨慢性呼吸道疾病、 肺癌、心血管疾病，甚至死亡(Pope and Dockery, 2006)。例如，PM2.5 曾经使得 加拿大 4000 名多的早产儿死亡以及这样的案例每年 1500 多件发生着在蒙特利 尔(WHO, 2011)。因此，估算 PM2.5 浓度并减小它对人类健康的影响就变得非常 必要。文献综述

虽然许多研究成果建立了很多 PM2.5 地面监测站来对一些地区进行 PM2.5 监测，但这些监测站点在空间上往往分布相对稀疏、不均匀。但这种点的监测未 必能代表周边的一个区域。我们很难从一个点的监测值来获取其周边区域的连续 变化特征(Van Donkelaar and Martin et al., 2010)，而且要对 PM2.5 进行大范围的 监测，就需要较广覆盖范围且分布合理均匀的地面监测站点，不同监测站点采用 的监测方法会存在一些差异，这使得这些站点测的 PM2.5 质量浓度也会有所差 异。因此，地面监测站点获取的数据在时间和空间范围上有一定的局限性。所以 很有必要用一种新的方式来估算 PM2.5 浓度，而卫星遥感经济、范围广，是一个 重要的工具能较好的解决这一不足(Mishchenko and Geogdzhayev et al., 2007)。

遥感估算 PM2.5 最大的困难是建立遥感测量值和大气细颗粒物之间的关系， 一些研究通常根据遥感影像中的气溶胶光学厚度(AOD)，然后利用物理、统计或 物理统计相结合的方式来估算近地面 PM2.5  浓度(Chang and  Hu  et  al., 2014;

Chudnovsky and Koutrakis et al., 2014; Han and Wu et al., 2015; Kloog and Chudnovsky et al., 2014; Van Donkelaar and Martin et al., 2010; Van Donkelaar and Martin et al., 2011; You and Zang et al., 2015)。在早期的一些研究中当气溶胶光学