研究 | 北京雾霾真的改善了？我们用卫星遥感图分析了一下

内容来源：科工力量

作者：陈甫，中国科学院遥感与数字地球研究所副研究员

2017年刚过，气象部门就给我们带来一个喜讯， 北京去年重污染日仅23天，PM2.5年均浓度同比降两成 。

虽然笔者作为一个北京人可以用亲身体验为首都大气的改善做一份证言，但是作为一个遥感科技工作者还是希望用“有图有真相”的方式来证实。

地面观测仪器通常能将仪器周边的雾霾情况测量的比较精确，但是更大范围就只能类推了。遥感卫星观测的范围比较大，但是毕竟不是直接接触空气，只是通过大气反射的波谱来获取信息。因此准确测量霾也挺困难的，比如云、雾、霾之间的准确区分就不是很容易，正经的学术工作有很多论文等着。

因此 本文就简化成一个更直接的命题——对北京上空的大气能见度进行分析 ，这个和普通老百姓的直观感观是最接近的，因为大家出门前看看是否需要戴口罩最简单的方法就是拉开窗帘看看天空。

美国的 “TERRA/AQUA星座” 是一组非常有用的卫星，它们装载的MODIS传感器虽然空间分辨率不高但是好处是每天都能访问地球上任何地方两次（TERRA上午，AQUA下午）。因为雾霾是一个弥散性较均匀的现象，所以这样的分辨率也就够用了。

首先收集AQUA卫星 2012年 （雾霾引发广泛关注的那一年）和 2017年 的每日北京数据（设定在六环范围），将每天的图像数据进一步缩小成25像素x25像素的缩略图，然后再排成20个一行的缩略图表格，这样一年的北京上空的情况就聚集在一张手机也能看的小图上了。

2012年每天

2017年每天

虽然已经浓缩了数据，但是直接比较还是有点困难。

云和雾霾都会导致图像比正常地物偏亮，所以我们做一个排序，最亮的排前面，最暗的排后面。 也就是前面是多云或者雾霾重的，后面是比较晴朗的。当然这个只是一个对北京空气能见度的一种简单的评估（冬天和夏天的地表亮度也不同哦，因为太阳的照射角度有差别）。

2012年每天

2017年每天

再做成动图感受一下......

这下可以一目了然地看出来了吧！2017年晴天多了很多！

如果用一年365天的中间值的像素来代表全年平均水平，那么就可以用一张数字滤波后的图像来代表全年的北京的平均影像。

2012年

2017年

再看一下动图的对比，就可以清楚地看到 2017年北京的平均能见度显著提高了 。

将制作的每年平均影像再做 全图亮度的平均 ，用一个单一的数值表示该年整个北京的平均灰度。把范围扩大到2011~2017六年的跨度，然后制作成图表。