【儀表網(wǎng) 研發(fā)快訊】近期，中國科學(xué)院安徽光機所光學(xué)遙感中心遙感信息表征技術(shù)研究室在星載多波段偏振遙感氣溶膠光學(xué)厚度(AOD)反演研究中取得新進展。相關(guān)成果以《基于注意力增強Kolmogorov-Arnold網(wǎng)絡(luò)的高分五號B星POSP氣溶膠光學(xué)厚度反演》“Aerosol　Optical　Depth　Retrieval　from　Gaofen-5B　POSP　Using　Attention-Enhanced　Kolmogorov–Arnold　Networks”為題，發(fā)表在《IEEE地球科學(xué)與遙感匯刊》IEEE　Transactions　on　Geoscience　and　Remote　Sensing　上。
 

　　氣溶膠光學(xué)厚度(AOD)是表征大氣氣溶膠柱總量和光學(xué)特性的重要參數(shù)，對空氣質(zhì)量監(jiān)測、氣候變化研究和地氣輻射收支評估具有重要意義。一直以來，傳統(tǒng)的氣溶膠光學(xué)厚度反演方法存在明顯短板，不僅過于依賴地表參考數(shù)據(jù)，通用性不強，而且常規(guī)機器學(xué)習(xí)方法對星載多波段偏振信息利用不足，難以精準捕捉復(fù)雜大氣環(huán)境下的氣溶膠特征，限制了大氣監(jiān)測的精準度。因此，研究團隊通過創(chuàng)新攻關(guān)，提出了注意力增強的Kolmogorov-Arnold網(wǎng)絡(luò)(AKAN)氣溶膠光學(xué)厚度反演方法。該方法融合了Kolmogorov-Arnold網(wǎng)絡(luò)的非線性表達能力與殘差注意力機制的智能特征篩選優(yōu)勢，提升了模型對星載多光譜偏振特征、衛(wèi)星觀測幾何信息與氣溶膠光學(xué)厚度(AOD)之間復(fù)雜關(guān)系的表征能力。
 

　　研究過程中，安光所團隊基于高分五號B星(GF-5B)星載高精度偏振掃描儀(安光所研制，POSP)獲取的觀測數(shù)據(jù)，結(jié)合全球氣溶膠觀測網(wǎng)絡(luò)(AERONET)地基實測資料，經(jīng)過數(shù)據(jù)篩選、匹配，構(gòu)建了24萬余個匹配樣本數(shù)據(jù)集，為新算法的訓(xùn)練、優(yōu)化和性能驗證筑牢了數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。測試結(jié)果表明，全新的AKAN模型具備優(yōu)異的全球氣溶膠光學(xué)厚度(AOD)反演能力，監(jiān)測精度表現(xiàn)突出，算法的決定系數(shù)(R²)達到0.9336，均方根誤差(RMSE)為0.0492，94.25%的反演結(jié)果都在預(yù)期的合理誤差范圍內(nèi)。
 

　　為驗證新算法的科學(xué)性與可靠性，研究團隊引入SHAP可解釋性分析開展深度驗證，分析證實：AKAN算法自主識別提取的氣溶膠敏感波段、散射角特征與輻射傳輸物理規(guī)律具有較好一致性，這意味著該方法不僅是具有較高反演精度的數(shù)據(jù)運算擬合，也貼合大氣物理原理建模，擺脫了傳統(tǒng)智能算法“只出結(jié)果、不明原理”的缺陷，具備一定的物理可解釋性。
 

　　此外，多場景測試進一步印證了算法的綜合優(yōu)勢。在全球不同區(qū)域的跨區(qū)域評估、與國際主流MODIS氣溶膠監(jiān)測產(chǎn)品對比測試，以及京津冀重污染過程監(jiān)測中，AKAN算法均表現(xiàn)出高精度、空間連續(xù)性和復(fù)雜地表適應(yīng)能力強等特點，適配各類大氣氣溶膠場景的監(jiān)測需求。
 

　　此次研究成果充分挖掘了國產(chǎn)星載偏振遙感衛(wèi)星的應(yīng)用價值，補齊了傳統(tǒng)氣溶膠監(jiān)測技術(shù)的短板。不僅為基于國產(chǎn)星載偏振遙感數(shù)據(jù)開展高精度、全球尺度氣溶膠時空監(jiān)測提供了新的智能化技術(shù)路徑，也為國產(chǎn)遙感衛(wèi)星數(shù)據(jù)在大氣環(huán)境領(lǐng)域的常態(tài)化、產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用提供了的技術(shù)方法。
 

　　碩士研究生劉卓馳為論文第一作者，黃紅蓮副研究員為論文通訊作者。
 

　　引用：安光所團隊為國產(chǎn)星載高精度偏振掃描儀研發(fā)匹配的智能算法 安徽光學(xué)精密機械研究所 【引用時間：2026年6月30日】