卫星遥感技术可以从远距离，连续地对地球大气系统进行观测，提供全天候，大尺度，高精度的数据产品，在监测大气成分时空分布特征，探究大气污染过程及形成机制，预防和治理大气污染等应用中起到了重要作用。本文主要针对大气卫星遥感做一些基本介绍。
▲TROPOMI/Sentinel-5P观测示意图
01-基本原理
地球上不同的物体在不断的吸收，反射和发射能量。大气遥感就是利用不同大气化学成分的波谱特性，从地球系统反射的电磁信号中获取相关物理量的过程。其中，从原始信号中获取大气相关物理量信息这一过程叫做大气遥感反演。
▲正演问题和反问题示意图
大气遥感反演是一个典型的反问题（逆问题），即由结果推导成因。这里的结果即遥感的观测信号，而成因则有多种可能，着其中牵涉到了原始信号与地球系统（大气中的云，气溶胶，气体，以及地表）之间的一系列互动。这样一个已知信息数量远小于待求参数数量，且其输出结果并不具有唯一性和稳定性的系统在数学上又称作是病态的，而解决这样一个病态的问题，就需要更多的约束条件。在遥感领域，这些被引入的额外的约束条件多为先验假设。基于先验假对实际探测信号进行正演模拟（物理过程的数学模型），并通过数学方法最小化模拟信号和实测信号之间的差距，得到一组满足条件的先验假设，即为反演结果。
02-遥感分类
遥感的分类方式繁多，对于大气卫星遥感技术而言，测量的波段的范围一般从紫外波段到微波波段，主要以被动式遥感、近极地太阳同步轨道卫星较多。目前大多数遥感设备都具有多波段测量的功能，而随着技术的进步，近年来也有设备具有多角度测量和偏振测量的性能，为反演过程增加更多的观测约束条件，提高了反演结果的精度。
03-卫星遥感产品分级
不同的遥感卫星数据产品有不同的分级方式，但大多数可以分为5个等级（以NASA的EOSDIS为例），2级及以下产品主要用于学术和科研领域，3级及以上产品则更常见于实际项目的应用。
Level 0
经数据重构，未进行任何处理的原始数据（所有的通信信息被移除）。
Level 1
经数据重构，具有时间参考、地理坐标参数，经过辐射校正、几何校正但未进行任何处理的原始数据。
Level 2
含有反演得到的与Level1数据具有相同分辨率和位置的物理参数的数据产品。
Level 3
经过数据处理，重采样至统一时空格网尺度，具有一定完整性和一致性的数据产品。
Level 4
模型输出结果或数据同化结果。
04-常用大气卫星遥感数据
以下列出了一些在实际项目中经常运用到的一些具有较高精度的卫星数据信息。
