[发明专利]一种Ⅱ类水体离水辐亮度反演方法

说明书

技术领域

本发明属于卫星遥感数据处理技术领域，特别涉及一种II类水体离水辐亮度反演方法。

背景技术

目前通用的业务化水色遥感大气校正方法都依赖被动式卫星传感器实现，主要是利用水体在近红外波段吸收强的特点，假定近红外波段离水辐亮度为零，通过两个近红外大气校正波段进行气溶胶辐射的光谱扩展，最终实现水色遥感大气校正。这种方法比较成熟，数据处理方面已经建立了水色遥感标准大气校正算法。但该方案对于浑浊水体却并不适用，原因是因为浑浊水体中的悬浮泥沙、叶绿素浓度较高，在近红外波段的后向散射比较强，从而使得近红外波段离水辐亮度为零的假设不能成立。在本技术领域，浑浊水体一般称为II类水体，包括近岸浑浊II类水体和内陆浑浊II类水体。相对于清洁I类水体来讲，II类水体与人们的生活最为相关，因此开展II类水体大气校正研究对于我国海洋环境监测、渔业资源管理等都具有重要意义。相关文献有：Hu，C.，K.L.Carder，andF.E.Müller-Karger，Atmospheric correction of SeaWiFS imagery over turbid coastalwaters：a practical method.Remote Sensing of Environment，2000，74，195-206

星载大气气溶胶探测激光雷达是一种新兴的主动式探测技术。2006年4月28日发射的CALIPSO(The Cloud-Aerosol Lidar and Infrared Pathfinder SatelliteObservations)卫星是“A-Train”观测计划中的一颗极轨卫星，其主要的科学任务是从太空向地球探测气溶胶和云的垂直分布及其光学特性。其上搭载的CALIOP传感器不像现行的其他星载传感器，它以主动遥感方式探测大气气溶胶光学特性，受天气情况影响较小，在高地面反射率地区，依然能获取有效的气溶胶观测值。相关文献有：Winker David M.，Hostetler Chris A.，Vanghan M A，OmarA H，CALIOP Algorithm Theoretical Basis Document，Part 1：CALIOP Instrument，and Algorithms Overview，2006。但该激光雷达传感器的科学任务是获取大气气溶胶的消光系数和廓线分布，无法实现对地面和水体参数的探测。

发明内容

本发明目的在于提供一种II类水体离水辐亮度反演方法，以解决II类水体的水色遥感大气校正问题。

本发明的技术方案为：

首先，将II类水体和其附近的低反射地区作为研究区域，针对研究区域进行初步反演，包括以下3个步骤，

步骤1.1，结合大气模式和激光雷达方程，求解出主动式卫星传感器的大气气溶胶消光系数，并对其进行积分得出研究区域的气溶胶光学厚度主动观测值；

步骤1.2，利用与主动式卫星传感器观测值时空准同步的被动式卫星遥感影像，对研究区域的气溶胶光学厚度主动观测值进行去云处理；

步骤1.3，对研究区域的气溶胶光学厚度主动观测值进行噪声去除处理，所述研究区域的气溶胶光学厚度主动观测值包括II类水体上空的气溶胶光学厚度主动观测值和低反射地区的气溶胶光学厚度主动观测值；

然后，利用主动式卫星遥感气溶胶光学厚度与被动式卫星遥感气溶胶光学厚度的相关关系求解II类水体上空的气溶胶光学厚度分布改进数据，并计气溶胶辐射影响，最终得到II类水体离水辐亮度，具体包括以下5个步骤，

步骤2.1，通过被动式卫星传感器获取研究区域的气溶胶光学厚度被动观测值，所述研究区域的气溶胶光学厚度被动观测值包括II类水体上空的气溶胶光学厚度被动观测值和低反射地区的气溶胶光学厚度被动观测值；根据低反射地区的气溶胶光学厚度被动观测值对步骤1.3所得低反射地区的气溶胶光学厚度主动观测值进行校准处理，建立主动式卫星遥感气溶胶光学厚度和被动式卫星遥感气溶胶光学厚度的校准关系式；

步骤2.2，利用步骤2.1所得校准关系式对II类水体上空的气溶胶光学厚度主动观测值进行校准处理以求得气溶胶光学厚度主动观测值的近似真值；

步骤2.3，对主动观测值的近似真值与相应的II类水体上空的气溶胶光学厚度被动观测值进行相关性分析，建立相关关系式对II类水体上空的气溶胶光学厚度被动观测值进行修正处理，得到II类水体上空的气溶胶光学厚度分布改进数据；

步骤2.4，根据II类水体上空的气溶胶光学厚度分布改进数据计算气溶胶辐射影响；