[发明专利]一种实用的遥感影像大气校正方法

权利要求书

1.一种实用的遥感影像大气校正方法，其步骤为：

第一步、反演大气气溶胶光学厚度

1-1)对MODIS数据进行几何校正；

1-2)根据所获影像的特征选择浓密植被区域；

1-3)根据浓密植被区域MODIS数据中红外波段反射率与红、蓝波段反射率之间的关系，由中红外波段的反射率得到红、蓝波段的反射率；

1-4)利用6S大气辐射传输模型查找表求得蓝、红波段的气溶胶光学厚度；

1-5)由蓝、红波段的气溶胶光学厚度根据 公式得到各个波段的气溶胶光学厚度；

第二步、反演大气水蒸汽光学厚度

2-1)利用MODIS波段比值方法计算总大气水蒸汽含量W，g/cm²；

2-2)由总大气水蒸汽含量W计算大气水蒸汽光学厚度；

其中，τ_w是大气水蒸汽光学厚度，a_wλ是水汽吸收系数，w是可降水汽，cm，可降水汽w与总大气水蒸汽含量W在数值上相等，M是相对大气量；

M＝[cosθ_z+0.15(93.885-θ_z)^-1.253]^-1

其中，θ_z是太阳天顶角；

第三步、大气校正和地表反射率反演

3-1)对陆地卫星影像进行几何校正；

3-2)将陆地卫星影像像元亮度值转换为星上辐射亮度；

其中，L_sat为星上辐射亮度，w/(m²μmsr)，QCAL为某一像元的亮度值，QCAL_max和QCAL_min分别为像元可以取得的最大和最小亮度值，L_max和L_min分别为QCAL＝QCAL_max和QCAL＝QCAL_min时的光谱辐射亮度值；

3-3)计算大气程辐射；

其中，L_p为大气程辐射，QCAL_max和QCAL_min分别为像元可以取得的最大和最小亮度值， L_max和L_min分别为QCAL＝QCAL_max和QCAL＝QCAL_min时的光谱辐射亮度值，QCAL_dark是影像中暗目标的亮度值；

3-4)计算天空光漫射到地表面的光谱辐照度；

E_down＝E_r+E_a

其中，E_down为天空光漫射到地表面的光谱辐照度，E_r为瑞利散射分量，E_a为气溶胶散射分量；

其中，E₀是大气层外相应波长的太阳光谱辐照度，d是日地距离，θ_z是太阳天顶角，T_o、T_w和T_r分别是臭氧吸收透过率、水汽吸收透过率和瑞利散射透过率，T_aa和T_as分别是气溶胶吸收透过率和气溶胶散射透过率，F_s是气溶胶散射向下分量的比例；

3-5)计算臭氧吸收光学厚度和瑞利散射光学厚度；

τ_r＝[0.0088λ^{(-4.15+0.2λ)}][exp(-0.1188h-0.00116h²)]

其中，τ_o和τ_r分别是臭氧吸收光学厚度和瑞利散射光学厚度，λ是影像各波段的中心波长，μm；h是海拔高度，km；

3-6)计算太阳照射方向和传感器观测方向的大气透过率；

T_z＝exp(-τ/cosθ_z)＝exp{(-τ_r-τ_a-τ_o-τ_w)/cosθ_z}

T_v＝exp(-τ/cosθ_v)＝exp{(-τ_r-τ_a-τ_o-τ_w)/cosθ_v}

其中，T_z和T_v分别是太阳照射方向和传感器观测方向的大气透过率，τ是大气光学厚度，θ_v是传感器观测天顶角，τ_r、τ_a、τ_o和τ_w分别是瑞利散射光学厚度、气溶胶光学厚度、臭氧吸收光学厚度和大气水蒸汽光学厚度；

3-7)利用DOS模型进行大气校正，得到地表反射率；

其中，ρ是地表反射率，L_sat是星上辐射亮度，L_p是程辐射，d是日地距离，T_v是传感器观测方向的大气透过率，E₀是大气层外相应波长的太阳光谱辐照度，θ_z是太阳天顶角，T_z是太阳照射方向上的大气透过率，E_down是天空光漫射到地表面的光谱辐照度； 

3-8)对地表反射率反演结果进行精度验证。