[发明专利]一种实用的遥感影像大气校正方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种对遥感影像进行大气校正的方法，能够应用在农业、林业、气象、生态环境以及国防军事等遥感部门。

背景技术

遥感影像大气校正是地表反射率反演前的一个重要的预处理步骤。在遥感大气校正研究中，精确的大气校正需要卫星过境时刻同步测量的大气探空数据，而这种数据的获得往往很困难，理想的大气校正方法是仅需要图像本身的信息而不需要卫星过境时刻的同步测量数据，暗目标减法(Dark Object Subtraction，DOS)就是为了满足这种需要而产生的。该方法的基本原理就是在地表均匀、朗伯面反射、大气性质均一，忽略大气多次散射的前提下，假定待校正的遥感图像上存在反射率为0的黑暗像元区域，由于大气的影响，使得这些像元的反射率实际不为0，可以认为增加的这部分辐射是由于大气程辐射而产生的。利用暗目标像元值计算出程辐射，借助于DOS模型即可实现大气校正。DOS大气校正方法自出现以来，由于它的简单实用，获得了广泛的应用。大气透过率是决定DOS大气校正方法校正精度的关键因素。在影响大气透过率的四种因素(大气分子、臭氧含量、气溶胶和总大气水蒸汽含量)中，大气分子和臭氧含量比较稳定，在空间上差异不大，而气溶胶和总大气水蒸汽含量在空间上变动较大，因此必需提高气溶胶光学厚度和大气水蒸汽光学厚度的精度才能提高大气透过率的精度，从而提高最终大气校正的精度。高精度地获取气溶胶光学厚度和大气水蒸汽光学厚度的空间分布非常困难，通常的做法是不考虑这两个因素或者利用气象点数据来近似代替面数据，这样就严重影响了DOS大气校正方法的精度。

因此，为了提高DOS方法大气校正的精度，必须提高气溶胶光学厚度和大气水蒸汽光学厚度的计算精度。本发明针对以往做法的不足，提出利用MODIS数据来获取大面积区域的气溶胶光学厚度和大气水蒸汽光学厚度，然后结合DOS模型进行大气校正。由于MODIS数据每天都可以免费获得，本方法操作起来实用性很强。

发明内容

本发明的目的在于提供一种对遥感影像进行大气校正的方法，以克服现有的DOS模型的缺点。利用本方法进行大气校正能够获得高精度的地表反射率，从而促进相关领域遥感应用的发展。

为实现上述目的，本发明提出的遥感影像大气校正方法为：

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(2.1μm)反射率与红(0.66μm)、蓝(0.47μm)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；

2-2)由总大气水蒸汽含量计算大气水蒸汽光学厚度；

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)将陆地卫星影像的亮度值转换为星上辐射亮度；

3-3)计算大气程辐射；

3-4)计算天空光漫射到地表面的光谱辐照度；

3-5)计算臭氧吸收光学厚度和瑞利散射光学厚度；

3-6)计算大气透过率；

3-7)利用DOS模型进行大气校正，得到地表反射率；

3-8)对地表反射率反演结果进行精度验证。

附图说明

图1是本发明的主流程示意图

具体实施方式

遥感地表反射率反演是以辐射传输方程为基础的，在假定地表均匀、朗伯面反射、大气性质均一，忽略大气多次散射的前提下，星上辐射亮度和地表反射率的关系如式1所示[Kaufman Y J，Sendra C.Algorithm for automatic atmospheric correction to visible and near-IRsatellite imagery，International Journal of Remote Sensing，1988，9(8)：1357-1381.]：