[发明专利]一种基于辐射度的复杂地形区域辐射传输模拟方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于辐射度的复杂地形区域辐射传输模拟方法，适合于对山区复杂地形区域条件下的遥感成像过程精确模拟，特别是定量分析地形对遥感影像的影响和影像地形校正方面具有重要价值，属于遥感成像模拟技术领域。

背景技术

在地形起伏情况下，地物将接收到周围物体反射的太阳直射光和大气散射光，导致地物实际接收辐射能量的增加。在雪地、植被近红外波段以及陡峭坡面等情况下，周围环境对目标物体反射的影响无法忽略。地物在接收周围物体反射能量的同时，也将部分能量重新反射回周围物体，循环往复，形成复杂的地表多次散射过程，导致地物光谱信息的变化，影响了山区遥感图像的信息提取精度，成为了限制山区遥感图像应用水平的主要障碍。地表多次散射是地表太阳能计算以及遥感仿真中的一个难点问题。

Proy等人(见引用文献1)提出了一个精确计算周围地物反射的方法，该算法仅考虑单次散射影响，认为地物接收到的周围物体反射由周围所有可视物体的反射辐射叠加而成。每个物体的反射辐射与其自身辐亮度、到目标地物的距离以及物体法线与两者连线的夹角等因素有关。Proy算法不仅计算量大，而且周围物体辐亮度本身也是未知数，无法得到广泛应用。

Dozier和Frew(见引用文献2)利用周围物体反射的平均辐射亮度和地形可视因子近似计算周围地物反射，该方法面临着与计算量大，周围物体辐亮度未知的问题。Sandimerier等人(见引用文献3)提出了一个近似计算周围地物反射的公式，在该公式中，周围地物反射仅与周围物体平均反射率、地形可视因子和水平地面上接收的总辐照度(包括太阳直射和大气散射)有关。在假设坡面为无限长斜坡的时候，地形可视因子无需经过繁杂的计算，该方法精度不高，但在实际中得到广泛的应用。

计算复杂地形区域传感器接收到的辐射能量涉及众多因素，现存技术可归纳为两大类：一是缺乏严格物理意义的经验、半经验方法，特点是参数少、简便高效，缺点在于精度低，适用性差；二是基于辐射传输原理的物理解析模型，其理论基础完善，模型参数具有明确的物理意义，模拟精度较高，但模型往往对地形做了大量的简化近似，适用的范围有限。复杂地形区域太阳光和地表相关作用是个复杂的非线性过程，现存技术忽略部分影响因素或简化地形结构，造成模拟结果精度不高，致使模拟结果与遥感图像反射率之间出现较大出入，严重影响了山区遥感图像的信息提取。

引用文献：

1，Dozier，J.，James Frew.Rapid calculation of terrain parameters for radiationmodeling from digital elevation data[J].(由数字高程数据快速计算用于辐射建模的地形参数)IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing，1990，28(5)：963-969.

2，Proy，C.，Tanre D.，Deschampls P.Y.Evaluation of topographic effects in remotelysensed data[J].(对遥感数据中的地形效应进行评价分析)Remote Sense ofEnvironment，1989，30：21.

3，Sandmeier，S.，and Itten，K.I.A physically-based model to correct atmospheric andillumination effects in optical satellite data of rugged terrain[J]，(一个用于对崎岖地形区光学遥感数据中的大气和太阳辐照效应进行校正的物理模型)IEEETransactions on Geoscience and Remote Sensing，1997，35：708-717.

发明内容

本发明的目的在于提供一种实现复杂地形状况下遥感辐射传输过程精确计算的方法，克服现有技术的不足，基于复杂地形状况下辐射传输的物理过程，采用计算机模拟技术，实现山区复杂地形条件下各部分辐射贡献的精确计算。