[发明专利]太阳直射光遥感数字图像的辐射变换虚拟仿真方法

说明书

技术领域

本发明属于遥感技术与测绘学领域，尤其是一种太阳直射光遥感数字图像的辐射变换虚拟仿真方法。

背景技术

随着卫星遥感技术的高速发展，卫星图像在众多领域有了广泛的应用。由于卫星图像采集的周期性，影像采集的时间相对固定，很难根据实际需求限时采集图像。采用遥感数字图像的地形变换方法，虽然可以消除地形起伏带来的地表光辐射差异与山体阴影的影响，但是仍然没有从根本上解决卫星无法从任意方向、任意时间探测地面的难题。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种太阳直射光遥感数字图像的辐射变换虚拟仿真方法，本发明将太阳虚拟为天然的探照灯，模拟太阳从任意方向照射地面生成的对应遥感图像，从而解决卫星从任意方向、任意时间情况下探测地面的问题。

本发明解决现有的技术问题是采取以下技术方案实现的：

一种太阳直射光遥感数字图像的辐射变换虚拟仿真方法，包括以下步骤：

(1)根据数字地形图条件和卫星遥感图像条件，计算太阳直射光改正系数、天空散射光改正系数、散射辐射比，并根据坡面像元太阳直射光、水平地面太阳直射光与对应像元遥感值之间的关系，获得像元的遥感值和大气程辐射遥感值；

(2)根据卫星遥感图像及太阳直射光改正系数、天空散射光改正系数、散射辐射比生成水平地面太阳直射光遥感图像和水平地面天空散射光遥感图像；

(3)根据任意太阳位置和任意地形条件，逐点计算任意太阳位置和任意地形条件下的遥感值，并生成任意太阳位置和任意地形条件下的虚拟遥感数字图像，从而实现数字地形图上任意太阳方向的地形辐射变换功能。

而且，所述步骤(1)中的数字地形图条件包括地形高度、地形坡度和地形坡向，所述步骤(1)中的卫星遥感图像条件包括太阳高度角、太阳方位角和像元遥感值。

而且，所述步骤(2)中的太阳位置包括太阳高度角和方位角所述步骤(2)中的地形条件包括地形高度、地形坡度和地形坡向。

而且，所述的步骤(3)中计算任意太阳位置和任意地形条件下的遥感值的方法包括如下步骤：

(1)计算虚拟坡面上像元的太阳直射光遥感值DN`_Sij：

DN`_Sij＝(DN_ij-D_Aij)/(F_ij+L_ij×G_ij)

(2)计算虚拟坡面上像元的太阳直射光改正系数F`_ij：

F`<sub>ij</sub>＝1-tgα<sub>ij</sub>×ctgθ`_ij×cos(AL`_ij-A_ij)

其中，α_ij、A_ij分别为该像元的地形坡度和地形坡向；

θ`<sub>ij</sub>、AL`_ij分别虚拟的太阳高度角和太阳入射的方位角；

(3)计算虚拟的太阳直射光遥感数字图像值XDN_sij：

XDN_sij＝DN`<sub>Sij</sub>×F`_ij＝(DN_ij-D_Aij)×F`_ij/(F_ij+L_ij×G_ij)

(4)计算虚拟坡面上像元的天空散射光遥感值DN`_dij：

DN`_dij＝(DN_ij-D_Aij)L_ij/(F_ij+L_ij×G_ij)

(5)计算虚拟坡面上像元的天空散射光改正系数G`_ij：

G`_ij＝G_ij；

(6)计算虚拟的天空散射光遥感数字图像值XDN_dij：

XDN_dij＝DN`<sub>dij</sub>×G`_ij＝(DN_ij-D_Aij)L_ij×G`_ij/(F_ij+L_ij×G_ij)