[发明专利]一种逐像元计算卫星遥感影像大气程辐射的物理方法

权利要求书

1.一种逐像元计算卫星遥感影像大气程辐射的物理方法，其步骤为：

第一步、对卫星影像进行几何校正；

第二步、根据陆地卫星遥感影像的经纬度和影像成像时间，获取同一地理范围、同步过境的MODIS气溶胶光学厚度(0.47μm和0.66μm)、总大气水蒸汽含量、地表气压和臭氧浓度影像，并将各影像做几何校正，转换为和陆地卫星遥感影像一致的投影方式和分辨率，且影像行列数一致；

第三步、由总大气水蒸汽含量W计算大气水蒸汽光学厚度；

τw=0.2385awλwM(1+20.07awλwM)0.45]]>

其中，τ_w是大气水蒸汽光学厚度，α_wλ是水汽吸收系数，w是可降水汽，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；

第四步、计算臭氧吸收光学厚度

τ_o＝C_ozone*A_ozone(λ)

τ_o是臭氧吸收光学厚度，C_ozone为MODIS臭氧浓度(单位为Dobson)，A_ozone(λ)为波段λ的臭氧吸收系数；

第五步、由MODIS0.47μm和0.66μm的气溶胶光学厚度，利用下式计算波长指数(α)及大气浑浊度系数(β)

α=-lnτa(λ1)-lnτa(λ2)lnλ1-lnλ2]]>

β＝τ_a(λ₁)λ₁^α＝τ_a(λ₂)λ₂^α

λ₁和λ₂分别为0.47μm和0.66μm，τ_a(λ₁)和τ_a(λ₂)分别为0.47μm和0.66μm的气溶胶光学厚度；

在得到α和β后，可以利用下式得到任意波长λ的气溶胶光学厚度τ_a(λ)：

τ_a(λ)＝βλ^-α

其中，λ为波长(μm)，τ_a(λ)是该波长的气溶胶光学厚度；

第六步、计算瑞利散射光学厚度；

τr=p1013.250.008569λ-4(1+0.0133λ-2+0.00013λ-4)]]>

其中，τ_r为瑞利散射光学厚度，λ是影像各波段的中心波长(μm)；p为MODIS的地表气压产品；

第七步、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_z是太阳天顶角，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；

第八步、计算日地距离

日地距离d²(天文单位)按下式计算：

Γ=360365(dn-1)]]>

d2=11.00011+0.034221cosΓ+0.00128sinΓ+0.000719cosΓ+0.00077sin2Γ]]>

其中，dn是儒略日，即影像获取日期距离1月1日的天数；

第九步、计算散射角

θ_p＝180°-θ_z-θ_v

其中，θ_p为散射角；

第十步、假设大气为均匀大气、散射角大于90度时，大气程辐射的计算公式为：

Lp=E0d2τr316π(1+cos2θp)(TzTv-1)/ln(TzTv)]]>

其中，L_p为程辐射，E₀是大气层外相应波长的太阳光谱辐照度。