[发明专利]一种基于像元分解的遥感图像大气程辐射获取方法

说明书

技术领域

本发明涉及可以应用在市区或者乡镇范围尺度的城乡建设、农业、林业、气象、生态环境等行业部门的一种基于像元分解的遥感图像大气程辐射获取方法，属于遥感成像技术领域。

背景技术

电磁波在大气传输过程中，因为大气中的气体分子、气溶胶等物质存在容易发生散射、透过等衰减作用，降低传感器接收的电磁波辐射信号强度(如图1所示)。尤其是因为散射造成地物边界模糊、对比度降低等而影响图像质量，该进入传感器的部分称为大气程辐射，对于传统的遥感专题分类研究而言是一个非常大的“噪声”，需要大气校正来提高遥感图像质量。

反向思维，大气程辐射是一个仅反映大气状况、而与地面信息无关的辐射能量信号，对于遥感监测大气气溶胶浓度的空间分布格局有着重要的意义。

传统的去除大气程辐射的大气校正方法，主要为两类方法，其一为：暗目标法、波段归一化比值运算法、直方图匹配法等，这些方法虽然较为简单，但是整幅图像只有一个程辐射值，运用在城市区域显然难以模拟城市大气气溶胶污染的空间差异；而另一种方法为：裂窗法、6S模型、LOWTRAN模型、MODTRAN模型、ATCOR模型等，这些模型校正结果较为精确，但是需要相关大气参数。

张兆明等人提出的发明专利“一种逐像元计算卫星遥感影像大气程辐射的物理方法”，它是基于遥感成像物理原理，在MODIS光学厚度相关波段信息基础上进行逐点计算，是一个较为实用的大气程辐射精确值计算的方法。但是该方法基于MODIS数据，计算结果最后呈现出来的效果对于研究城市市区尺度的大气灰霾浓度的空间差异而言，适用性受到很大限制。难以应用到城市规划、产业布局规划的管理决策中。

李先华、徐丽华等人提出的“基于土地利用分类图和同期星下点反射率实测方法，逐点计算大气程辐射遥感值”的方法，也是基于遥感成像物理原理，利用TM和MODIS数据，逐点计算大气程辐射精确值的方法。但是该方法基于研究区土地利用分类图和同期、同位置的地物波谱实测，计算结果最后呈现出来的效果可以很好的反映城市市区尺度的大气灰霾浓度的空间差异，但是按照该方法每次计算都需要进行地物波谱实测和获取研究区土地利用现状图，使得后期推广受限。

本发明从遥感卫星影像的大气程辐射计算的理论基础出发，在前面的基础上，基于研究区的地物波谱库基础数据库的建立，提出了一种基于像元分解的遥感影像大气程辐射的逐点计算方法，该方法完全基于遥感影像本身，不需要辅助数据，较容易掌握和理解，对于监测城市灰霾天气有着重要意义。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种基于像元分解的遥感图像大气程辐射获取方法。本发明的方法仅仅依靠遥感影像本身即可逐点获得遥感影像大气程辐射，不需要大气参数等其它辅助数据，且最后得到的结果可以很好的反映城市市区尺度的大气灰霾浓度的空间差异，从而可用于实现遥感监测城市气溶胶污染地区差异的目标。

本发明的技术方案：一种基于像元分解的遥感图像大气程辐射获取方法，其特点是,包括以下步骤：

第一步、对原始遥感影像(针对研究区的)进行几何校正。

第二步、将采集的地面波谱数据进行归纳为低照度不透水面、高照度不透水面和植被三种类型的光谱端元，并在遥感影像的波段区间获得各光谱端元在波段区间内的平均反射率；其中的不透水面包括干燥裸露的土壤；各光谱端元在各波段区间的平均反射率_ρi可按公式

(1)计算：ρi=∫abr(x)dx(b-a)---(1)]]>

在公式(1)中，r(x)为实测的波谱数据向量，[a,b]为影像波段区间范围。