[发明专利]一种城市河网区水体大气校正方法

说明书

本发明公开了一种城市河网区水体大气校正方法，步骤是：对遥感数据进行预处理，获得辐射亮度图像；尽可能多的选取图像上位于阴影区的水体像元作为暗像元，统计所有选中的暗像元在各个波段的最小值；优化求解成像时的气溶胶浑浊度系数及波长指数，计算各个波段的气溶胶光学厚度；用原始辐射亮度图像各个波段减去阴影像元辐亮度，再根据气溶胶光学厚度计算各个波段大气上行透过率，进而得到水体的离水辐亮度。将离水辐亮度转换为遥感反射率或者离水反射率，完成水体大气校正。本发明解决了城市河网区难以找到清深水体作为暗像元的问题，能够通过城市河网区周边常见的建筑、桥梁阴影实现城市河网区Ⅱ类浑浊水体的大气校正。

技术领域

本发明属于遥感技术领域，涉及一种基于高分辨率遥感数据对城市河网区水体进行大气校正的方法。

背景技术

水质遥感技术可以快速地获取大范围的水质信息，被越来越多地运用到水环境监测中。水体相较于陆地上的植被、土壤、建筑物而言，属于低反射地物，可见光波段的反射率一般在2％-5％之间。而卫星传感器在大气顶层接收到的水体信号一般能达到8％-10％，甚至以上。大气散射对于水体的光谱信息造成了很大的干扰，影响了水质参数的遥感提取。因此，对于水质遥感技术而言，大气校正的精度决定了水质反演的精度。

常用的水体大气校正技术以清深水体作为暗像元，通过假设暗像元在红外波段的离水辐射为0，则其红外波段的信号全部为大气散射贡献，以此推算其他波段的气溶胶散射实现大气校正。由于Ⅱ类水体的水体较浑浊，在红外波段的反射率不为0，因此在运用此方法进行水体校正时，反射率经常出现负值，即过校正的情况。也有一些学者提出了针对Ⅱ类浑浊水体的大气校正方法，认为浑浊水体在短波红外波段可视为暗像元，但是这类方法对于只覆盖可见光和近红外波段的卫星并不适用。还有一些方法利用清深水体估算气溶胶参数将其传递给临近的浑浊水体，这个方法需要影像图幅范围内存在典型的清深水体像元，较难应用到城市区域。

高分辨率遥感影像成图精细，可有效观测到城市河道水质变化。但是高分数据的幅宽一般较窄(50km左右)，加之城市河网区水质大多受到一定程度的污染，图幅范围内难以找到清深水体开展大气校正，阻碍了遥感技术在城市水质监测的应用。因此，需要一种适用于城市河网区的高分遥感数据水体大气校正方法。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种城市河网区水体大气校正方法。该方法解决了城市河网区难以找到清深水体作为暗像元的问题，能够通过城市河网区周边常见的建筑、桥梁阴影实现城市河网区Ⅱ类浑浊水体的大气校正。

本发明的目的通过以下的技术方案实现：一种城市河网区水体大气校正方法，包括以下步骤：

A、对遥感数据进行预处理，获得辐射亮度图像。

B、尽可能多的选取图像上位于阴影区的水体像元作为暗像元。统计所有选中的暗像元在各个波段的最小值，认为该最小值等于天空光在水表形成的漫反射和大气散射辐亮度之和。

C、利用步骤B中所得各个波段的水体阴影辐亮度最小值，优化求解成像时的气溶胶浑浊度系数及波长指数，由此推算各个波段的气溶胶光学厚度。

D、用原始辐射亮度图像各个波段减去步骤B中所得阴影像元辐亮度，再根据步骤C得到的气溶胶光学厚度计算各个波段大气上行透过率，进而得到水体的离水辐亮度。

E、将离水辐亮度根据需求转换为遥感反射率或者离水反射率，完成水体大气校正。

优选地，所述步骤A具体包括：

A1：获取卫星数据的辐射定标参数：国产卫星数据定标参数每年都有变化，一般在中国资源卫星应用中心官网(URL：http://www.cresda.com/CN/)公布；国外数据定标参数一般从头文件中读取。

A2：对遥感数据进行预处理：根据卫星数据公布的辐射定标方法及定标参数，对原始数据进行辐射定标，获得辐射亮度图像L(λ)。