[发明专利]一种多角度偏振卫星的数据预处理方法

说明书

本发明公开了一种适用于高分五号卫星多角度偏振成像仪（DPC/GF‑5）及类似星载传感器的L1级辐射/偏振观测和观测几何的多角度数据重组匹配方法，包括整轨影像数据分块技术；参考像元选择方法；基于观测天顶角和观测方位角联合的邻近像元观测角度匹配方法；逐像元多角度数据定序重组技术。本发明提出的辐射/偏振观测数据的多角度重组匹配方法，能够解决国产多角度偏振卫星影像因裁切和拼接导致的数据跳变和条带问题，克服其对大气、地表参数反演造成的影响，有效提升定量反演精度。

技术领域

本发明涉及遥感科学、图像处理领域的卫星影像多角度数据重组匹配方法，适用于多角度偏振卫星的多角度辐射/偏振数据的重组匹配方法，特别是国产高分辨率卫星。

背景技术

卫星遥感对地成像观测技术是目前能够实现地球陆地、海洋、大气等多个圈层快速探测的最为有效的手段之一，其具有的空间连续覆盖、大范围信息探测、瞬时成像、高空间分辨率等探测优势能够满足气候、环境、资源、生态等多个不同领域对地球关键参数定量和定性探测的需求，因此成为近几十年来的研究热点和重要发展方向。在遥感定量化应用中，遥感影像的成像质量和影像预处理效果是决定遥感参数反演精度的重要影响因素，例如，辐射校正精度、光谱校正精度、几何配准精度、大气校正效果等，均是对遥感定量反演结果产生不可忽视影响的重要指标。

大气颗粒物是指地球大气中的固体或液体颗粒悬浮物质，包括来源于自然产生的沙尘、海盐、火山灰、生物气溶胶等粒子，以及人为活动排放产生的碳气溶胶、二次颗粒物等，粒径范围跨越达到5个数量级，成为地球复杂巨系统的重要组成部分。大气颗粒物含量及其光学、物理、化学、辐射等方面的特性，在空气质量、气候变化、对地观测等国家社会发展层面和科研领域均有重要影响，因此是卫星遥感探测的重点目标之一。

大气颗粒物卫星遥感探测已有几十年的发展历程，历经单通道探测、多通道探测、强度探测、偏振探测、多角度探测等多项技术的建立和完善。代表性的大气颗粒物探测卫星传感器包括：Aqua卫星上的MODIS传感器具有可见光至短波红外探测通道，发展了较成熟的气溶胶暗目标反演算法和深蓝反演算法；搭载在Terra卫星上的MISR传感器能够实现目标像元多个角度下的观测，相应发展了适配其多角度他探测的气溶胶反演算法；CALIPSO卫星搭载了主动激光雷达CALIOP，通过接收回波信号获得气溶胶垂直方向的信息；静止卫星以凝视方式探测地球特定区域，能够获取高时相的区域气溶胶监测结果，代表性传感器包括韩国的GOCI/COMS、日本的AHI/HIMAWARI-8，以及我国高分系列的PMS/GF-4。

上述卫星传感器的一个共同的局限是观测维度相对较少，因此仅能获得气溶胶光学厚度参数，而对其他的关键参数例如吸收性、粒径尺度等大气颗粒物物理特性的探测能力则尚未形成较成熟的技术方法。法国PARASOL卫星上搭载的POLDER-3传感器具有多角度、多波段、强度、偏振探测能力，被认为是目前气溶胶探测能力最强、最全面也是最有效的星载探测方式，得到了研究人员的广泛关注。