[发明专利]一种气溶胶光学厚度反演方法

权利要求书

1.一种气溶胶光学厚度反演方法，其特征在于，包括：

对获取的静止卫星的遥感影像进行预处理，去除云像元、水像元以及冰雪像元，得到影像AOD反演区域；

对于影像AOD反演区域的各暗像元，通过对短波红外波段、红光波段和蓝光波段进行地气解耦，得到所述暗像元的红光地表反射率和蓝光地表反射率，由此计算模拟红光表观反射率和模拟蓝光表观反射率；读取预先建立的可见红光波段查找表和蓝光波段查找表，通过求解所述暗像元的第一代价函数最小值，获取所述暗像元的最优气溶胶光学厚度；所述第一代价函数值根据所述暗像元的实际红光表观反射率、实际蓝光表观反射率、模拟红光表观反射率和模拟蓝光表观反射率计算得到；

对于影像AOD反演区域的各亮像元，基于预先建立的地表反射率库计算所述亮像元的蓝光地表反射率，由此计算模拟蓝光表观反射率；读取所述蓝光波段查找表，通过求解所述亮像元的第二代价函数最小值，获取所述亮像元的最优气溶胶光学厚度，所述第二代价函数值根据所述亮像元的模拟蓝光表观反射率以及实际蓝光表观反射率计算得到；

通过对短波红外波段、红光波段和蓝光波段进行地气解耦，得到所述暗像元的红光地表反射率和蓝光地表反射率；包括：

计算一个暗像元的短波红外波段及红光波段处的归一化植被指数NDVI_swir：

其中，band_red为所述暗像元的红光波段；band_swir为所述暗像元的短波红外波段；

根据归一化植被指数NDVI_swir，确定短波红外地表反射率ρ_swir与红光地表反射率ρ_red的关系式，根据所述暗像元的短波红外地表反射率计算所述暗像元的红光地表反射率；

根据归一化植被指数NDVI_swir，选择红光地表反射率ρ_red与蓝光地表反射率ρ_blue的关系式，根据所述暗像元的红光地表反射率计算所述暗像元的蓝光地表反射率;

所述方法还包括：构建短波红外地表反射率、红光地表反射率以及蓝光地表反射率的关系，具体为：

短波红外地表反射率ρ_swir与红光地表反射率ρ_red的关系：

当0＜NDVI_swir≤0.1时：

当0.1＜NDVI_swir≤0.2时：

当0.2＜NDVI_swir≤1.0时：

其中，slope_swir/red和int_swir/red为短波红外地表反射率与红光地表反射率回归关系斜率和截距；

红光地表反射率ρ_red与蓝光地表反射率ρ_blue的关系:

当0＜NDVI_swir≤0.1时：

当0.1＜NDVI_swir≤0.2时：

当0.2＜NDVI_swir≤0.3时：

当0.3＜NDVI_swir≤0.4时：

当0.4＜NDVI_swir≤1时：

其中，slope_red/blue和int_red/blue为红光地表反射率和蓝光地表反射率回归关系斜率和截距；

读取预先建立的可见红光波段查找表和蓝光波段查找表，通过求解第一代价函数最小值，获取所述暗像元的最优气溶胶光学厚度，包括：

获取所述暗像元的太阳天顶角、卫星观测角和相对方位角；

读取预先建立的可见红光波段查找表，获取太阳天顶角、卫星观测角和相对方位角对应的所有可能的气溶胶光学厚度、大气半球反射率、太阳-地面的大气路径透过率、地面-传感器的大气路径透过率和大气程辐射反射率；

根据所述暗像元的红光地表反射率，以及所有可能的大气半球反射率、太阳-地面的大气路径透过率、地面-传感器的大气路径透过率和大气程辐射反射率，计算多个模拟红光表观反射率，每个模拟红光表观反射率对应一个气溶胶光学厚度；

读取预先建立的蓝光波段查找表，获取太阳天顶角、卫星观测角和相对方位角对应的所有可能的气溶胶光学厚度、大气半球反射率、太阳-地面的大气路径透过率、地面-传感器的大气路径透过率和大气程辐射反射率；

根据所述暗像元的蓝光地表反射率，以及所有可能的大气半球反射率、太阳-地面的大气路径透过率、地面-传感器的大气路径透过率和大气程辐射反射率，计算多个模拟蓝光表观反射率，每个模拟蓝光表观反射率对应一个气溶胶光学厚度；

通过多个模拟红光表观反射率和多个模拟蓝光表观反射率以及所述暗像元的实际红光表观反射率和实际蓝光表观反射率，计算出多个第一代价函数值；

将最小的第一代价函数值对应的气溶胶光学厚度，作为所述暗像元的最优气溶胶光学厚度；

第一代价函数值Cost1的计算公式为：

其中，为实际红光表观反射率，为实际蓝光表观反射率；ρ1_TOA为模拟红光表观反射率，ρ2_TOA为模拟蓝光表观反射率。