[发明专利]一种起伏地形下卫星侧摆成像大气邻近效应模拟方法

摘要

一种起伏地形下卫星侧摆成像大气邻近效应模拟方法，首先输入场景对应的地面反射率数据以及空间分辨率相适应的数字高程模型并设置卫星侧摆成像时的大气条件和设定侧摆成像时的成像几何关系；然后利用中等光谱分辨率大气透过率计算模型计算大气光学特性、坡度、太阳入射角、阴影系数和起伏地表接收到的总辐照度，最后计算邻近地物对传感器入瞳辐亮度的贡献，模拟起伏地形条件下卫星侧摆成像大气邻近效应，本发明克服了现有模拟方法在起伏地形场景下适用性不高的问题，能够实现卫星传感器在侧摆成像时任意起伏地形场景的大气邻近效应模拟，有效地提高了大气邻近效应的计算精度，最大程度满足了起伏地形下卫星侧摆成像大气邻近效应模拟的需求。

主权项

一种起伏地形下卫星侧摆成像大气邻近效应模拟方法，其特征在于步骤如下：(1)选择地面场景，所述地面场景包括地面反射率数据以及与地面反射率数据相适应的数字高程数据，即DEM数据；(2)设置大气条件，所述大气条件包括大气类型、气溶胶类型和大气廓线；(3)设置成像几何关系，所述成像几何关系包括太阳天顶角、太阳方位角、观测天顶角和卫星与太阳之间的相对方位角；(4)将步骤(2)中设置的大气条件和步骤(3)中确定的太阳与卫星之间的成像几何关系输入中等光谱分辨率大气透过率计算模型Modtran，获取平坦地形条件下太阳直射辐照度、大气散射辐亮度、大气半球反照率、大气各层透过率和大气各层气溶胶光学厚度；(5)根据步骤(1)选择的DEM数据和步骤(3)中确定的成像几何关系，计算步骤(1)中选择的地面场景的坡度、天空立体角、太阳入射角和阴影系数；(6)根据步骤(4)和步骤(5)的结果计算起伏地形接收到的总辐照度，所述起伏地形接收到的总辐照度包括照射到起伏地形的太阳直射辐照度、大气散射辐照度、地气耦合辐照度和周围地物反射辐照度；(7)利用步骤(1)中选择的地面反射率数据、步骤(6)中计算的起伏地形接收到的总辐照度、步骤(4)中计算得到的大气各层透过率与大气各层气溶胶光学厚度和步骤(3)中确定的太阳与卫星之间的成像几何关系，计算起伏地形邻近地物在传感器入瞳处产生的辐亮度值；(8)利用步骤(7)中计算的起伏地表邻近地物在传感器入瞳处产生的辐亮度值模拟起伏地形条件下卫星侧摆成像大气邻近效应；所述步骤(4)中将步骤(2)中设置的大气条件和步骤(3)中确定的太阳与卫星之间的成像几何关系输入中等光谱分辨率大气透过率计算模型Modtran，获取平坦地形条件下太阳直射辐照度、大气散射辐亮度、大气半球反照率、大气各层透过率和大气各层气溶胶光学厚度；具体为：a)在Modtran中设置传感器为向下观测模式，根据步骤(2)设置的大气条件，以30°的间隔在Modtran中改变观测天顶角，观测天顶角的设置范围从90°至180°，在每个观测天顶角条件下以500m的间隔在Modtran中改变地面海拔，地面海拔的设置范围从0km至5km，共运行40次Modtran，得到不同观测天顶角和地面海拔组合条件下平坦地形的太阳直射辐照度、大气半球反照率、大气各层透过率和大气各层气溶胶光学厚度；b)在Modtran中设置传感器为向上观测模式，步骤(2)设置的大气条件，以30°的间隔在Modtran中改变观测天顶角，观测天顶角的设置范围从0°至90°，在每个观测天顶角条件下以30°的间隔在Modtran中改变相对方位角，相对方位角的设置范围从0°至180°，在每个相对方位角条件下以500m的间隔在Modtran中改变地面海拔，地面海拔的设置范围从0km至5km，共运行210次Modtran，得到不同观测天顶角、相对方位角和地面海拔组合条件下的大气散射辐亮度。