[发明专利]卫星遥感图像大气校正的光谱分析方法

摘要

本发明属于卫星遥感技术领域，具体涉及卫星遥感图像大气校正的光谱分析方法。本发明完全根据图像自身光谱信息进行大气校正，不需要DTM校正后的图像地形起伏区与平坦区精度相当,不需要同步大气测量数据或地物反射率测量数据，校正精度明显优于目前流行的大气校正软件校正的图像。输出的大气图像及地物图像均为反射率，可合成真彩色图像，用于定量分析。完整保留了原图像的地形信息及BRDF信息。对巨型幅面图像进行分区校正拼接成整幅无接痕，可研发成通用大气校正软件。本发明是中国国家自然科学基金(“遥感图像大气校正光谱矢量分析模型”，批准号:41371394)项目的科研成果。

主权项

1.卫星遥感图像大气校正的光谱分析方法，其特征在于包含以下步骤：(1).主要利用以下三项原理及步骤编写大气校正程序：①卫星遥感图像定标成反射率图像：ρ*:大气上界观测的反射率,L:卫星观测的辐射亮度， 单位：W/(m2·μm·sr)，θ:太阳高度角，E0:大气上界太阳常数,d:成像时日地距离，以日地平均距离为单位,可表示为：d＝1.0‑0.01673cos{π/180[0.9856(x‑4)]}    (2)x:从1月1日到成像日的天数,含成像日，若x＜4，则取x＝x+365.2422，QuickBird各波段太阳常数,单位:W/(m2·μm)E′0(λ):日地平均距离时大气上界太阳辐照度光谱，单位：W/(m2·μm)，Δλ:遥感器波段有效宽度，单位：μm，f(λ):QuickBird遥感器光谱响应效率函数，无量纲；②反射率图像分离成地物图像和大气图像；卫星遥感图像由大气图像和地物图像叠加形成，大气图像位于上层，地物图像位于下层，光谱分析法基于以下几点事实将反射率图像分离成地物图像和大气图像：a.大气反射率随波长的增加迅速减少；b.图像中的地物光谱不受地形影响，不受观测几何条件太阳高度角，太阳方位角，卫星观测天顶角，观测方位角的影响；c.大气图像没有明显边界，表现为逐渐过渡，地物一般有明显边界；d.阴影中的入射光为漫射光与直射光比较，短波成分增加，卫星观测的波段i图像定标成反射率图像记作根据以上事实满足以下方程，用以下方程将分离成地物图像ρ_i和大气图像ρ_a(i)：波段i(反射率图像，地物图像，大气图像)令：令：已知图像中的一个典型值可求取(γ,K,F)的对应值(i，j)取(蓝:B，红:R)波段，根据(4)～(16)式计算蓝波段大气反射率ρa(B),蓝波段以外的波段大气反射率ρa(j)应采用(17)式计算:ρa(j)是最终输出的大气图像，供大气遥感使用；③地物图像大气校正大气散射和吸收消减了地物的入射光，吸收导致的波段i大气透射率计作T_i，校正消减后波段i地物反射率图像记作e＝2.71828459045是最终输出的地物图像，供地物遥感使用(2).对待校正的卫星遥感图像需要进行以下几项预处理：①图像辐射校正，误差小于5％；②图像几何校正；③图像波段间配准，配准误差小于0.5个像元；(3).利用步骤(1)所编写的卫星遥感图像大气校正程序进行卫星遥感图像大气校正。