[發(fā)明專利]一種TM/ETM+影像大氣校正產(chǎn)品質(zhì)量評價(jià)方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110388540.8
• 申請日: 2011-11-30
• 公開（公告）號: CN102495405A
• 公開（公告）日: 2012-06-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉耀林;趙翔;劉艷芳;劉殿鋒;馬瀟雅;王華;劉中秋
• 申請（專利權(quán)）人: 武漢大學(xué)
• 主分類號: G01S7/497
• 分類號: G01S7/497
• 代理公司: 武漢科皓知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 魯力

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種產(chǎn)品質(zhì)量評價(jià)方法，尤其是涉及一種TM/ETM+影像大氣校正產(chǎn)品質(zhì)量評價(jià)方法。

背景技術(shù)

陸地衛(wèi)星（Landsat）獲得的TM/ETM+影像由于其適中的分辨率、長期連續(xù)對地觀測等優(yōu)勢，已成為研究全球/區(qū)域變化的重要基礎(chǔ)數(shù)據(jù)來，并在諸多領(lǐng)域中得到了大規(guī)模應(yīng)用。然而，大氣中包含的水汽、臭氧和氣溶膠對太陽輻射的吸收和散射等作用影響了遙感圖像的可用性，通常需要采用物理輻射傳輸模型或統(tǒng)計(jì)學(xué)方法去除大氣效應(yīng)以獲得地表真實(shí)反射率，氣校正使用的校正模型、大氣環(huán)境參數(shù)包含了許多不確定性因素，導(dǎo)致反演得到的表面反射率產(chǎn)品中也包含了一定不確定性，并影響植被指數(shù)、葉面積指數(shù)等地表參數(shù)提取精度。采用科學(xué)方法對TM/ETM+的大氣校正產(chǎn)品質(zhì)量進(jìn)行評價(jià)，不僅是改進(jìn)產(chǎn)品質(zhì)量的必要途徑，也是提高產(chǎn)品應(yīng)用結(jié)果可靠性的迫切需要。

目前國內(nèi)外有關(guān)遙感影像大氣校正產(chǎn)品質(zhì)量檢查的基本思路都是采用統(tǒng)計(jì)學(xué)的方法，通過對比分析產(chǎn)品影像上某些地表對象的光譜值和“真實(shí)”光譜值之間的一致性以評價(jià)產(chǎn)品質(zhì)量的優(yōu)劣。根據(jù)“真值”光譜來源不同，質(zhì)量檢查方法主要可分為以下2類。（1）地面同步觀測驗(yàn)證法。即在實(shí)驗(yàn)區(qū)內(nèi)選擇一定數(shù)量同質(zhì)、平坦的區(qū)域作為驗(yàn)證樣本，當(dāng)遙感衛(wèi)星過境時，利用地面輻射測量儀器同步觀測樣本地表反射率，將其作為“真值”評定大氣校正產(chǎn)品質(zhì)量。（2）參考影像對比法。以高質(zhì)量表面反射率影像作為“真值”來源，選取一定數(shù)量地物樣本，比較樣本在產(chǎn)品影像和對應(yīng)參考影像的光譜值一致性，進(jìn)而評定產(chǎn)品質(zhì)量。

上述2類產(chǎn)品驗(yàn)證方法中，前者“真值”數(shù)據(jù)可靠性好，但成本較高，耗費(fèi)時間長，不適合在全球/區(qū)域尺度上開展大規(guī)模應(yīng)用，也無法對歷史影像大氣校正結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證；后者得到的評價(jià)結(jié)果則是一種相對質(zhì)量，只有當(dāng)參考影像校正質(zhì)量好且與產(chǎn)品影像具有相近的光譜波段、相同的觀測時間時才能得到較為可靠的評價(jià)結(jié)果。且后者通常要求使用與產(chǎn)品影像具有相同觀測時間的高質(zhì)量影像作為參考影像，該方法不能對在此前獲得的TM/ETM+影像大氣校正產(chǎn)品進(jìn)行質(zhì)量評價(jià)，且MODIS影像與TM/ETM+影像在空間分辨率、投影坐標(biāo)系等方面的差異一定程度也會對質(zhì)量評價(jià)結(jié)果帶來不利影響。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明主要是解決現(xiàn)有技術(shù)所存在的成本較高，耗費(fèi)時間長，不適合在全球/區(qū)域尺度上開展大規(guī)模應(yīng)用，也無法對歷史影像大氣校正結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證等的技術(shù)問題；提供了一種以Landsat的全球表面反射率產(chǎn)品為參考影像，可實(shí)現(xiàn)對歷史多期TM/ETM+影像產(chǎn)品質(zhì)量的一致性進(jìn)行評價(jià)，能夠?yàn)閰^(qū)域或全球地表變化研究提供十分重要的基礎(chǔ)影像質(zhì)量信息，進(jìn)而保證研究結(jié)果精度的一種TM/ETM+影像大氣校正產(chǎn)品質(zhì)量評價(jià)方法。

本發(fā)明還有一目的是解決現(xiàn)有技術(shù)所存在的不能對在此前獲得的TM/ETM+影像大氣校正產(chǎn)品進(jìn)行質(zhì)量評價(jià)，且MODIS影像與TM/ETM+影像在空間分辨率、投影坐標(biāo)系等方面的差異一定程度也會對質(zhì)量評價(jià)結(jié)果帶來不利影響等的技術(shù)問題；提供了一種提出了面向產(chǎn)品質(zhì)量評價(jià)的PIFs樣本自動識別方法，能夠在具有不同時相/季相的TM/ETM+影像上較為準(zhǔn)確的識別出PIFs樣本的一種TM/ETM+影像大氣校正產(chǎn)品質(zhì)量評價(jià)方法。

本發(fā)明的上述技術(shù)問題主要是通過下述技術(shù)方案得以解決的：

一種TM/ETM+影像大氣校正產(chǎn)品質(zhì)量評價(jià)方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1，獲取產(chǎn)品影像，并隨機(jī)選取一期經(jīng)過驗(yàn)證的高質(zhì)量TM/ETM+地表反射率影像作為產(chǎn)品影像大氣校正質(zhì)量評價(jià)的參考影像；

步驟2，匹配步驟1中的產(chǎn)品影像和參考影像之間的地理坐標(biāo)系；

步驟3，采用系統(tǒng)抽樣的方法，分別根據(jù)地表分布狀況從產(chǎn)品影像和參考影像中抽取若干樣本，并分別計(jì)算產(chǎn)品影像和參考影像對應(yīng)樣本在參考影像和產(chǎn)品影像上的光譜值，其中樣本各波段光譜值為樣本在該波段像元集合光譜值的平均值；

步驟4，分別進(jìn)行上述步驟2中的產(chǎn)品影像和參考影像對應(yīng)樣本在產(chǎn)品影像和參考影像的不變地物樣本識別，并保存有效的不變地物樣本；

步驟5，采用回歸分析方法根據(jù)步驟4中有效的不變地物樣本分析產(chǎn)品影像的大氣校正質(zhì)量。

在上述的一種TM/ETM+影像大氣校正產(chǎn)品質(zhì)量評價(jià)方法，所述的步驟1中，參考影像是通過實(shí)地驗(yàn)證的高質(zhì)量影像或者美國NASA下載的表面反射率產(chǎn)品。

在上述的一種TM/ETM+影像大氣校正產(chǎn)品質(zhì)量評價(jià)方法，所述的步驟2中，該匹配步驟包括比較產(chǎn)品影像和參考影像之間的空間分辨率、地理坐標(biāo)系的投影參數(shù)、橢球參數(shù)是否一致，若不一致，則進(jìn)行參數(shù)的一致性處理后執(zhí)行步驟3。