[發明專利]一種遙感圖像大氣訂正方法

有效

• 申請號: 201210118882.2
• 申請日: 2012-04-20
• 公開（公告）號: CN102628940A
• 公開（公告）日: 2012-08-08
• 發明（設計）人: 顧行發;余濤;方莉;李家國;高海亮;趙利民
• 申請（專利權）人: 中國科學院遙感應用研究所
• 主分類號: G01S7/497
• 分類號: G01S7/497
• 代理公司: 北京中創陽光知識產權代理有限責任公司 11003
• 代理人: 尹振啟;羅巍

技術領域

本發明涉及遙感領域，尤指一種遙感圖像大氣訂正方法。

背景技術

為了降低大氣模糊效應對衛星遙感圖像的影響，提高衛星遙感數據的應用能力，人們在遙感數據大氣訂正方面進行了廣泛研究，最早的研究始于20世紀70年代，經過多年的發展，產生了許多大氣訂正方法，大致可以歸納為基于影像本身的訂正法和基于大氣輻射傳輸模型的訂正方法兩種。

基于影像特征的大氣訂正方法要求己知或假定圖像中某些像元的反照率值，以此來建立地表反照率和衛星觀測值之間的關系，并假定整幅圖像具有同樣的大氣條件，因而能夠將這個關系應用到整幅圖像中。由于其不需要進行實際地面光譜及大氣環境參數的測量，而是直接從圖像特征本身出發消除大氣影響進行反射率反演，因此是一種相對簡單、易于實現的大氣訂正方法，應用也比較廣泛。近年來，國內外學者研究了多種基于圖像特征的大氣訂正方法。主要包括暗像元法、直方圖匹配法、不變目標法三種。Kaufman提出的暗目標法假設整幅圖像的大氣散射影響均一，把“清潔水體”當作暗目標(反射率為0)，直接把暗目標的像元值取代大氣程輻射。Schott利用不變目標觀測量的平均值及標準差提出了一種估算大氣訂正線性關系的斜率和截距的方法。Hall等人提出利用K-T變換中的亮度分量和綠度分量來確定不變目標的方法，成功地應用了這種方法對TM圖像進行了大氣訂正。Coppin等人利用該方法進行大氣訂正時假定了5種不變目標：清澈且深的貧營養化的湖泊、茂密的老紅松樹林、平廣的瀝青屋頂、無雜質的沙礫覆蓋區、混凝土路面或大型停泊場。我國學者在這方面也進行了大量的研究。如田慶久等人對Kaufman提出的暗目標法(利用清潔水體的象元值直接取代大氣程輻射，不考慮大氣其它因素的影響)加以改進形成暗體減DOS(Dark?Object?Subtraction)方法，在DOS方法的基礎上，結合大氣輻射傳輸模型進行大氣模擬，研究并發展了基于遙感影像信息的快速大氣輻射訂正和反射率反演方法。劉小平等人以山區陰影部分的植被作為黑體，先假設陰影區植被的反射率，估算出大氣散射對程輻射的貢獻，再利用迭代法對程輻射進行訂正。張玉貴使用氣象記錄為輔助數據對暗地物作調整進行遙感圖像的大氣訂正。陳蕾等人用基于地面藕合的暗像元法進行影像的大氣訂正研究等等。

輻射傳輸計算大氣訂正方法早期的代表性研究是1972年Turner與Spencer提出的通過模擬大氣—地表系統來評估大氣影響的方法。當時研究的重點在于消除大氣對影像對比度的影響。輻射傳輸模型法是諸多的大氣訂正方法中訂正精度較高的方法，它利用電磁波在大氣中的輻射傳輸原理建立模型對遙感圖像進行大氣訂正。不同作者的算法在原理上基本相同，差異在于不同的假設條件和適用范圍。因此產生了很多可選擇的大氣較正模型，應用廣泛的有近30個，如6S(Second?Simulation?of?the?Satellite?Signal?in?the?Solar?Spectrum)模型、LOWTRAN(Low?Resolution?Transmission)模型、MORTRAN(Moderate?Resolution?Transmission)模型、大氣去除程序ATREM(The?Atmosphere?Removal?program)，紫外線和可見光輻射模型UVRAD(Ultraviolet?and?Visible?Radiation).TURNER大氣訂正模型、空間分布快速大氣訂正模型ATCOR(ASpatially-Adaptive?Fast?Atmos?pheric?Correction)等。其中，以6S、MODTRAN、LOWTRAN、和ACTOR模型應用最為廣泛。

基于影像本身特征的訂正方法比較簡單、易于實現，但在其訂正的過程中主觀因素影響較大，訂正的質量和一致性難以保證。基于大氣參數的輻射傳輸計算訂正方法可精確校正大氣氣溶膠、分子的大氣散射和水汽、臭氧、二氧化碳等成分的大氣吸收對觀測影像造成的模糊效應，理論上該方法可以達到較高的訂正精度，然而，由于大氣氣溶膠光學厚度具有空間和時間變化快的特點，這種方法的應用依賴于高精度實時大氣氣溶膠光學厚度的獲取。