[發明專利]一種衛星遙感影像大氣校正方法及其模塊

無效

• 申請號: 201210135140.0
• 申請日: 2012-04-28
• 公開（公告）號: CN102778675A
• 公開（公告）日: 2012-11-14
• 發明（設計）人: 顧海燕;李海濤;余凡;劉佳
• 申請（專利權）人: 中國測繪科學研究院
• 主分類號: G01S7/497
• 分類號: G01S7/497
• 代理公司: 北京風雅頌專利代理有限公司 11403
• 代理人: 李弘;楊紅梅

技術領域

本發明涉及衛星遙感數據處理，特別是指一種大氣校正方法。

背景技術

遙感影像大氣校正是進行遙感定量反演的前提和關鍵，大氣校正的精度與速度直接影響到遙感實際應用。

太陽輻射從穿過大氣層到達地表然后被反射再次穿過大氣層到達遙感傳感器的過程中，受到大氣分子、氣溶膠和云粒子等大氣成分吸收與散射的影響，使其獲取的遙感信息中帶有一定的非目標地物的成像信息，因此需要進行大氣校正去除遙感影像中的大氣影響。大氣校正的目的在于從遙感傳感器觀測到的輻射信號中去除大氣、光照等因素對地物反射的影響，得到地物真實反射率。

目前大氣校正方法主要分為兩種：絕對大氣校正、相對大氣校正。絕對大氣校正方法有：輻射傳輸模型法，包括FLAASH（Fast?Line?of?SightAtmospheric?Analysis?of?Spectral?Hypercube）模型、MORTRAN（ModerateResolution?Transmission）模型、LOWTRAN（Low?Resolution?Transmission）模型、ATCOR（Atmospheric?and?Topographic?Correction?for?Airborne?ScannerData）模型、6S（Second?Simulation?of?a?Satellite?Signal?in?the?Solar?Spectrum）模型等；統計學模型法（平場域、對數殘差、內部平均、經驗線性等）；黑暗像元法等。相對大氣校正方法有：不變目標法，直方圖匹配法，參考值大氣校正法，大氣抗阻植被指數法等。輻射傳輸模型法由于普適性好、精度較高，得到了廣泛應用。其中，6S輻射傳輸模型考慮了氣體吸收、分子和氣溶膠散射，預先設置了50多種波段模型，可以很好地模擬太陽光在太陽-地面目標-傳感器的傳輸過程中所受到的大氣影響。然而，對于幅寬較小的遙感影像，大氣影響因素相對均一，隨著影像幅寬的增大、分辨率的提高，各個像元的差異比較大，此時需要考慮各個像元大氣狀況、觀測角度等條件的差異，創建大氣校正參數查找表，逐像元進行大氣校正成為研究的熱點。

隨著面向遙感應用需求的拓展、深化，以及自主數據接受系統的建立，遙感信息應用所日常接收和處理的遙感影像數據量劇增，單機設備處理海量數據速度慢，難以滿足業務化應用的需求。如何在保證大氣校正精度的條件下，快速實現遙感影像的逐像元大氣校正成為迫切需要解決的問題。

高性能集群技術的發展為遙感影像快速大氣校正提供了有效的手段。集群計算機系統由一些相互獨立的計算機（節點）高度緊密地協作完成計算工作，其處理能力、存儲能力、管理能力、讀寫能力、可靠性都得到了大幅的提升，可有效緩解單機處理速度難以滿足海量遙感影像數據處理時效要求的矛盾，實現海量遙感數據的高效處理。

因此，創建大氣校正參數查找表，利用高性能計算技術和海量存儲管理技術，快速實現遙感影像的逐像元精確大氣校正，是當前遙感影像大氣校正發展的一種重要趨勢。

發明內容

有鑒于此，本發明的目的在于提出一種針對衛星遙感影像大氣校正方法以及運用該方法完成大氣校正的模塊。通過本發明所提供的大氣校正方法，能夠快速實現衛星遙感影像的逐像元精確大氣校正，克服傳統大氣校正精度相對低、速度慢等問題。

基于上述目的本發明提供的衛星遙感影像大氣校正方法，至少包括以下步驟：

根據不同的氣象條件參數，利用6S輻射傳輸模型，創建由大氣校正參數組成的大氣校正參數查找表；

根據各個波段的增益與偏移值將影像的像素值轉為亮度值；

根據太陽天頂角、大氣外部的太陽輻照度、地球太陽距離系數將亮度值轉為大氣頂層表觀反射率；

根據像元所處的波段、太陽天頂角、衛星天頂角、相對方位角，查找大氣校正參數查找表表中對應的大氣校正參數，利用氣溶膠光學厚度對該數據進行插值計算得到像元處的大氣校正參數，根據此大氣校正參數將大氣層頂表觀反射率轉為地表反射率。

優選地，所述大氣校正參數查找表的建立包括如下步驟，

根據研究區域的地理氣象條件以及影像的獲取時間，確定大氣環境參數；利用6S輻射傳輸模型，創建不同大氣校正輸入參數等條件下的大氣校正參數查找表；所述大氣校正參數查找表的輸出參數包括內部大氣反射率、總透過率、球面反照率。

可選的，所述大氣環境參數包括大氣模式、氣溶膠模式、氣壓、水汽含量、臭氧含量、目標海拔高度；所述大氣校正輸入參數包括氣溶膠光學厚度、太陽天頂角、衛星天頂角、太陽與衛星相對方位角。