[發明專利]一種II類水體水色遙感數據大氣校正新方法

有效

• 申請號: 201310314382.0
• 申請日: 2013-07-24
• 公開（公告）號: CN103389494A
• 公開（公告）日: 2013-11-13
• 發明（設計）人: 陳楚群;何全軍
• 申請（專利權）人: 中國科學院南海海洋研究所
• 主分類號: G01S7/497
• 分類號: G01S7/497
• 代理公司: 廣州科粵專利商標代理有限公司 44001
• 代理人: 劉明星

技術領域：

本發明涉及一種II類水體水色遙感數據大氣校正新方法。

背景技術：

海洋水色遙感中，衛星傳感器測量的可見光波段的輻射超過90%來自大氣散射輻射和表面反射輻射，去除大氣散射影響的過程就是大氣校正。大氣散射主要包括瑞利散射和氣溶膠散射。由于大氣分子產生的瑞利散射已能通過多次散射模型精確計算，而引起海面直接反射的太陽耀斑區域通常被屏蔽，泡沫引起的白冠反射也被忽略不計，因此大氣校正的關鍵是氣溶膠散射的估算。由于氣溶膠在空間域及時間域上的變化較大，準確計算其散射比較困難，各種大氣校正方法的不同也主要體現在對氣溶膠散射的處理上。

根據光學性質可以將海水分為I類水體和II類水體。I類水體為大洋水體，II類水體為受陸源排放影響較嚴重的內陸及近岸混濁水體。目前對I類水體的大氣校正非常成功，而II類水體的大氣校正往往出現失敗現象。圖1為SeaDAS軟件對2010年10月28日覆蓋珠江口區域的Terra/MODIS數據大氣校正的結果，近岸黑色區域為大氣校正失敗區域。近岸渾濁水體區水色遙感數據的大氣校正一直以來是海洋水色遙感界的熱點研究課題和世界性難題。近岸海域是人類活動非常頻繁的區域，是生態環境監測最感興趣的區域，該區域水色遙感數據大氣校正的失敗，嚴重影響了水色遙感技術的應用。因此，開發適合于II類渾濁水體區域的大氣校正方法具有非常重要意義。

發明內容：

本發明的目的是提供一種能成功實現II類水體水色遙感數據大氣校正新方法。

本發明的II類水體水色遙感數據大氣校正新方法，是利用短波紅外瑞利校正反射率不受懸浮物影響并存在波長的指數函數變化關系的特征（在清潔水體近紅外和短波紅外波段都存在此關系），利用短波紅外外插的方法計算近紅外波段的氣溶膠反射，并以此為基礎采用Wang和Gordon提出的大氣校正方法逐步實現所有可見光波段的大氣校正，其特征在于，包括以下步驟：

a、將待研究的海洋II類水體的MODIS各波段衛星遙感數據進行瑞利散射校正，校正后的數據稱為“瑞利校正反射率”（瑞利散射是大氣分子散射，可以通過理論計算，對其進行精確校正，校正方法屬于常規知識）；

b、利用不受懸浮物影響的3個波段：1.240，1.640和2.130μm的瑞利校正反射率進行指數函數擬合曲線，并以此指數擬合函數外推到近紅外波段，此擬合曲線就是水體在無懸浮物情況下的近紅外到短波紅外的模擬瑞利校正反射率，擬合曲線上對應于懸浮物影響波段0.748μm和0.869μm的值，就是0.748μm和0.869μm波段無懸浮物影響的模擬瑞利校正反射率，其包括氣溶膠輻射和離水輻射；

c、比較步驟a瑞利校正反射率和步驟b的擬合曲線的擬合值，就可以知道MODIS數據受懸浮物影響的各個波段的“瑞利校正反射率”高于指數函數擬合曲線的部分則是由懸浮物貢獻的反射率，由此得到用于大氣校正的近紅外波段不受懸浮物影響的水體模擬瑞利校正反射率ρ_ef，其包括水體離水反射及氣溶膠反射；

d、根據Gordon和Wang，大氣頂層反射率可以被分解為不同的反射貢獻：

ρ_t(λ)=ρ_r(λ)+ρ_a(λ)+t(λ)ρ_w(λ)????（1）

在清潔水體上，離水反射為0，因此有

ρ_a(λ)=ρ_t(λ)-ρ_r(λ)。????（2）

瑞利校正反射率ρ_c定義為：

ρ_c(λ)=ρ_t(λ)-ρ_r(λ)=ρ_a(λ)+t(λ)ρ_w(λ)，????（3）

引入大氣校正因子ε(λ₇,λ₈)：

ε(λ₇,λ₈)≡ρ_a(λ₇)/ρ_a(λ₈)=ρ_c(λ₇)/ρ_c(λ₈)，????（4）

用ρ_ef替換ρ_c，因此公式(4)重寫為：