[發明專利]一種逐像元計算衛星遙感影像大氣程輻射的物理方法

有效

• 申請號: 201410232565.2
• 申請日: 2014-05-29
• 公開（公告）號: CN104049256B
• 公開（公告）日: 2016-11-30
• 發明（設計）人: 張兆明;何國金;王猛猛;龍騰飛
• 申請（專利權）人: 中國科學院遙感與數字地球研究所
• 主分類號: G01S17/89
• 分類號: G01S17/89
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種逐像元計算衛星遙感影像大氣程輻射的物理方法，其步驟為：

第一步、對衛星影像進行幾何校正；

第二步、根據陸地衛星遙感影像的經緯度和影像成像時間，獲取同一地理范圍、同步過境的MODIS氣溶膠光學厚度(0.47μm和0.66μm)、總大氣水蒸汽含量、地表氣壓和臭氧濃度影像，并將各影像做幾何校正，轉換為和陸地衛星遙感影像一致的投影方式和分辨率，且影像行列數一致；

第三步、由總大氣水蒸汽含量W計算大氣水蒸汽光學厚度；

τw=0.2385awλwM(1+20.07awλwM)0.45]]>

其中，τ_w是大氣水蒸汽光學厚度，α_wλ是水汽吸收系數，w是可降水汽，可降水汽w與總大氣水蒸汽含量W在數值上相等，M是相對大氣量；

第四步、計算臭氧吸收光學厚度

τ_o＝C_ozone*A_ozone(λ)

τ_o是臭氧吸收光學厚度，C_ozone為MODIS臭氧濃度(單位為Dobson)，A_ozone(λ)為波段λ的臭氧吸收系數；

第五步、由MODIS0.47μm和0.66μm的氣溶膠光學厚度，利用下式計算波長指數(α)及大氣渾濁度系數(β)

α=-lnτa(λ1)-lnτa(λ2)lnλ1-lnλ2]]>

β＝τ_a(λ₁)λ₁^α＝τ_a(λ₂)λ₂^α

λ₁和λ₂分別為0.47μm和0.66μm，τ_a(λ₁)和τ_a(λ₂)分別為0.47μm和0.66μm的氣溶膠光學厚度；

在得到α和β后，可以利用下式得到任意波長λ的氣溶膠光學厚度τ_a(λ)：

τ_a(λ)＝βλ^-α

其中，λ為波長(μm)，τ_a(λ)是該波長的氣溶膠光學厚度；

第六步、計算瑞利散射光學厚度；

τr=p1013.250.008569λ-4(1+0.0133λ-2+0.00013λ-4)]]>

其中，τ_r為瑞利散射光學厚度，λ是影像各波段的中心波長(μm)；p為MODIS的地表氣壓產品；

第七步、計算太陽照射方向和傳感器觀測方向的大氣透過率；

T_z＝exp(-τ/cosθ_z)＝exp{(-τ_r-τ_a-τ_o-τ_w)/cosθ_z}

T_v＝exp(-τ/cosθ_v)＝exp{(-τ_r-τ_a-τ_o-τ_w)/cosθ_v}

其中，T_z和T_v分別是太陽照射方向和傳感器觀測方向的大氣透過率，τ是大氣光學厚度，θ_z是太陽天頂角，θ_v是傳感器觀測天頂角，τ_r、τ_a、τ_o和τ_w分別是瑞利散射光學厚度、氣溶膠光學厚度、臭氧吸收光學厚度和大氣水蒸汽光學厚度；

第八步、計算日地距離

日地距離d²(天文單位)按下式計算：

Γ=360365(dn-1)]]>

d2=11.00011+0.034221cosΓ+0.00128sinΓ+0.000719cosΓ+0.00077sin2Γ]]>

其中，dn是儒略日，即影像獲取日期距離1月1日的天數；

第九步、計算散射角

θ_p＝180°-θ_z-θ_v

其中，θ_p為散射角；

第十步、假設大氣為均勻大氣、散射角大于90度時，大氣程輻射的計算公式為：

Lp=E0d2τr316π(1+cos2θp)(TzTv-1)/ln(TzTv)]]>

其中，L_p為程輻射，E₀是大氣層外相應波長的太陽光譜輻照度。