[發(fā)明專利]一種支持高分辨率氣溶膠光學(xué)厚度反演的城市復(fù)雜地表反射率估算方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110562764.X
• 申請(qǐng)日: 2021-05-24
• 公開（公告）號(hào): CN113324915B
• 公開（公告）日: 2022-10-21
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李四維;林昊;楊潔
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 武漢大學(xué)
• 主分類號(hào): G01N21/17
• 分類號(hào): G01N21/17;G01N21/31;G01N21/35;G01N21/3504;G01N21/3563;G01N21/359;G01N21/55;G06F30/20
• 代理公司: 武漢科皓知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 王琪

1.一種支持高分辨率氣溶膠光學(xué)厚度反演的城市復(fù)雜地表反射率估算方法，其特征在于，包括如下步驟：

步驟1，構(gòu)建像元數(shù)據(jù)庫，具體包括以下幾個(gè)子步驟：

步驟1.1，獲取影像；

獲取多年的高分辨率多光譜衛(wèi)星影像，包含藍(lán)光波段、紅光波段、近紅外波段、短波紅外波段的表觀反射率；

步驟1.2，剔除無效數(shù)據(jù)；

步驟1.3，進(jìn)行大氣校正；

對(duì)有效的藍(lán)光波段、紅光波段、近紅外波段的表觀反射率數(shù)據(jù)進(jìn)行大氣校正，得到藍(lán)光波段、紅光波段、近紅外波段的地表反射率；

步驟1.4，基于紅光波段和近紅外波段的地表反射率計(jì)算NDVI；

步驟1.5，構(gòu)建像元數(shù)據(jù)庫；

收集經(jīng)緯度相同像元的地表反射率、NDVI、觀測(cè)的月份、觀測(cè)時(shí)刻的視圖幾何數(shù)據(jù)，包括太陽天頂角、太陽方位角、衛(wèi)星天頂角和衛(wèi)星方位角，為每個(gè)像元分別建立數(shù)據(jù)庫；

步驟2，確定城市復(fù)雜地表的類型，具體包括以下幾個(gè)子步驟：

步驟2.1，標(biāo)記濃密植被地表；

步驟2.2，標(biāo)記偽不變地表；

步驟2.3，將影像中未被標(biāo)記的部分標(biāo)記為稀疏植被地表；

步驟3，根據(jù)地表類型分別估算反射率，具體包括以下幾個(gè)子步驟：

步驟3.1，采用暗目標(biāo)法估算濃密植被地表的反射率；

步驟3.2，基于半經(jīng)驗(yàn)核驅(qū)動(dòng)模型估算偽不變地表的反射率；

步驟3.2.1，針對(duì)每一個(gè)偽不變地表像元，從像元數(shù)據(jù)庫中獲取藍(lán)光波段的地表反射率和紅光波段的地表反射率，以及對(duì)應(yīng)的視圖幾何數(shù)據(jù)，包含太陽天頂角、太陽方位角、衛(wèi)星天頂角和衛(wèi)星方位角；

步驟3.2.2，將步驟3.2.1獲取的視圖幾何數(shù)據(jù)代入RossThick核和LiSparse核，計(jì)算每個(gè)偽不變地表像元的兩個(gè)內(nèi)核參數(shù)K_VOL和K_GEO：

其中：

cosξ＝cosθ₀cosθ+sinθ₀sinθcosφ (8)

式中，θ₀為太陽天頂角，為太陽方位角，θ為衛(wèi)星天頂角，為衛(wèi)星方位角，每一個(gè)偽不變地表像元上都能得到一組內(nèi)核參數(shù)K_VOL和K_GEO；

步驟3.2.3，將步驟3.2.2獲取的兩個(gè)內(nèi)核參數(shù)和步驟3.2.1獲取的藍(lán)光波段、紅光波段的地表反射率，代入半經(jīng)驗(yàn)核驅(qū)動(dòng)模型，通過最小二乘的方法，分別確定該像元的藍(lán)光波段和紅光波段在半經(jīng)驗(yàn)核驅(qū)動(dòng)模型中的三個(gè)核系數(shù)，在每一個(gè)偽不變地表像元上，都應(yīng)建立藍(lán)光波段和紅光波段兩個(gè)模型；

ρ′_BLUE＝f_ISO,BLUE+f_VOL,BLUE×K_VOL+f_GEO,BLUE×K_GEO (10)

ρ′_RED＝f_ISO,RED+f_VOL,RED×K_VOL+f_GEO,RED×K_GEO (11)

式中，ρ′_BLUE是從像元數(shù)據(jù)庫中獲取的藍(lán)光波段的地表反射率，ρ′_RED是從像元數(shù)據(jù)庫中獲取的紅光波段的地表反射率，f_ISO,BLUE、f_VOL,BLUE、f_GEO,BLUE是像元的藍(lán)光波段在半經(jīng)驗(yàn)核驅(qū)動(dòng)模型中的三個(gè)核系數(shù)，f_ISO,RED、f_VOL,RED、f_GEO,RED是像元的紅光波段在半經(jīng)驗(yàn)核驅(qū)動(dòng)模型中的三個(gè)核系數(shù)，系數(shù)f_ISO,BLUE和f_ISO,RED代表地表的各項(xiàng)同性散射，系數(shù)f_VOL,BLUE和f_VOL,RED代表均一地表的體積散射，系數(shù)f_GEO,BLUE和f_GEO,RED代表幾何-光學(xué)表面散射；

步驟3.2.4，基于步驟3.2.2計(jì)算得到的兩個(gè)內(nèi)核參數(shù)和步驟3.2.3得到的半經(jīng)驗(yàn)核驅(qū)動(dòng)模型中的三個(gè)核系數(shù)，計(jì)算當(dāng)前影像中偽不變地表像元的地表反射率，或?qū)⒉襟E3.2.3得到的這三個(gè)核系數(shù)代入輻射傳輸模型，模擬在地表各向異性狀態(tài)下的地表-大氣-天頂反射率輻射傳輸特性；

ρ_BLUE＝f_ISO,BLUE+f_VOL,BLUE×K_VOL+f_GEO,BLUE×K_GEO (12)

ρ_RED＝f_ISO,RED+f_VOL,RED×K_VOL+f_GEO,RED×K_GEO (13)

式中，ρ_BLUE為偽不變地表像元的準(zhǔn)確的藍(lán)光波段地表反射率，ρ_RED為偽不變地表像元的準(zhǔn)確的紅光波段地表反射率；

步驟3.3，基于中值算法估算稀疏植被地表的反射率。