[發明專利]高光譜遙感影像星地協同大氣校正方法、系統及存儲介質

在審

• 申請號: 202110900527.X
• 申請日: 2021-08-06
• 公開（公告）號: CN113610729A
• 公開（公告）日: 2021-11-05
• 發明（設計）人: 趙世湖;唐新明;劉書含;胡軼之;岳慶興;郭莉;劉昌儒
• 申請（專利權）人: 自然資源部國土衛星遙感應用中心
• 主分類號: G06T5/00
• 分類號: G06T5/00;G06T7/33;G01N21/47
• 代理公司: 北京紀凱知識產權代理有限公司 11245
• 代理人: 孫楠

本發明涉及一種高光譜遙感影像星地協同大氣校正方法、系統及存儲介質，其包括：獲取地面觀測數據、衛星觀測數據以及高光譜遙感影像數據；對地面觀測數據進行地面觀測數據協同處理，將地面觀測數據與高光譜遙感影像準同步；將高光譜遙感影像數據和衛星觀測數據進行衛星觀測數據協同處理，生成衛星觀測的大氣狀態參數數據；將協同處理后的地面觀測數據和衛星觀測的大氣狀態參數數據進行星地觀測數據協同處理，生成同時具有衛星與地面近似同步觀測的大氣觀測數據；基于大氣觀測數據對高光譜遙感影像數據進行大氣校正，生成大氣校正數據。本發明能提高大氣參數反演的精度和可靠性，提升大氣校正處理的精度。本發明可以在遙感影像大氣校正領域中應用。

技術領域

本發明涉及一種遙感影像大氣校正領域，特別是關于一種在星地觀測數據協同下的高光譜遙感影像星地協同大氣校正方法、系統及存儲介質。

背景技術

遙感器測得的地面目標的總輻射亮度并不是地表真實反射能量的反映，其中包含了由大氣吸收、散射等效應，尤其是散射作用造成的輻射能量誤差。大氣校正就是消除這些由大氣影響所造成的輻射誤差，反演地物真實的表面反射率的過程。大氣校正是指根據大氣狀況對遙感圖像測量值進行調整,以消除大氣影響,進行大氣較正。遙感影像特別是高光譜遙感影像，開展定量處理與應用的前提條件，就是必須進行大氣校正處理。嚴格的說，將這些大氣校正模型應用于具體某景和某時相的影像時，同樣需要同步的傳感器光譜剖面信息和大氣狀況特征值。即使是經過計劃，大氣狀況特征值也是很難獲取的。因為對大多數的歷史衛星數據而言，已無法獲知當時的大氣信息。即使，對于大多數用于地面覆蓋變化檢測的衛星影像，精確提取折合表面反射率也難以實現。

遙感圖像的大氣校正方法很多。大氣狀況可以是標準的模式大氣或地面實測資料,也可以是由圖像本身進行反演的結果。間接大氣校正指對一些遙感常用函數,如NDVI進行重新定義,形成新的函數形式,以減少對大氣的依賴。這種方法不必知道大氣各種參數。但是這些分類其實并沒有明顯的界限。輻射傳輸模型方法計算出來的反射率精度較高,但是可以看到這種方法計算量大,而且需要較多參數。比如大氣中的水汽含量,臭氧含量以及空間分布，氣溶膠光學特征等等。而在常規的大氣校正中,這種測量很難實施。大氣校正的關鍵是獲得精確可靠的關于大氣光學性質的各種參數,如大氣光學厚度、相函數、單向散射反照率、氣體吸收率等。而大氣校正的困難就在于難于確定這些參數。如果測得的參數不正確直接影響計算的精度。所以這種方法的廣泛應用也有一定限制。

最理想的遙感影像的大氣校正方法是僅通過遙感影像信息,而不需要野外場地測量等輔助數據,并且能夠適用于歷史數據和很偏遠的研究區域。研究者提出了一些不需要大氣的和地面的實測數據,尤其不需要衛星同步觀測數據的大氣校正方法。黑暗像元法(dark-object methods)。用黑暗像元法進行大氣校正主要是依靠圖像本身的信息,一些不能直接在圖像上獲得的信息,可在相應的前人研究成果的文獻資料中找到。從應用黑暗像元法的假設條件和簡化的大氣校正模型中,可以看到黑暗像元法沒有考慮大氣的多次散射輻照作用、沒有考慮像元間的多次散射影響、沒有考慮地形差異的影響,同時圖像中黑暗像元的確定也帶有一定的主觀性,這些都將會影響黑暗像元法的結果精度。不變目標法(invariable-object methods)是假定圖像上存在具有較穩定反射輻射特性的像元,并且可確定這些像元的地理意義,那么就稱這些像元為不變目標,這些不變目標在不同時相的遙感圖像上的反射率將存在一種線性關系。當確定了不變目標以及它們在不同時相遙感圖像中反射率的這種線性關系,就可以對遙感圖像進行大氣校正。直方圖匹配法(histogrammatching methods)是指如果確定某個沒有受到大氣影響的區域和受到大氣影響的區域的反射率是相同的,并且可以確定出不受影響的區域,就可以利用它的直方圖對受影響地區的直方圖進行匹配處理。該方法的關鍵在于尋找2個具有相同反射率但受大氣影響卻相反的區域,而且它還假定氣溶膠的空間分布是均勻的。因此如果能把范圍較大的一景遙感圖像分成很多小塊,在分別用這種方法進行大氣校正將取得更好的效果。