实习一6S大气校正.doc

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1、实习一6S大气校正一、实习目的加深对6S模型原理的理解，掌握6S软件的使用方法与步骤，能够利用该软件进行TM影像的大气校正。二、原理与方法6S模型是目前世界上发展比较完善的大气辐射校正模型之一，是由Tanre等人提出的5S（thesimulationoftheSatelliteSignalintheSolarSpectrum）模型改进而来，它适合于可见光-近红外（0.25～4μm）的多角度数据。该模型考虑了地表非朗伯体情况，解决了地表BRDF与大气相互耦合的问题，通过使用较为精确的近似方程以及称之为“successiveorderofscat

2、tering”（SOS）的算法，提高了瑞利散射和气溶胶散射的计算精度；将大气由原来5S所考虑的26层、24个高斯离散角缩减为13层、12个离散角，显著简化了计算；光谱分辨率高达2.5nm。许多研究证明该模型的计算精度比其它模型精度高，而且计算时间快。地面目标反射率与传感器入瞳处反射率的关系可由下面的方程表示：其中，为地表反射率，为大气上界反射率，为太阳天顶角，为太阳方位角，为传感器天顶角，为传感器方位角，为大气透过率，为太阳－目标大气路径透过率，为目标－传感器大气路径透过率，为分子散射和气溶胶散射所构成的路径辐射反射率，为大气半球反射率。该式

3、是大气纠正的近似经验公式，也是6S模型的基本方程。（详细原理请参考6S操作手册）三、实习仪器与数据6S程序包、ENVI软件、TM影像四、实习步骤1、输入6S模型参数在利用6S软件进行大气校正时需要输入的主要参数有（参照…6S大气校正6S_V4.1help6S操作手册_P1.pdf）：(1)太阳天顶角、卫星天顶角、太阳方位角、卫星方位角，也可以输入卫星轨道与时间参数来替代。(2)大气组分参数，包括水汽、灰尘颗粒度等参数。若缺乏精确的实况数据，可以根据卫星数据的地理位置和时间，选用6S提供的标准模型来替代。（3）气溶胶组分参数，包括水分含

4、量以及烟尘、灰尘等在空气中的百分比等参数。若缺乏精确的实况数据，可以选用6S提供的标准模型来描述标准大气的气溶胶组分等。（4）气溶胶的大气路径长度。（5）观测目标的海拔高度及传感器高度。（6）光谱条件，可以直接输入光谱波段范围，也可以将遥感器波段作为输入条件。（7）其他参数。若是基于朗伯体大气校正，直接输入象元的光谱值可得到经过朗伯体大气校正后的地面反射率；若是基于BRDF大气校正，在选择了二向性反射模型(如Ambrals、Rahman模型等)后，则需要输入象元所对应的模型参数值，并将反演的模型参数与其他参数(地-气耦合因子、大气透过率、大气

5、吸收率等)一起作为输入，通过6S大气校正模型软件经过迭代计算，最终得到基于BRDF的大气校正图像，推算出相应的方向反射率与反照率。本研究的大气校正是基于朗伯体的大气校正。2、进行TM数据的大气校正6S软件在有关参数输入完毕后会计算出各种大气参数，同时也给出了大气校正系数，大气校正后的反射率ACR(Atmosphericallycorrectedreflectance)可用下式获得：通过6S软件分别对TM分波段进行计算，求算出每景图像、每个波段的值；然后，利用图像处理软件ENVI，逐象元计算大气校正后的反射率，并生成校正后的图像。图1大气校正后

6、图像（第4波段）3、校正前后图像的对比分别通过目视、直方图、波段值等进行校正前后图像的变化，计算植被指数，比较校正前后植被指数的变化。图2校正前直方图图3校正后直方图4．完成实习报告内容包括：目的、6S模型参数、校正前后遥感影像的对比分析、误差分析。实习二基于FCR模型的植被冠层反射率模拟一、实习目的理解FCR辐射传输模型的建立过程，利用FCR模型进行植被多角度遥感一些基本原理的验证。二、原理与方法（详细原理请参考文献“李云梅.水稻BRDF模型集成与应用研究.浙江大学博士学位论文.”）冠层方向反射率用下式表示：其中，是二向反射率中的单次散射组

7、分，是漫射通量，和是冠层上方某一平面上太阳直接辐射和总辐射。包括冠层和土壤的单次散射，由下式表示：射，由式3．4（2）表示：其中，是冠层单次散射，是土壤单次散射三、实习仪器与数据1基本参数利用WINSCANOPY冠层仪所获取的图像进行分析，得到芦苇叶片的叶倾角分布。利用实测的参数通过优化函数法获得椭圆分布的参数为：偏心率0.9731，模型倾角81；叶片光谱曲线、土壤及薄层水体光谱曲线取野外实测的典型曲线；根据前人经验，取叶面蜡状物折射指数为1.2；叶形状参数取实测值，叶的相对线形尺度=平均叶长/冠层高度；太阳天顶角为观测时的实际值，观测天顶角

8、为0；太阳直接辐射与总辐射之比为1-散射辐射/总辐射。2植株采样数据样地编号：01E117.425310N38.590824南大港北植株状况株高1501391391